LIGANTES ASFÁLTICOS PARA PAVIMENTAÇÃO

Transcrição

1 LIGANTES ASFÁLTICOS PARA PAVIMENTAÇÃO

2 Introdução Asfalto: Diversas aplicações como material de construção Propriedades isolantes e adesivas Principal forma de revestimento de pavimentos no mundo Brasil: uso em 95% das estradas pavimentadas

3 Introdução Asfalto: Proporciona forte união dos agregados Ligante que permite flexibilidade controlável Material impermeabilizante Durabilidade em condições controladas

4 Definições Ligantes betuminosos: Material espesso, aglutinante escuro e reluzente, de estrutura sólida, constituído de misturas complexas de hidrocarbonetos não voláteis de elevada massa molecular Têm a propriedade de se ligarem aos agregados Petróleo Carvão, Madeira

5 Definições Ligantes betuminosos: Uso como elemento aglutinante das partículas de agregado mineral Impermeabilização de certas camadas de pavimento Ligação entre essas camadas

6 Definições - terminologia Europa: América: Betume Asfalto Asphalt: mistura de Mistura asfáltica (BR), agregados com o betume asphalt mixture ou asphalt mix (EUA)

7 Definições NATURAIS ROCHAS ASFÁLTICAS XISTOS E ARENITOS LAGOS ASFÁLTICOS LIGANTES BETUMINOSOS PETRÓLEO ALCATRÃO SÓLIDOS OXIDADOS / SOPRADOS SEMI-SÓLIDOS CIMENTO ASFÁLTICO LÍQUIDOS ASF. DILUÍDO EMULSÃO ASF. CR CM CL CATIÔNICA ANIÔNICA CAP 30/45 CAP 50/70 CAP 85/100 CAP 150/200 RR RM RL RR RM RL

8 Asfaltos Naturais: Petróleo surge à superficie da terra Ação climática retira os gases e óleos leves Destilação natural Resíduo: material asfáltico

9 Asfaltos Refinação do petróleo: Subprodutos da refinação de certos tipos de petróleo Petróleo de densidade elevada Asfaltos (residuais) de petróleo Constituem maior parcela dos materiais asfálticos usados em pavimentação

10 Alcatrões Mistura de substâncias betuminosas, espessa, escura e de forte odor Resultam da destilação de certas matérias orgânicas, principalmente de carvão, ossos e de algumas madeiras resinosas Menos resistentes ao intemperismo Mais fluidos em altas temperaturas e mais quebradiços no frio Em desuso: poder cancerígeno

11 Pavimentação Importância do asfalto A maioria das rodovias no Brasil são de revestimentos asfálticos O CAP representa de 25 a 40% do custo da construção do revestimento Quase sempre é o único elemento industrializado usado nas camadas do pavimento

12 Pavimentação Uso do asfalto de petróleo 3 categorias: Cimento asfáltico de petróleo (CAP) Asfaltos diluídos Emulsões (asfaltos emulsionados)

13 Pavimentação NATURAIS ROCHAS ASFÁLTICAS XISTOS E ARENITOS LAGOS ASFÁLTICOS LIGANTES BETUMINOSOS PETRÓLEO ALCATRÃO SÓLIDOS OXIDADOS / SOPRADOS SEMI-SÓLIDOS CIMENTO ASFÁLTICO LÍQUIDOS ASF. DILUÍDO EMULSÃO ASF. CR CM CL CATIÔNICA ANIÔNICA CAP 30/45 CAP 50/70 CAP 85/100 CAP 150/200 RR RM RL RR RM RL

14 Cimentos asfálticos (CAP) Produtos básicos da destilação do petróleo Temperaturas baixas: semi-sólidos Temperatura ambiente: viscoelásticos Altas temperaturas: líquidos Aquecimento: Consistência apropriada ao uso Ligante + agregado Flexibilidade, durabilidade e alta resistência

15 Cimentos asfálticos (CAP) Classificação: De acordo com sua consistência ensaio de penetração Brasil (DNER): CAP CAP CAP CAP

16 Classificação - CAP

17 Cimentos asfálticos (CAP) Ensaios para controle de CAPs Penetração Espuma Densidade Solubilidade Ponto de fulgor Ponto de amolecimento Ductilidade Índice de suscetibilidade térmica Ensaio de Oliensis Efeito do calor e do ar Viscosidade (Saybolt- Furol, Absoluta, Cinética)

18 Pavimentação NATURAIS ROCHAS ASFÁLTICAS XISTOS E ARENITOS LAGOS ASFÁLTICOS LIGANTES BETUMINOSOS PETRÓLEO ALCATRÃO SÓLIDOS OXIDADOS / SOPRADOS SEMI-SÓLIDOS CIMENTO ASFÁLTICO LÍQUIDOS ASF. DILUÍDO EMULSÃO ASF. CR CM CL CATIÔNICA ANIÔNICA CAP 30/45 CAP 50/70 CAP 85/100 CAP 150/200 RR RM RL RR RM RL

19 Asfaltos diluídos (AD) Conhecidos como cut-backs Diluição do CAP em solventes de petróleo de volatilidade apropriada Eliminar o aquecimento do CAP ou utilizar aquecimento moderado

20 Asfaltos diluídos (AD) Diluentes: CAP menos viscosos para aplicação em baixas temperaturas Devem evaporar-se totalmente após aplicação Resíduo: cimento asfáltico que desenvolve propriedades cimentícias

