Modificação dos CAPs pela Borracha Moída de Pneus Dultevir Melo

Transcrição

1 Modificação dos CAPs pela Borracha Moída de Pneus

2 Índice 1- Asfalto e a Crise do Petróleo - Década de Borracha Moída de Pneu BMP Terminal Blending O Asfalto Borracha no Sistema Anchieta Imigrantes O Negro de Fumo Laboratório Usina de Asfalto Controle da Irregularidade Longitudinal MERLIN 53

3 Em artigo para o jornal da ABPV, o doutor Jorge Eduardo Salathé alertava para as conseqüências que os derivados de petróleo teriam por conta da crise no abastecimento mundial do petróleo decorrente dos acontecimentos no Oriente Médio em 1973 e As refinarias tiveram de sofrer reformas para refinar qualquer tipo de petróleo. O asfalto, mais que outros derivados, por se tratar de resíduo no processo de refino está mais sujeito a alterações.

4 Afirma doutor Salathé que técnicos de renome dos países mais avançados, preocupados com o aparecimento de ocorrências desastrosas com o emprego de asfalto "híbrido na pavimentação de estradas de rodagens recorreram a todos os meios laboratoriais, não só implantando programas para encontrar soluções, mas também revendo suas especificações e assim procurando adaptá-las a essas novas condições. Isso ocorreu com o projeto SHRP nos EE.UU. e, na França, com a constituição do Grupo Nacional da Qualidade GNA (1985).

5 Entre as anomalias, ocorria o aparecimento de fissuras na superfície das pavimentações recentemente executadas e que evidenciava poder tratar-se de um problema ligado ao envelhecimento precoce do asfalto concluiu o Grupo, e num prazo normalmente curto o asfalto atinge uma dureza excessiva (penetração inferior a 20, ponto de amolecimento superior a 70 o C e o teor de asfaltenos muito elevado), o que aumenta a viscosidade e a perda das características aglutinantes do asfalto. WHITEOAK

6

7 Borracha Moída de Pneu BMP Terminal Blending Diz doutora Leni que Razões econômicas, ligadas ao alto custo dos polímeros, associadas ao problema real de eliminação dos pneus inservíveis para veículos conduziram à tentativa de modificar as propriedades do asfalto com borracha moída de pneu. São 45 milhões de pneus jogados fora no Brasil e só 20% são reciclados. Página B12 de OESP de 12/03/2006.

8 LEI , DE 6 DE JANEIRO DE 2012* Artigo 1º - Na conservação das estradas estaduais será utilizado, sempre que possível, asfalto enriquecido com borracha pulverizada proveniente da reciclagem de pneus inservíveis. GERALDO ALCKMIN Saulo de Castro Abreu Filho Secretário de Logística e Transportes Publicada na Assessoria Técnico-Legislativa, aos 6 de janeiro de 2012.

9 No livro Bituminous Materials in Road Construction, do Her Magesty s Stationery Office de 1962 há um capítulo, o 24, às páginas 557 a 571 sob o título Borracha nos Materiais Betuminosos de Rodovias. Interessante, o livro apresenta dois métodos para determinar o teor de borracha no asfalto através do índice da solução de iodo e pela viscosidade específica.

10 Fotos tiradas do livro da Rainha, de Asfalto, sobre o espalhamento e avenida com revestimento em concreto rolado com asfalto borracha executado em março de Na primeira uma acabadora espalhando rolled asphalt com borracha. Na segunda uma camada de rolled asphalt com borracha em rua de Birminghan, março de 1960.

11

12

13 Em trabalho sobre a Determinação do Betume e da Borracha de Pneu Reciclada Contidos em Misturas com Asfalto Borracha, publicado no livro Polymer Modified Asphalt Binders da ASTM, Emmanuel J. Ista e Freddy S. Croquet, químicos e cientistas pesquisadores do Centro de Pesquisas Rodoviários da Bélgica alinham as seguintes vantagens, além dos benefícios ambientais, na utilização do asfalto borracha:

14 Alta resistência à fadiga; Maior flexibilidade a baixas temperaturas; Menor susceptibilidade da viscosidade do ligante às temperaturas de serviço; Aumento da elasticidade; Maior coesão e alta viscosidade (para diminuir as trilhas de roda);

15 Mais alta resistência ao envelhecimento do betume graças à presença de anti-oxidantes na borracha; Redução dos ruídos do pneu-pavimento seja dentro, seja fora dos veículos; Maior resistência ao congelamento nos revestimentos superficiais porosos. Pelo que temos lido acrescentamos a redução na espessura da camada asfáltica, falam de 30% a 40%.

