Notas de aulas de Pavimentação (parte 1)

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1 1 Notas de aulas de Pavimentação (parte 1) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Materiais asfálticos para pavimentação (1. o Parte) Conteúdo da parte 1 1 Introdução 2 Asfalto 3 Processos de produção, estocagem e manuseio do asfalto (CAP) 4 O CAP e os ligantes asfálticos existentes no mercado 5 Consumo brasileiro de CAP 6 Oxidação ou envelhecimento do CAP

2 2 1 Introdução 1.1 Utilização do asfalto O asfalto é um dos mais antigos materiais de construção usados pelo homem. No passado remoto (ou distante), tem-se que: a) A arca de Noé foi calafetada (ou impermeabilizada) com asfalto a mais de 2440 anos A.C.;...Deus falou com Noé: Faze uma arca de tábuas de cipreste; nela farás compartimentos, e calafetarás a arca com betume (ou asfalto) por dentro e por fora. Gênesis cap. 6, e vers. 14. b) Os assírios empregavam asfalto como argamassa em seus palácios e estradas. O grande Império Assírio se estendia do Irã ao Egito, e durou de 883 A.C. a 612 A.C.; e c) Na América Central, os astecas utilizavam asfalto na construção de suas estradas. A civilização asteca se situava no México e durou de 1325 D.C. a 1521 D.C.. O asfalto é um produto derivado do petróleo, e o marco inicial da indústria do petróleo é o ano de 1859, quando o coronel americano Edwin L. Drake encontra petróleo ao tentar cavar um poço artesiano no estado da Pensilvânia (EUA). A Figura 1.1 mostra a localização e o potencial das 20 (vinte) principais reservas de petróleo do mundo, baseado em dados de OBS(s). i) A Figura 1.1 não considera as reservas brasileiras localizadas na bacia de Tupi no litoral de Santos em São Paulo; As reservas petrolíferas da bacia de Tupi são estimadas entre 5 a 8 bilhões de barris de petróleo; e ii) 1 barril é, aproximadamente, igual a 159 litros. A Figura 1.2 ilustra o potencial das 15 (quinze) principais reservas de petróleo do mundo, em bilhões de barris de petróleo, baseado em dados de A descoberta de jazidas de petróleo é algo dinâmico, verifica-se que com base nos novos dados de 2011, a Venezuela passou a ocupar o primeiro (1. o ) lugar no ranking das reservas e, também o Canadá que estava em décimo segundo (12. o ) lugar passou a ocupar o terceiro (3. o ). As primeiras pavimentações asfálticas no Brasil datam de 1908, e ocorreram em ruas do Rio de Janeiro com asfalto importado de outro país. O asfalto atualmente é utilizado: a) Como material de construção de pavimentos; b) Como material de impermeabilização de obras de engenharia; c) Como material na fabricação de tintas; e d) Etc.

3 3 Figura Localização e potencial das 20 (vinte) principais reservas de petróleo do mundo (dados de 2009) Figura (quinze) principais reservas de petróleo do mundo em bilhões de barris (dados de 2011)

4 4 1.2 Alguns números relacionados ao asfalto De acordo com Bernucci et al. (2008), na maioria dos países do mundo, a pavimentação asfáltica é a principal forma de revestimento utilizada em estradas. No Brasil, cerca de 95% das estradas pavimentadas são de revestimento asfáltico. De acordo com Balbo (2007), uma rodovia de pista simples de 7 m de largura, com duas faixas de rolamento, e com uma camada de rolamento de 5 cm de CAUQ (concreto asfáltico usinado a quente) consome cerca de 50,4 toneladas/km de CAP (cimento asfalto de petróleo). Considerando-se que o CAUQ possui um teor de CAP de 6% em média. Os gastos com o CAP representam de 25 a 40% do custo da camada de revestimento asfáltico do pavimento. 1.3 Razões que justificam o uso do asfalto em pavimentação a) O asfalto proporciona forte ligação entre os agregados que formam a camada de rolamento dos veículos. b) O asfalto é impermeabilizante, e evita que a água penetre na base do pavimento o que é prejudicial. c) O asfalto é durável, um pavimento feito com asfalto pode durar até 20 anos. d) O asfalto é resistente aos ácidos, álcalis e sais. e) O asfalto pode ser utilizado em muitas combinações com os agregados, os quais são areias, britas, etc. OBS. Álcalis são os óxidos e hidróxidos dos metais alcalinos ou metais da coluna 1A da tabela periódica, por exemplo: Na (sódio), K (potássio), etc. 1.4 Diferentes tipos de asfaltos Geralmente a palavra asfalto é utilizada para designar os seguintes materiais: a) O BETUME a) O betume; b) O alcatrão; e c) O asfalto. Betume é uma mistura de hidrocarbonetos, que é solúvel no bissulfeto de carbono (S 2 C).

