TRATAMENTO SUPERFICIAL COM ASFALTO-BORRACHA

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1 TRATAMENTO SUPERFICIAL COM ASFALTO-BORRACHA José Antonio Antosczezem Junior Engenheiro Químico Greca Asfaltos 1. OBJETIVO O objetivo deste trabalho é estudar todas as etapas e características executivas que envolvem a aplicação do Tratamento Superficial com Asfalto-Borracha, visando contribuir na homologação e habilitação do referido serviço como mais uma opção de camada asfáltica a ser executada em larga escala no país. 2. INTRODUÇÃO A aplicação de Tratamentos Superficiais com Asfalto Borracha (TS-AB) consiste de uma técnica originária dos Estados Unidos e amplamente difundida em outros países, como Austrália, Portugal, China e, principalmente, África do Sul. As primeiras aplicações em larga escala desse tipo de técnica datam da década de 70 nos Estados Unidos e início da década de 80 na África do Sul, que utilizando a escola americana como modelo, desenvolveu especificações e procedimentos próprios de análises dos materiais empregados, técnicas de aplicação e controle de qualidade. Adaptando a técnica às suas condições climáticas, geológicas e de tráfego, a África do Sul se tornou uma referência na utilização de TS-AB como revestimentos asfálticos em rodovias de alto tráfego. A eficiência do TS-AB pode ser comprovada pela Figura 1, onde se pode notar a forma conservada do Asfalto-Borracha, mantendo ainda as suas características após oito anos da aplicação. Figura 1. TS-AB aplicado em rodovia na África do Sul (em detalhe o comportamento do Asfalto Borracha após 8 anos da aplicação). 1

2 Essas características despertaram o interesse de engenheiros e técnicos rodoviários em aplicar essa tecnologia do Brasil. Não só pela similaridade econômica e geográfica de nosso país com a África do Sul, mas também pelo fato de que a mesma vem ao encontro da maioria de soluções próprias às patologias que se apresentam em nossas rodovias. 3. ONDE APLICAR O TRATAMENTO SUPERFICIAL COM ASFALTO-BORRACHA? Geralmente a indicação de utilização desta técnica se dá em pavimentos trincados por oxidação, as quais necessitam de uma membrana antirrefletora de trincas. Dois tipos de técnicas podem ser adotadas em combate ao trincamento, ambas em rodovias de alto tráfego: a) Aplicação de Tratamento Superficial Duplo com Asfalto-Borracha e manutenção do mesmo como camada final de rolamento, conhecida como SAM (Stress Absorver Membran). Serviço geralmente realizado sobre plataformas com trincas menos severas, tipo FC1 e FC2 sem erosão de bordo; b) Aplicação de Tratamento Superficial Simples ou Duplo com Asfalto-Borracha e posterior aplicação de capa asfáltica, geralmente, Concreto Asfáltico Usinado a Quente (CAUQ) com Asfalto-Borracha ou Asfalto Modificado por Polímeros ou até mesmo o Microrrevestimento Asfáltico a Frio. O TS-AB atua neste caso como um SAMI (Stress Absorver Membran Interlayer), atuando na selagem e impermeabilização do pavimento, além de promover a diminuição da energia provocada pela ação do tráfego junto às trincas da camada inferior ao tratamento. No segundo caso descrito acima, mediante a melhoria do ligante asfáltico através da adição de pó moído de borracha de pneus que proporciona a ele alta viscosidade, menor susceptibilidade térmica e poder de retorno elástico significativo, é possível postergar a segunda fase de restauração da via, deixando esse tratamento exposto ao tráfego por um longo período (até o próximo investimento). Este modelo de investimento é denominado de restauração por etapas. 2

3 4. COMPONENTES DO TRATAMENTO SUPERFICIAL COM ASFALTO-BORRACHA 4.1. Agregado O agregado para o TS-AB deve atender as exigências já pré-estabelecidas em outros tipos de serviços de tratamentos superficiais que utilizam emulsão asfáltica ou asfaltos a quente convencionais. Em resumo são: a) Os agregados devem ser constituídos por fragmentos de rocha britada, duros, limpos e duráveis. Livres de partículas lamelares ou alongadas (a forma deve ser a mais cúbica possível), macias ou de fácil desintegração e de outras substâncias ou contaminações prejudiciais; b) Para o agregado retido na peneira nº. 10, a percentagem de desgaste no ensaio de abrasão Los Angeles (DNER-ME 35/98) deve ser igual ou inferior a 40% (preferencialmente abaixo de 30%); c) Quando submetidos à avaliação da durabilidade com solução de sulfato de sódio, em cinco ciclos, pelo método DNER-ME 89/94, os agregados utilizados devem apresentar perdas iguais ou inferiores aos seguintes limites: - Agregado graúdo: 12 %; - Agregado miúdo: 15%. d) Em cada camada, o tamanho dos agregados deve ser o mais uniforme possível (condição homométrica), isto é, os agregados devem tender a um só tamanho. As granulometrias dos materiais devem respeitar os limites apresentados nas Tabelas 1 e 2, para Tratamentos Superficiais Simples e Duplos como Asfalto-Borracha, respectivamente. 3