21 Asfaltos diluídos (AD) Evaporação do diluente: Cura ou cut-back Tempo de cura: Lenta Média Rápida

22 Asfaltos diluídos (AD) AD de cura lenta (CL): Diluição do CAP com gasóleo pesado (óleo diesel) Ponto de ebulição: > 275 o C Baixa volatilidade: cura lenta Problemas de evaporação e foto-oxidação Não é produzido no Brasil

23 Asfaltos diluídos AD de cura média (CM): Diluição do CAP com derivado de petróleo tipo querosene Ponto de ebulição entre 163 o C e 274 o C Cura relativamente demorada: Recomendáveis para operações de mistura na estrada ( road-mix )

24 Asfaltos diluídos AD de cura média (CM): Boas propriedades de envolvimento dos agregados Após evaporação do diluente: consistência do cimento asfáltico é mais elevada que quando originalmente empregado

25 Asfaltos diluídos AD de cura rápida (CR): Diluição do CAP com derivado de petróleo leve gasolina Ponto de ebulição entre 121 o C e 204 o C Após evaporação: consistência do cimento asfáltico é semelhante ao originalmente empregado

26 Asfaltos diluídos Classificação: De acordo com faixas de viscosidade cinemática medidas a 60 o C CR: CR-70 e CR-250 CM: CM-30 e CM-70

27 Classificação - Asfaltos Diluídos

28 Classificação - Asfaltos Diluídos

29 Pavimentação NATURAIS ROCHAS ASFÁLTICAS XISTOS E ARENITOS LAGOS ASFÁLTICOS LIGANTES BETUMINOSOS PETRÓLEO ALCATRÃO SÓLIDOS OXIDADOS / SOPRADOS SEMI-SÓLIDOS CIMENTO ASFÁLTICO LÍQUIDOS ASF. DILUÍDO EMULSÃO ASF. CR CM CL CATIÔNICA ANIÔNICA CAP 30/45 CAP 50/70 CAP 85/100 CAP 150/200 RR RM RL RR RM RL

30 Emulsões asfálticas (EA) Suspensões relativamente estáveis de materiais asfálticos divididos em pequenos glóbulos Glóbulos dispersos numa fase contínua, constituída por água ASFALTO AQUECIDO + ÁGUA EM MEIO INTENSAMENTE AGITADO + EMULSIFICANTE

31 Emulsões asfálticas (EA) Emulsificante: Dar certa estabilidade à mistura Favorecer a dispersão Revestir os glóbulos de betume com película protetora, mantendo em suspensão 2 tipos de emulsificante: Aniônicos Emulsões aniônicas ou alcalinas Catiônicos Emulsões catiônicas ou ácidas

32 Emulsões asfálticas (EA) Princípio: Aplicação das emulsões aos agregados ligante betuminoso tende a se coagular e a água se perde por evaporação Resultado: película sobre o agregado Ruptura da emulsão estabilidade 3 grupos: Ruptura rápida, média e lenta

33 Emulsões asfálticas (EA) Emulsões de ruptura rápida (RS) % relativamente baixa do emulsificante Menos estável uso limitado a tratamentos superficiais, camada por penetração, capas selante Emulsões de ruptura média (MS) Misturas com agregados de granulometria aberta alto índice de vazios (pedregulhos e areias) Emulsões de ruptura lenta (SS) Misturas com agregados de graduação densa

34 Emulsões asfálticas (EA) Estabilidade das emulsões: Maior estabilidade aumento na % de emulsificante Uso de agentes estabilizadores

35 Fatores que afetam a ruptura RETARDAM A RUPTURA: Emprego de um asfalto de alta viscosidade (cimentos asfálticos) Emprego de uma elevada quantidade de emulsivo ACELERAM A RUPTURA Emprego de um asfalto de baixa viscosidade (asfaltos diluídos ou fluxados) Emprego de uma pequena quantidade de emulsivo Emprego de um emulsivo aniônico Utilização de um material úmido pouco reativo e uma pequena superfície específica Temperatura ambiente. Temperatura baixa dos agregados e da emulsão Ausência ou pequena agitação das misturas emulsão + agregados Emprego de um emulsivo catiônico Utilização de um material seco reativo e com alta superfície específica Temperatura ambiente. Temperatura alta dos agregados e da emulsão Agitação intensa da mistura emulsão + agregados

36 Ensaios Carga da partícula Peneiramento Sedimentação Viscosidade Saybolt-Furol Mistura com Filler Silícico Mistura com cimento Destilação Resistência à água Desemulsão

37 Classificação Emulsões Catiônicas

38 EA x AD As emulsões asfálticas vêm sendo cada vez mais usadas no lugar de ADP devido a: Regulamentações ambientais: emulsão não polui pois há uma pequena quantidade de voláteis (em relação ao AD) que evapora além da água Perda de produtos valiosos: na cura do AD, os diluentes, que demandam grande energia para serem produzidos, são perdidos para a atmosfera

39 EA x AD As emulsões asfálticas vêm sendo cada vez mais usadas no lugar de ADP devido a: Segurança: o uso de emulsão é seguro. Há pouco risco de incêndio comparando com AD, que pode ter baixo ponto de fulgor Aplicação a temperaturas ambientes: emulsão pode ser aplicada a temperatura mais baixa comparativamente ao AD, economizando combustível