5 OBS. Hidrocarbonetos são compostos químicos (ou moléculas) formadas unicamente por átomos de hidrogênio (H) e carbono (C). O Betume ainda apresenta as seguintes características: O betume envelhece rapidamente; O betume é quebradiço quando envelhece; e O betume apresenta baixo ponto de fusão, ou seja, passa do estado sólido para o estado líquido a uma temperatura relativamente baixa. O betume ocorre em jazidas naturais ou são obtidos por fabricação a partir: do petróleo, do carvão de madeira, etc. b) O ALCATRÃO O alcatrão é um produto, que contém hidrocarbonetos. O alcatrão é obtido a partir da madeira, do carvão mineral ou hulha, etc. Os alcatrões ainda apresentam as seguintes características: Os alcatrões quando aquecidos são mais moles que os asfaltos; Os alcatrões quando resfriados são mais duros que os asfaltos; Os alcatrões são menos resistentes as intempéries (ou aos agentes da natureza: variações de temperatura, chuva e gelo) do que os asfaltos; A faixa de temperatura para utilização dos alcatrões é menor que a dos asfaltos; e O uso dos alcatrões é prejudicial à saúde, pois provoca câncer. c) O ASFALTO O asfalto é uma mistura de hidrocarbonetos e é derivado do petróleo. OBS(s). i) Petróleo é um óleo constituído predominantemente por hidrocarbonetos; ii) Hidrocarbonetos são compostos químicos (ou moléculas) formadas unicamente por átomos de hidrogênio (H) e carbono (C); iii) Óleos são substâncias líquidas, mais ou menos viscosas e que são inflamáveis; e iv) Viscosidade é a resistência que o fluido oferece ao movimento, ou atrito interno do fluido. Maiores detalhes sobre o asfalto serão fornecidos no tópico Asfalto 2.1 Natureza do asfalto usado em pavimentação O asfalto usado em pavimentação apresenta as seguintes características: i) O asfalto é impermeável à água.

6 6 ii) O asfalto provém da destilação do petróleo. OBS(s). a) Destilação é um processo químico de aquecimento e resfriamento de um líquido, o qual causa a evaporação e a condensação do líquido a fim de separar o líquido inicial em dois ou mais tipos de líquidos resultantes; b) Evaporação é a transformação de um líquido em vapor pela elevação da temperatura do líquido; e c) Condensação é a passagem de uma substância do estado de vapor para o estado líquido pela diminuição de temperatura. iii) O asfalto é um ligante betuminoso, que serve para ligar as partículas de areia e/ou brita para formar a camada de rolamento dos pavimentos. iv) O asfalto apresenta baixa reatividade química, contudo pode sofrer envelhecimento devido às reações de oxidações lentas causadas pelo contato com o ar e com a água. OBS. Oxidação é a reação química do átomo de oxigênio com um átomo ou molécula de outra substância. v) O asfalto é termoviscoplástico, ou seja, é um material que amolece ao ser aquecido e endurece ao ser resfriado, e, além disso, apresenta viscosidade ao ser aquecido. vi) O asfalto apresenta elasticidade e uma certa viscosidade (mobilidade ou escoamento da massa) na temperatura ambiente; Assim sendo, o asfalto é também um material viscoelástico na temperatura ambiente. vii) Em altas temperaturas os asfaltos têm características de um líquido, ou seja, apresenta viscosidade e não apresenta resistência ao cisalhamento. 2.2 Designação brasileira para o asfalto No Brasil, o asfalto é designado ou denominado de CAP ou cimento asfáltico de petróleo. 2.3 Líquidos que dissolvem o asfalto ou CAP O asfalto ou CAP é um material quase totalmente solúvel na presença dos seguintes líquidos: a) Benzeno; ou b) Tricloroetileno; ou c) Bissulfeto de carbono. OBS. Solúvel significa tornar o material original, ou CAP, através de uma mistura com um líquido, em um novo líquido, o qual apresenta propriedades diferentes das propriedades iniciais do material original ou CAP.