4 Tabela 1: Limites de granulometria dos agregados para o Tratamento Superficial Simples com Asfalto-Borracha (TSS-AB). Peneira % passando, em peso Tolerâncias Pol. mm Faixas da faixa de A B C projeto 1 25, ± 7 ¾ 19, ± 7 ½ 12, ± 7 3/8 9, ± 7 ¼ 6, ± 5 nº4 4, ± 5 nº10 2, ± 5 nº40 0, nº200 0, ± 2 Fonte: DER/PR Tabela 2: Limites de granulometria dos agregados para o Tratamento Superficial Duplo com Asfalto- Borracha (TSD-AB). Peneira Percentagem passando, em peso Tolerâncias Pol. mm Duplo A Duplo B da faixa de 1ª cam. 2ª cam. 1ª cam. 2ª cam. projeto 1 25, ± 7 ¾ 19, ± 7 ½ 12, ± 7 3/8 9, ± 7 ¼ 6, ± 5 nº4 4, ± 5 nº10 2, ± 5 nº40 0, nº200 0, ± 2 Fonte: DER/PR 4

5 Em serviços de Tratamentos Superficiais com Asfalto-Borracha para que a adesão entre ligante asfáltico e a face do agregado aconteça de forma eficaz, faz-se necessário que o agregado esteja isento de pó e umidade. Sendo assim, para o TS-AB há a necessidade da realização de um préenvolvimento (pre-coating) do agregado com uma emulsão asfáltica especial, asfalto convencional ou asfalto diluído, antes da aplicação. Tal procedimento tem como função primordial a neutralização da ação do pó presente nas faces de cada grão ou partícula de agregado. O pré-envolvimento pode ser feito, preferencialmente, em usinas de PMF (Pré-Misturado a Frio) ou em betoneiras, no caso do uso da emulsão asfáltica ou do asfalto diluído, ou ainda em usina de CAUQ, no caso do pré-envolvimento com asfalto convencional (CAP 50/70), que dentre todos é o ligante asfáltico mais indicado. A taxa de ligante asfáltico para adequado envolvimento pode variar entre 0,5 a 1,5% em peso sobre o total de agregado. A Figura 2 mostra um exemplo do préenvolvimento do agregado. Figura 2: Pré-envolvimento do agregado com CAP 50/70. Para aplicação do tratamento superficial na pista os agregados após o envolvimento com a emulsão ou asfalto diluído devem estar secos e o valor recomendável de material passante na peneira nº200 deverá ser inferior a 0,5% Asfalto-Borracha para Tratamento Superficial O Asfalto-Borracha é um ligante asfáltico especial produzido através da incorporação de borracha moída de pneus inservíveis ao asfalto convencional proveniente de refinarias (Cimento Asfáltico de Petróleo - CAP). Sob aquecimento e agitação, a borracha é misturada ao CAP, em reatores específicos. O processo modifica as características físico-químicas do asfalto, dando origem 5

6 a um asfalto modificado com melhores características, com valores de viscosidade, ponto de amolecimento e capacidade elástica bem mais elevada que o asfalto convencional. A incorporação de borracha de pneus inservíveis em revestimentos asfálticos de pavimentos rodoviários e urbanos tem sido empregada há algumas décadas no exterior. Podemos citar aplicações importantes no Canadá, Portugal, Austrália, África do Sul e principalmente nos Estados Unidos da América. Pesquisas e aplicações de inúmeras técnicas utilizando o Asfalto-Borracha é uma realidade inconteste nos estados americanos do Arizona, Califórnia e Flórida. Trata-se de uma alternativa eficiente de se incorporar os benefícios dos polímeros e agentes antioxidantes presentes na borracha de pneu ao ligante asfáltico. Os órgãos públicos, sensíveis ao avanço tecnológico corrente nas obras rodoviárias, particularmente no tocante a ligantes modificados, já vem estudando a tecnologia do Asfalto Borracha e hoje já existem especificações de serviço desta técnica nos DERs do Paraná, Santa Catarina e São Paulo. A especificação da ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis) foi a 1ª de abrangência nacional, publicada no dia 26 de dezembro de 2008 no Diário Oficial da União (DOU). A especificação do DNIT para Asfaltos-Borracha (DNIT 111/2009- EM) de setembro de 2009 é a norma mais recente criada no país, também com abrangência em todo território nacional. A seguir, na Tabela 3, são apresentadas as características técnicas do Asfalto- Borracha indicado para serviços de tratamento superficial. O Asfalto-Borracha para serviços de tratamento superficial (simples e duplo) deve ser um produto especialmente desenvolvido para estas aplicações, além de atender da melhor forma possível as necessidades brasileiras de logística de obras de pavimentação. Portanto, deve ser estocável (seguindo critérios de controle de temperatura e agitação durante sua armazenagem) e totalmente estável, com uma variação mínima dos seus índices de viscosidade, o que facilita muito as condições de aplicação em campo. A viscosidade alta e constante é fator fundamental para a garantia de uma película de contato uniforme, responsável pela aderência dos agregados e o preenchimento dos vazios do Tratamento Superficial de forma única e excepcional. O Asfalto-Borracha possui também um alto poder de adesividade e retorno elástico, fatores estes, que aliados à alta viscosidade, tornam este ligante asfáltico bem menos susceptível a variações de temperatura e diminuem de forma significativa o índice de rejeito dos agregados provenientes das camadas do Tratamento Superficial. Além de aumentar de forma significativa o tempo de vida útil do 6