16 Maior recuperação elástica após o envelhecimento. Isso é uma característica muito importante tendo em vista as altas deflexões dos pavimentos de nossas rodovias; A recuperação elástica após o envelhecimento é a principal característica do asfalto borracha, na minha opinião. Essa característica foi evidenciada em estudos do engenheiro Armando Morilha.

17 Em dezembro de 2003 realizou-se em Brasília um Congresso Internacional de Asfalto-Borracha. Foram apresentados cerca de 45 trabalhos de pesquisadores de todos os países principalmente dos EE.UU., Portugal, Itália África do Sul, Argentina e também do Brasil. Fazemos questão de ressaltar do trabalho, apresentado pelas doutoras Leni Figueiredo Mathias Leite e Laura Maria Goretti da Motta e outros pesquisadores sobre um trecho experimental na rodovia Anhanguera, em São Paulo, a análise da melhoria das características do CAP 20 com a adição de 12% de grãos de borracha de pneu moída passando na peneira de 1,19mm, (N o 16).

18 Characteristics Empirical parameters AC 20 AR Penetretion - ASTM D 5 (100 g, 25 C, 5 s), dmm Softening point - ASTM D 36, C Storage stability - ASTM D 5892, Δ C 9 Resilient recovery - ASTM D 5329, % Penetretion - ASTM D 5 (200 g, 4 C, 60 s), dmm Elastic recovery - ASTM D 6084, % 72.5 Brookfield Visc. At 135 C, sp 21, 20 rpm - ASTM D 4402, cp Rion high range rotational viscosity rotor #1, 175 C, cp 1900 After RTFOT ageing: Mass variation, % Penetration - ASTM D 5 (100 g, 25 C, 5 s), dmm Softening point - ASTM D 36, C 55 - Penetretion - ASTM D 5 (200 g, 4 C, 60 s), dmm - 14 SUPERPAVE parameters Dynamic shear - G*/sen δ, C After RTFOT ageing: Dynamic shear - G*/sen δ, C After RTFOT/PAV ageing: Dynamic shear - G*/sen δ, C Bending Beam 60s, C Performance grade SUPERPAVE

19 Do que pudemos apreender no Congresso é que no Brasil houve um grande desenvolvimento do sistema de incorporação da borracha moída em plantas de misturas distantes da aplicação. Greca Asfaltos, Petrobrás, como soe acontecer na África do Sul. Nos EE.UU, como em países da Europa como Portugal, a incorporação do pó de pneu é feita na ocasião da aplicação, através de plantas que se instalam no canteiro da usina de asfalto. Em verdade, já temos mais de 2.000km de revestimento cujo ligante é o asfalto borracha empregado em faixas como a Caltrans (Gap Graded), lvb do IA, ou a própria faixa C do DNIT.

20

21 A Concessionária Ecovias dos Imigrantes executou em junho de 2002 um trecho experimental de 800m em meia pista no km 42 da Rodovia Anchieta. O projeto foi conforme a granulometria lvb do Instituto de Asfalto. A mistura foi executada em usina gravimétrica com todos os controles para medição do asfalto-borracha na mistura e uma perfeita incorporação através de um adequado tempo de mistura. Surgiu o problema do NEGRO DE FUMO. A outra meia pista foi executada com CAP-20.

22 O projeto foi executado no Laboratório de Tecnologia de Pavimentação da Escola Politécnica da USP sob a coordenação e orientação da Professora Dra. Liedi Bariani Bernucci e o ligante empregado era o asfalto borracha com 15% de borracha moída de pneus.

