Universidade do Estado de Mato Grosso Engenharia Civil Estradas II

Transcrição

1 Universidade do Estado de Mato Grosso Engenharia Civil Estradas II Especificações Ana Elza Dalla Roza e Lucas Ribeiro anaelza00@hotmail.com - luccasrsantos@gmail.com

2 Polímeros Macromoléculas: moléculas gigantescas que resultam do encadeamento de dez mil ou mais átomos de carbono, unidos por ligações covalentes, podendo ser naturais (madeira, borracha, lã, asfalto, etc.) ou sintéticas (plásticos, borrachas, adesivos, etc.). Polímeros (do grego muitas partes ) são macromoléculas sintéticas, estruturalmente simples, constituídas de unidades estruturais repetidas em sua longa cadeia, denominadas monômeros. 2

3 Tipos de Polímeros Termorrígidos: são aqueles que não se fundem, degradam numa temperatura limite e endurecem irreversivelmente quando aquecidos a uma temperatura que depende de sua estrutura química. Apresentam cadeias moleculares que formam rede tridimensional que resiste a qualquer mobilidade térmica. Por exemplo: resina epóxi, poliester, poliuretano. Termoplásticos: são aqueles que se fundem e se tornam maleáveis reversivelmente quando aquecidos. Normalmente consistem de cadeias lineares, mas podem ser também ramificadas. São incorporados aos asfaltos à alta temperatura. Por exemplo: polietileno, polipropileno, PVC. 3

4 Tipos de Polímeros Elastômeros: são aqueles que, quando aquecidos, se decompõem antes de amolecer, com propriedades elásticas. Por exemplo: SBR (estireno butadieno). Elastômeros termoplásticos: são aqueles que, a baixa temperatura, apresentam comportamento elástico, mas quando aumenta a temperatura passam a apresentar comportamento termoplástico. Por exemplo: SBS (estireno butadieno estireno) e EVA (acetato de vanil etila). 4

5 Utilização Razões para Substituição de Asfaltos Convencionais por Modificados Rodovias com alto volume de tráfego (ex.:corredores de ônibus). ƒmelhoria da resistência à formação de trilhas de roda. ƒaumento da coesividade e adesividade. ƒ Criação de membranas de proteção das camadas superficiais de reflexão de trincas. ƒ Revestimento de pontes para diminuir susceptibilidade térmica e aumentar resistência à flexão. 5

6 Utilização Razões para Substituição de Asfaltos Convencionais por Modificados Redução de custos de manutenção de pavimentos. ƒaumento da resistência ao envelhecimento e oxidação. ƒaumento da resistência à abrasão de misturas. ƒuso de filmes finos de ligante nos agregados. ƒ Aplicações em misturas não convencionais: SMA, ultradelgados, módulo elevado, camadas drenantes e microrrevestimentos 6

7 Escolha Qual polímero escolher? Preço do polímero. ƒfacilidade de incorporação do polímero no asfalto. ƒequipamentos disponíveis para mistura do polímero com asfalto. ƒ Composição química do cimento asfáltico a ser modificado por polímero. ƒresistência ao envelhecimento. ƒcurva de Viscosidade para estimativa da temperatura de usinagem e compactação. ƒestabilidade à estocagem. 7

8 Asfaltos de Borracha Modificação de CAP por acréscimo de borracha moída de pneu. 8

9 Asfaltos de Borracha Asfaltos Modificados por Borracha Moída de Pneu (BMP) 9

10 CONAMA - a partir de 01/01/2002: para cada quatro pneus novos fabricados no País ou pneus importados, inclusive aqueles que acompanham os veículos importados, as empresas fabricantes e as importadoras deverão dar destinação final a um pneu inservível; -a partir de 01/01/2003: para cada dois pneus novos fabricados no País ou pneus importados,..., as empresas fabricantes e as importadoras deverão dar destinação final a um pneu inservível. 10

11 CONAMA - a partir de 01/01/2004: a) para cada um pneu novo fabricado no País ou pneu novo importado,..., as empresas fabricantes e as importadoras deverão dar destinação final a um pneu inservível; b) para cada quatro pneus reformados importados, de qualquer tipo, as empresas importadoras deverão dar destinação final a cinco pneus inservíveis; - a partir de 01/01/2005: a) para cada quatro pneus novos fabricados no País ou pneus novos importados,..., as empresas fabricantes e as importadoras deverão dar destinação final a cinco pneus inservíveis; b) para cada três pneus reformados importados, de qualquer tipo, as empresas importadoras deverão dar destinação final a quatro pneus inservíveis. 11