7 Tratamento Superficial aplicado. Na África do Sul existem Tratamentos Superficiais Simples (TSS- AB) com mais de 10 anos e Tratamentos Superficiais Duplos com Asfalto Borracha (TSD-AB) com mais de 15 anos em ótimo estado de conservação. Devido ao seu alto valor de borracha incorporada e consequentemente, alta viscosidade, sua aplicação, ou melhor, espargimento, se dá a temperaturas acima de 180ºC e deve ser realizada em veículo-espargidor apropriado. Tabela 3. Características técnicas do Asfalto-Borracha para serviços de Tratamento Superficial. Asfalto-Borracha Ensaio Norma para Tratamento Superficial Penetração (25ºC, 100g, 5 segundos), 0,1 mm NBR Ponto de Amolecimento, mín., ºC NBR Viscosidade Brookfield (175ºC, 20 rpm, splindle 3), cp NBR Ponto de Fulgor, mín., C NBR Recuperação Elástica Torciômetro, (25ºC), mín, % NLT Recuperação Elástica Ductilômetro (25ºC, 10 cm), mín., % NBR Estabilidade à Estocagem, máx., C NBR ENSAIOS NO RESÍDUO DO RTFOT Variação de Massa do RTFOT, máx., % NBR ,0 Variação do Ponto de Amolecimento, máx., C NBR Porcentagem da Penetração Original, mín. % NBR Porcentagem da Recuperação Elástica Original, (25ºC, 10 cm) mín. % NBR

8 5. APLICAÇÃO DO TRATAMENTO SUPERFICIAL COM ASFALTO-BORRACHA Os Tratamentos Superficiais com Asfalto Borracha (TS-AB) podem ser do tipo Simples (TSS-AB) ou Duplo (TSD-AB). Para a aplicação do ligante asfáltico utiliza-se um caminhão-distribuidor especialmente projetado para o espargimento de ligantes asfálticos de alta viscosidade. Este equipamento deve possuir alta capacidade térmica e de pressão, ser munido de maçaricos para manutenção da temperatura de trabalho do Asfalto-Borracha, bem como uma mini caldeira de óleo térmico acoplada, para aquecimento do sistema de circulação e espargimento do ligante asfáltico. Definidas as taxas, em laboratório, do ligante asfáltico e do(s) agregado(s) que compõe(m) a(s) camada(s). Aplica-se primeiramente o ligante asfáltico (Figura 3), o que caracteriza um Tratamento Superficial Invertido. Existem dois modos de execução do TS-AB que varia conforme o equipamento utilizado, ambos estão descritos nos itens 5.1 e Execução com equipamento exclusivo para espargimento do Asfalto-Borracha. Nesta configuração, o espargidor de asfalto possui capacidade de armazenamento de 15 ton e foi especialmente projetado para distribuir o Asfalto-Borracha a altas temperaturas (entre 180 a 190 C), conforme mostra a Figura 3. Figura 3. À esquerda foto do equipamento espargidor do Asfalto Borracha e à direita foto de aplicação da 1ª camada de Asfalto-Borracha a 185ºC com o referido equipamento. 8