23 CAP 20 Asfalto Borracha

24

25

26

27

28

29 OBTIDOS ESPECIFICAÇÕES DNER ES 313/97 - I A 1- Ecoflex B 15% borracha Teor Ótimo: 5,80% 2- Vazios Totais: 4,00% (3,0-5,0) 3- Relação Betume Vazios: 76,50% (65-78) 4- Densidade Aparente: 2,365 g/cm³ 5- Estabilidade: 1,325 Kgf (min. 800) 6- Fluência: 3,6 mm (2,0-4,5) 7- Vazios do Agregado Mineral: 17,0% (10,0-20,0) 8- Vazios Cheios de Betume 13,0% 9- Densidade Teórica da Mistura 2,463 g/cm³ 10- Densidade Real da Mistura 2,701 g/cm³ 11- Densidade Aparente da Mistura 2,683 g/cm³ 12- Densidade Efetiva da Mistura 2,692 g/cm³ 13- Densidade do CAPE Ecoflex B 1,035 g/cm³ 14- Bulk Specific Gravety 2,690 g/cm³ OBSERVAÇÕES: Os corpos de prova foram moldados à 165º C, sendo os agregados à 180º C e o ligante à 170º C.

30 Processo via úmida tipo Terminal Blending Processo úmido: borracha granulada adicionada ao betume convencional produzindo um novo tipo de betume (betume-borracha). A modificação física, reológica e química do betume convencional é realizada através de um adequado processo de fusão por meio de agitação mecânica e digestão térmica em moinhos de corte devidamente controlada que resulta em um produto uniforme e estável. Os betumes-borracha terminal blend possuem estabilidade ao armazenamento, podendo ser transportado para obra, sem perda das suas características.

31 Processo via úmida tipo Terminal Blending Especificação EcoRodovias Todo carregamento de ligantes asfáltico, com incorporação de borracha por via úmida, que chegar à obra, deve apresentar o certificado de resultados de análise correspondente à data de fabricação ou ao dia de carregamento e transporte para o canteiro de serviço. Deve trazer também indicação clara da procedência, do tipo, da quantidade do seu conteúdo e da distância de transporte entre a fonte de produção e o canteiro de serviço.

32 Características do Ligante Asfáltico Utilizado - Ecoflex B ENSAIOS RESULTADOS ESPECIFICAÇÃO Viscosidade Brookfield 175ºC cp Penetração (0,1 mm) Ponto de amolecimento (ºC) 55 Mín. 55 Recuperação elástica 25ºC % 66 Mín. 50

33 *A viscosidade Brookfield poderá ser definida em função daquela medida no ligante de projeto, em função dos materiais locais e da calibração da usina. Se aceita nos fornecimentos durante a execução da mistura na obra uma variação de viscosidade de no máximo 150cP acima ou abaixo da viscosidade do ligante utilizado no projeto e na calibragem da usina.

34 O tempo máximo de estocagem do asfalto-borracha deve ser definido pelo fabricante. De qualquer modo, o asfalto-borracha estocado na usina deverá ser mantido constantemente aquecido, a 160 C, e mantido sob agitação ininterrupta. Caractertística Mínima Exigência Máxima Método ABNT-NBR Viscosidade Brookfied a 175 C, spindle 3, 20 rpm, cp Teor de Negro de Fumo 1.400* Indicar 1.700* 15529

35 O NEGRO DE FUMO Negro de fumo, amorfo (100%) Fórmula Química: C (carbono) É usado na borracha como um agente reforçante para os pneus e outros produtos de borracha, e também serve como um protetor contra a degradação por raios ultra-violetas. Para se ter uma idéia, cerca de 1/4 do peso total de um pneu é composto de negro de fumo. Ele é capaz de mudar a vida útil de um pneu de km para um potencial de km.

36 O NEGRO DE FUMO A incorporação ao ligante convencional de agentes antioxidantes e inibidores da ação de raios ultravioleta interferem: diminuindo sensivelmente o envelhecimento do CAP; aumentando a resistência à ação química de óleos e combustíveis; aumentando a deformação de tração admissível (melhorando o comportamento à fadiga).