7 7 2.4 Composição química do asfalto ou CAP Introdução De acordo com a Shell (2003), existem perto de 1500 tipos de petróleos no mundo, porém somente uma pequena porção deles é apropriada para produzir asfalto. Os petróleos distinguem-se pela maior ou menor presença de asfalto em sua composição. Os petróleos venezuelanos Boscan e Bochaquero são mundialmente reconhecidos como de melhor qualidade para produção de asfalto para pavimentação. No Brasil existem petróleos com qualidade semelhante ao Bochaquero venezuelano. No Brasil, e na maioria dos países do mundo o mais comum é produzir asfalto a partir de uma mistura de petróleos e não somente de um único tipo de petróleo. Além disso, no Brasil, e na maioria dos países do mundo o mais comum é produzir asfalto em refinarias Moléculas e átomos dos asfaltos ou CAP(s) Os CAP(s) (cimentos asfálticos de petróleo) são constituídos de 90 a 95% de hidrocarbonetos e de 5 a 10% de átomos de: - Oxigênio (O); - Enxofre (S); - Nitrogênio (N); e - Átomos de metais, tais como: níquel (Ni), ferro (Fe), magnésio (Mg), cálcio (Ca) e vanádio (V). OBS. Hidrocarbonetos são compostos químicos (ou moléculas) formadas unicamente por átomos de hidrogênio (H) e carbono (C). A composição química do asfalto ou CAP é bastante complexa e o número de átomos de carbono (C) das moléculas, que formam CAP varia de 20 a 120. A composição química do CAP tem influência no desempenho físico das misturas do CAP com os agregados, que formam a camada asfáltica do pavimento. A Tabela 2.1 mostra um exemplo da composição química de alguns ligantes asfáticos ou CAP(s); Além disso, é indicado a origem do petróleo que gera (ou fornece) o CAP, e ainda o local onde o petróleo que gera o CAP é refinado.

8 8 OBS(s). a) Na Tabela 2.1 a quantidade de átomos presentes no CAP é dada em porcentagem (%), ou na concentração em partes por milhão (ppm); e b) 1 ppm = 10-3 g/kg, ou seja, em 1 kg de CAP existe 10-3 g (ou 0,001 g) do átomo considerado. Observe na Tabela 2.1 que o conceituado CAP do petróleo da Venezuela (Boscan) difere do CAP do petróleo do Brasil (Cabiúnas) refinado na REGAP em Minas Gerais, principalmente no que se refere: i) À concentração do metal vanádio (V); ii) À concentração do metal níquel (Ni); e iii) À porcentagem de enxofre (S). Tabela Composição química de alguns ligantes asfáticos ou CAP(s); Ainda, origem do petróleo que gera (ou fornece) o CAP, e o local onde o petróleo que gera o CAP é refinado Origem do petróleo que gera o CAP Refinaria do petróleo México -- Venezuela (Boscan) RLAN (Bahia) EUA (Califórnia) -- Brasil (Cabiúnas) REGAP (Minas Gerais) Composição química do CAP Brasil (Cabiúnas) REPLAN (São Paulo) Oriente Médio (Arabe leve) REDUC (Rio de Janeiro) Carbono % 83,8 82,9 86,8 86,5 85,4 83,9 Hidrogênio % 9,9 10,4 10,9 11,5 10,9 9,8 Nitrogênio % 0,3 0,8 1,1 0,9 0,9 0,5 Enxofre % 5,2 5,4 1,0 0,9 2,1 4,4 Oxigênio % 0,8 0,3 0,2 0,2 0,7 1,4 Vanádio ppm 180,0 1380,0 4,0 38,0 210,0 78,0 Níquel ppm 22,0 109,0 6,0 32,0 66,0 24, As estruturas moleculares tipo hidrocarbonetos presentes no CAP (cimento asfáltico de petróleo) Os asfaltos ou CAP(s) podem ser formados por 4 (quatro) tipos de estruturas moleculares de hidrocarbonetos; Assim sendo, tem-se as seguintes moléculas formadoras dos asfaltos ou CAP(s): Moléculas tipo saturadas; Moléculas tipo aromáticas; Moléculas tipo resinas; e Moléculas tipo asfaltenos.