9 Em seguida aplica-se a 1ª camada de agregados (Figura 4), imediatamente promove-se a rolagem com rolo chapa tipo tandem e/ou pneumáticos, o número de passadas e a sequência de entrada dos rolos dependem das condições de pista, taxa e qualidade do agregado. Figura 4. Distribuição do agregado sobre a camada de Asfalto-Borracha aplicada. Após a rolagem o excesso de material deve ser varrido conforme mostra a Figura 5. Figura 5. Rolagem e varrição do excesso de agregado. Sendo o serviço Tratamento Superficial Simples a aplicação se dá por encerrada. No caso do serviço ser de Tratamento Superficial Duplo, aplica-se a 2ª camada de Asfalto-Borracha. Em seguida é aplicada a 2ª camada de agregados, que devem preencher os vazios deixados pelos agregados da primeira. Depois, é executada a rolagem, preferencialmente, por rolos pneumáticos. Por fim é realizada a varrição do excesso de agregado da 2ª camada aplicada, em processo semelhante ao já realizado após a aplicação da primeira camada. 9

10 5.2. Execução com equipamento multidistribuidor especial para Asfalto-Borracha (ligante asfáltico e agregados distribuídos pelo mesmo equipamento). Com capacidade de armazenamento de 5 ton de ligante asfáltico e cerca de 20 m³ de agregado, o multidistribuidor aplica ambos os componentes do TS-AB simultaneamente (Figura 8) gerando mais praticidade a agilidade à aplicação. Além de possibilitar a aplicação do agregado sobre o Asfalto-Borracha à alta temperatura, contribuindo para uma melhor adesão do agregado ao ligante asfáltico. Figura 8: À direita equipamento multidistribuidor de Asfalto-Borracha e agregado. À esquerda, aplicação sendo realizada com o equipamento. Logo após a aplicação, se o serviço for um TSS, basta rolar e varrer o excesso de agregado. Caso o serviço seja um TSD, uma nova camada de agregado com menor diâmetro nominal e Asfalto- Borracha deve ser aplicada seguindo as taxas estabelecidas em projeto. Ao final procede-se com a compactação e varrição conforme já descrito no item 5.1. A Figura 8 apresenta a aparência final de um TSD com Asfalto-Borracha logo depois da finalização do serviço, após um mês e um ano de sua aplicação. 10

11 APARÊNCIA DO SERVIÇO FINAL DETALHE DA TEXTURA DO TSD-AB 1 ANO APÓS A APLICAÇÃO 1 MÊS APÓS A APLICAÇÃO Figura 8. No sentido horário começando pela foto no alto á esquerda: aparência final logo após a aplicação, detalhe da textura do pavimento executado, aparência após 1 mês da aplicação e o visual do TSD com Asfalto-Borracha após 1 ano da aplicação. 6. CONCLUSÃO O Tratamento Superficial com Asfalto-Borracha, sendo ele simples ou duplo, apresenta-se como mais uma alternativa importante e de alto desempenho na restauração de pavimentos. Trata-se de uma tecnologia de baixo custo quando comparada a serviços de CAUQ, que alia simplicidade e praticidade executiva a um pavimento de alto desempenho, atuando significativamente contra o trincamento precoce e a formação de deformações permanentes no pavimento. Além de minimizar os problemas ambientais gerados pelos pneus inservíveis descartados no meio-ambiente. O resultado final é um pavimento seguro, onde efeitos como a aquaplanagem são menos recorrentes devido à percolação superficial da água na macrotextura do Tratamento Superficial. Além de possibilitar boa frenagem, diminuição de spray em dias chuvosos e durabilidade superior a maioria dos serviços de manutenção asfáltica executados atualmente. 11

12 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BERNUCCI, L. B.; MOTTA, L. M. G.; CERATTI, J. A. P.; SOARES, J. B. Pavimentação Asfáltica: Formação Básica para Engenheiros. Petrobras, Abeda. Rio de Janeiro, COMMITTEE OF LAND TRANSPORT OFFICIALS (COLTO). Surfacing Seals for Rural and Urban Roads. Technical Recommendations for Highways TRH3. Joanesburgo, África do Sul, DEPARTAMENTO DE ESTRADAS DE RODAGEM DO PARANÁ (DER-PR). Manual de Execução de Serviços Rodoviários. Curitiba-PR, FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION / U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION. State of the Practice-Design and Construction of Asphalt Paving Materials with Crumb Rubber Modifier. FHWA-SA Washington, FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION / U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION. Crumb Rubber Modifier Summary of Practices in Arizona, California and Florida. U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration. Washington, 1995 POTGIETER, C. J. Bitumen Rubber Chip Seal and Spray Seals in South Africa. Artigo Publicado. Joanesburgo, África do Sul. POTGIETER, C. J. Bitumen Rubber Asphalt in South Africa. Artigo Publicado. Joanesburgo, África do Sul. FERNANDES, J. A. A.; BURIGO JR, J.; PEREIRA SOBRINHO, O. M. Tratamentos Superficiais. DER/PR. Curitiba,