37 O teor de asfalto obtido da mistura deverá ser corrigido pela divisão dele por k determinado a partir do teor de Negro de Fumo (NF): K = 1 NF 100

38 Assunto Especificação EcoRodovias Viscosidade Brookfield a 175º C Vazios totais da mistura - Camada de Rolamento Aceita-se intervalos com variação de +/- 150 cp em relação à viscosidade de projeto cP para as misturas atuais 3% a 5% VAM Tabela função do Teor de Vazios (3% a 6%) Quantidade de Ligante e Granulometria da Mistura Divide o teor por 1-(fator de Correção)

39 Composição granulométrica Faixa lv-b. AGREGADOS PENEIRAS Nº PENEIRAS ABERT. (mm) BRITA3/4 18,0% PEDRISCO 35,0% PÓ DE PEDRA 45,5% CAL CH I 1,5% Mistura Faixa IV-b 3/4 19, ,0 100,0 ½ 12,5 45, , /8 9,50 11,0 98, , ,80 2,0 25,0 100, , ,36 1,0 4,0 85, , ,60 0,8 1,0 50, , ,30 0,6 0,8 35, , ,15 0,4 0,6 23, ,075 0,2 0,4 14,, ,0 12, ,0 7,9 4-10

40 Características da mistura asfáltica Faixa Faixa IV-b. CARACTERÍSTICAS FINAIS DA MISTURA VALOR ÓTIMO ESPECIFICAÇÃO DNER ES 313/97 ECO Teor ótimo de asfalto (%) 5,7 5,4 6,0 Densidade aparente (g/cm 3 ) 2,363 - Porcentagem de vazios (%) 4,0 3 a 5 Vazios de agregado mineral VAM (%) 17, Relação betume vazios RBV (%) 77, Estabilidade (kgf) 1,363 Min. 800 Fluência (mm) 3,6 2,0 4,0 Densidade teórica da mistura (g/cm 3 ) 2,461 - Densidade efetiva da mistura (g/cm 3 ) 2,695 -

41 Composição granulométrica da Faixa Caltrans PENEIRAS Nº PENEIRA S ABERT. (mm) BRITA5/8 20% PEDRISCO 58% PÓ DE PEDRA 18% AGREGADOS CALCÁRIO 2% CAL CH I 2% Mistura Faixa D Caltrans 5/8 16, ,0 100,0 ½ 12,5 85, , /8 9,50 35,0 98, , ,80 5,0 25,0 100, , ,36 2,0 4,0 85, , ,60 1,0 1,0 50, , ,30 0,0 0,0 35,0 100,0-10, ,15 0,0 0,0 23,0 95,0 100,0 7,7 4, ,075 0,0 0,0 11,0 80,0 95,0 5,5 2-7 Faixa Gap Graded do Caltrans (BARROS e VASCONCELOS) com asfalto-borracha.

42 Características da mistura asfáltica Faixa Caltrans CARACTERÍSTICAS FINAIS DA MISTURA VALOR ÓTIMO ESPECIFICAÇÃO DNER ES 313/97 Teor ótimo de asfalto (%) 6,0 5,7 6,3 Densidade aparente (g/cm 3 ) 2,322 - Porcentagem de vazios (%) 5,0 4 6 Vazios de agregado mineral VAM (%) 18, Relação betume vazios RBV (%) 73, Estabilidade (kgf) 974 Min. 800 Fluência (mm) 3,5 2,0 4,0 Densidade teórica da mistura (g/cm 3 ) 2,444 - Densidade efetiva da mistura (g/cm 3 ) 2,681 -

43 LABORATÓRIO A empresa conta também com um moderno laboratório de pavimentação, criado na mesma época da implantação da Usina de Asfalto, em O objetivo é garantir a excelência na qualidade de produção e aumentar a vida útil do asfalto utilizado nas rodovias do Sistema Anchieta-Imigrantes. Em abril de 2010, após três dias de auditoria pelo INMETRO, o laboratório de pavimentação da empresa tornou-se o único, entre as Concessionárias de Rodovias brasileiras, a obter a creditação ISO/IEC