9 A proporção molecular que forma um CAP, em termos de moléculas tipo saturadas, aromáticas, resinas e asfaltenos varia de acordo com: a) A origem do petróleo usado na produção do CAP; e b) O processo de produção do CAP na refinaria. i) As moléculas tipo asfaltenos e o CAP A quantidade de moléculas de asfaltenos no CAP tem grande influencia nas características reológicas (ou comportamento mecânico) do CAP. Quanto maior o percentual de moléculas de asfaltenos no CAP, tem-se que: a) Mais rígido (ou duro) será o CAP. b) Maior será o valor da viscosidade do CAP. Em geral, as moléculas de asfaltenos constituem de 5 a 25% do CAP. A matéria sólida formada pelas moléculas de asfaltenos possui cor preta ou marrom. OBS(s). a) Reologia é a parte da física que estuda o comportamento mecânico dos sólidos deformáveis; Por exemplo: a reologia estuda o comportamento tensão-deformação dos sólidos; e b) Sólido é um material com elevada resistência ao cisalhamento e elevado módulo de elasticidade. ii) As moléculas tipo resinas e o CAP As moléculas de resinas do CAP têm uma natureza fortemente adesiva (ou colante). A proporção de moléculas de resinas presentes no CAP governam o comportamento do CAP, quando o CAP tem forma líquida ou gelatinosa. A matéria sólida ou semi-sólida formada pelas moléculas de resina tem cor marrom-escura. iii) As moléculas tipo aromáticas e o CAP As moléculas aromáticas do CAP formam líquidos viscosos amarelos. As moléculas aromáticas formam de 40 a 65% do CAP. OBS. Substâncias aromáticas são substâncias com odor ou cheiro característico; Embora, a literatura de pavimentação não registre, provavelmente as moléculas aromáticas são as responsáveis pelo cheiro marcante do asfalto (ou CAP). 9

10 10 iv) As moléculas tipo saturadas e o CAP As moléculas saturadas formam de 5 a 20% do CAP. As moléculas saturadas formam óleos vicosos transparentes. OBS(s). a) Uma molécula é dita saturada, quando apresenta apenas ligações simples entre os átomos de carbono, ou seja, não existe mais de uma ligação entre os átomos de carbono na molécula; e b) Na literatura se encontra-se o termo malteno como sendo um líquido viscoso que forma o CAP, e que o malteno pode ser fracionado (ou separado) formando moléculas tipo resinas, moléculas tipo saturadas e moléculas tipo aromáticas Modelo estrutural de CAP segundo Yen (1991) De acordo com Yen (1991), o CAP apresenta um modelo estrutural tipo micelas com as seguintes características: 1. o (primeira) No modelo estrutural do CAP, o CAP é formado por micelas individuais, ou por micelas unidas entre si formando um aglomerado de micelas. Como ilustra a Figura 2.1 a seguir. 2. o (segunda) No modelo estrutural do CAP, uma micela é formada por um núcleo central de moléculas de asfaltenos, e recoberta externamente por moléculas de resinas. Como ilustra a Figura 2.1 a seguir. 3. o (terceira) No modelo estrutural do CAP, as micelas individuais ou unidas entre si estão mergulhadas em óleos formados por moléculas saturadas e por moléculas aromáticas. Como ilustra a Figura 2.1 a seguir. OBS(s). a) Micela é um aglomerado de moléculas mergulhadas em uma solução coloidal; e b) Solução coloidal é uma substância formada por grandes moléculas dispersas (ou separadas) em uma segunda substância, a qual pode ser um óleo. Observe na Figura 2.1 que as micelas individuais, ou unidas entre si formando um aglomerado estão mergulhadas em um meio intermicelar formado por óleos de moléculas saturadas e de moléculas aromáticas.