12 Utilização Processo úmido: incorporação ao CAP como um polímero modificador das características. ƒ Processo seco: incorporação à mistura asfáltica como substituição de parte do agregado. 12

13 Utilização 13

14 Utilização COMPOSIÇÃO TÍPICA (ASTM D 297 Termogravimetria) ƒcinzas 8 % máx ƒnegro de fumo 28 a 38% ƒsbr 42 a 65% ƒborracha natural 22 a 39% ƒsolúveis em acetona 6 a 16% 14

15 Fabricação Processo Úmido 15

16 Fabricação Processo Úmido 16

17 Estocagem ESTOCÁVEL ƒalta temperatura; ƒagitação em alto cisalhamento; ƒdespolimerização; ƒdesvulcanização; ƒreação da borracha desvulcanizada e despolimerizada com moléculas do CAP; ƒmenor viscosidade; ƒborracha com menor tamanho de partícula. NÃO ESTOCÁVEL ƒinchamento superficial da borracha nos maltenos do CAP; ƒborracha com maior tamanho de partícula; ƒrápida incorporação para evitar redução de viscosidade; ƒnão ocorre despolimerização nem desvulcanização; ƒagitação em baixo cisalhamento. 17

18 Asfalto estocável 18

19 Usina de asfalto não estocável 19

20 Onde utilizar? Concreto asfáltico denso; ƒmembranas absorvedoras de tensão (SAM); ƒcamada intermediária anti-reflexão de trincas (SAMI); ƒconcreto asfáltico descontínuo (Gap Graded); ƒcamada porosa de atrito (Aberto); ƒcamada Selante (Cape Seal); ƒtratamento superficial duplo ou triplo. 20

21 Comparação entre o AMB e Outros Ligantes Modificados por Polímero Os ligantes modificados por borracha e SBS possuem boas propriedades elásticas baseadas em resiliência, G* sen δ e boa recuperação elástica, todos relacionados a resistência à fadiga. O AMB possui propriedades melhores a baixa temperatura, expressa pela temperatura de módulo de rigidez de 300 MPa. O asfalto modificado por borracha apresenta propriedades melhores a alta temperatura, expressa em termos de grau de desempenho (PG),que está relacionada a resistência ao afundamento. Quando se modifica um asfalto com polímeros ou borracha de pneu, o ponto de amolecimento aumenta, indicando um aumento na resistência à deformação permanente. No caso do AMP o incremento é maior. 21

22 Desvantagens São fluidos pseudoplásticos acima de 100ºC. ƒ A estimativa de viscosidade a diferentes temperaturas por extrapolação não é válida. ƒ A viscosidade não pode ser determinada através de viscosímetros capilares ou Saybolt Furol. ƒdeve ser determinada em viscosímetros dinâmicos com registro da taxa de cisalhamento e geometria. ƒ SUPERPAVE está estudando medidas mais adequadas para medir a viscosidade a alta temperatura para asfaltos polímeros e asfalto borracha.ƒdificuldade de estabelecer temperaturas de misturação e compactação. 22

23 Observações Finais Asfalto modificado por polímero precisa de conhecimento, tanto por parte do fabricante, quanto do usuário. ƒos ensaios de desempenho mais adequados para medir a contribuição do polímero ainda estão em discussão. ƒinteresse comercial dos fabricantes influencia o estabelecimento de ensaios de especificação que favorecem mais um determinado polímero em detrimento de outro. ƒexiste variação dos parâmetros de resistência mecânica com asfaltos modificados por polímero. ƒ Porém, sob alguns aspectos, os CAP convencionais podem gerar misturas tão adequadas quanto os poliméricos, principalmente para o clima brasileiro, favorável em termos de temperatura. 23

24 Observações Finais O pavimento é uma estrutura complexa, que requer dimensionamento adequado, controle da usinagem e da aplicação do revestimento betuminoso, e ainda controle de cargas durante o serviço, sendo o asfalto modificado por polímero apenas um dos materiais que podem ser empregados no revestimento superficial, que não é o único responsável pelo desempenho. 24

25 Próxima Aula Agregados utilizados no revestimento 25