44 Laboratório

45 Laboratório

46 USINA DE ASFALTO Um fator que contribui para a qualidade do material a ser aplicado e que dá mais agilidade ao trabalho da Ecovias é o fato da empresa contar com uma usina de asfalto gravimétrica dedicada às suas necessidades. Inaugurada em outubro de 2005, a usina é capaz de produzir qualquer tipo de mistura asfáltica, utilizadas na recuperação e ampliações das pistas do Sistema Anchieta-Imigrantes. Atualmente a produção acumulada da Usina está em torno de Toneladas de CBUQ, sendo que cerca de 48% deste volume foram de Asfalto Borracha.

47 Tela de Fórmulas e percentuais dos Silos Frios

48 Tela de Produção Supervisório da Usina

49 Vista Geral da Usina

50 Os Agregados ficam abrigados em um galpão próprio, livres de chuvas, possibilitando um menor percentual de umidade e tornando o processo de usinagem mais econômico.

51 Central de GLP da Usina Capacidade de Armazenagem de Litros

52 Asfalto Borracha já cobre 48% do pavimento flexível do Sistema Anchieta-Imigrantes QUANTIDADE DE MASSA COM ASFALTO BORRACHA (TONELADAS x 1000) Até 31/07 TOTAL GERAL TOTAL

53 MERLIN Equipamento para Medição de Irregularidade Longitudinal A figura mostra um esboço do MERLIN. O aparelho tem dois pés e uma sonda que fica sobre a superfície da rodovia na trilha cuja irregularidade longitudinal se quer medir. Para facilidade de operar, uma roda é usada na perna da frente, enquanto na traseira é uma barra rígida de metal. Atrás da perna traseira há um guidom de forma que o aparelho se assemelha a um longo e esbelto carrinho de mão. Apoio 1 0,9 m Sonda Variação da Corda Média 0,9 m Apoio 2 Superfície do Pavimento

54 MERLIN Equipamento para Medição de Irregularidade Longitudinal Conhecemos esse dispositivo através de artigo de M.A. Cundill no Research Report 301 do Transport And Road Research Laboratory. O dispositivo tem o nome de MERLIN porque é o acrônimo de Machine for Evaluation Roughness using Low-cost Instrumentation. Ele pode ser usado ou para medidas diretas ou como calibrador de resposta como o bump integrator montado em veículo.

55 MERLIN Equipamento para Medição de Irregularidade Longitudinal

56 MERLIN Equipamento para Medição de Irregularidade Longitudinal

57 MERLIN Equipamento para Medição de Irregularidade Longitudinal Merlin X Bump Integrator QI (contagens/km) SP-055 Marginal Oeste km 281 km 282 Faixa 1 Segmentos de 200 m Merlin B.Integrator m m m m m Média 29 27

58 Avaliação dos Parâmetros de Conforto e Segurança Rodovia SP 040/150 Interligação Planalto - Perito Criminal XXXXX - Pista Oeste CALTRANS FX.1 FX.2 FX.3 CONDIÇÕES DE CONFORTO QI (contagens/km) Média Irregularidade Longitudinal Desv. padrão CONDIÇÕES DE SEGURANÇA Pêndulo Britânico (VRD) Média Microtextura Mancha de Areia (altura de areia-mm) Macrotextura Desv. padrão Média 0,87 0,83 0,90 Desv. padrão

59 2 - ENSAIO DE DRENABILIDADE Determinação (nº) Determinação (s) Determinaçã o Média (s) 1 4,98 2 5,67 3 5,48 4 5,92 5 5,48 6 5,48 5,50

60 VIA ANCHIETA - SP 150 SUL Km 41

61 Agradeço à Diretoria da ABCR pelo convite para esses minutos de convívio com os senhores. Aos colegas da ECORODOVIAS, engenheiros Paulo Rosa e Adolfo Magalhães, pela inestimável colaboração, fruto da grande vivência técnica de cada um. Aos companheiros de Congresso o meu Muito Obrigado pela atenção.