11 11 Figura Modelo de micelas de Yen (1991) Ligantes asfálticos tipo Sol e tipo Gel i) Ligantes asfálticos tipo Sol (ou solução) Tendo como base o modelo estrutural de Yen (1991) da Figura 2.1, mostrada anteriormente, ligantes asfálticos tipo Sol são ligantes asfálticos em que na sua estrutura: a) Existe uma quantidade balanceada e suficiente de moléculas de resinas e de moléculas aromáticas; b) As micelas formadas por moléculas de asfaltenos recobertas por moléculas de resinas têm boa mobilidade no meio intermicelar formado por óleos de moléculas saturadas e de moléculas aromáticas; e c) Não há agrupamento de micelas em forma de anel. OBS. A Figura 2.1, mostrada anteriormente, ilustra a estrutura de um asfalto tipo Sol. ii) Ligantes asfálticos tipo Gel (ou gelatina) Ligantes asfálticos tipo Gel são ligantes asfálticos em que na sua estrutura: a) Não existe uma quantidade balanceada e suficiente de moléculas de resinas e de moléculas aromáticas; b) As micelas formadas por moléculas de asfaltenos recobertas por moléculas de resinas se agrupam formando anéis interligados; c) há formação de vazios internos entre anéis interligados formados por agrupamento de micelas; e

12 12 d) Os vazios internos entre os anéis interligados formados por agrupamento de micelas são preenchidos por moléculas saturadas e por moléculas aromáticas. OBS. Maiores detalhes da estrutura de ligante asfálticos tipo Gel consulte Bernucci et al. (2008) Considerações finais quanto a composição química do CAP (cimento asfáltico de petróleo) Já se constatou que asfaltos de composição químicas diferentes podem apresentar características físicas similares. É impossível associar os componentes químicos do CAP com o comportamento físico do CAP em termos de pavimentação. Em muitos casos, o modelo estrutural do CAP de micelas de Yen (1991) não se mostra coerente com os resultados de análises obtidos a partir : a) Do microscópio eletrônico; b) De ressonância magnética; e c) De técnicas de cromatografia. O programa SHRP (Strategic Higway Research Program) identificou presença de substâncias químicas compostas juntamente por ácidos e bases na composição do CAP, ou seja, substâncias anfóteras, as quais se relacionam com a viscosidade do CAP. OBS. SHRP ou Strategic Higway Research Program foi um programa estabelecido pelo congresso dos Estados Unidos, em 1987 com uma verba de US$ 150 milhões e com um plano de estudos de 5 (cinco) anos; Tal programa foi destinado a melhorar o desempenho, a durabilidade e a segurança das estradas. 3 Processos de produção, estocagem e manuseio do asfalto (ou CAP) 3.1 Introdução Atualmente, quase todo asfalto ou CAP existente é obtido do processamento do petróleo bruto (ou cru), que ocorre nas refinarias. A resposta se um petróleo serve, ou não serve, para produção de CAP (cimento asfáltico de petróleo) é dada através de análises feitas com o petróleo. As análises para verificar se o petróleo serve, ou não serve, para obtenção do CAP são feitas com base na avaliação de resíduos do petróleo, que são obtidos em diferentes temperaturas.

13 As análises químicas dos resíduos do petróleo para investigar se o petróleo serve, ou não serve, para produzir o CAP são feitas pela Petrobras com base em: - Normas brasileiras; - Normas européias; e - Normas americanas. Além das análises químicas feitas com os resíduos do petróleo para informar se o petróleo é útil para produção de CAP; Ainda são feitos ensaios com os resíduos do petróleo, afim que possam ser obtidos os seguintes gráficos: a) Gráfico penetração versus ponto de amolecimento; b) Gráfico penetração versus viscosidade a 60º C; e c) Etc. Finalmente, a comparação das análises químicas e dos ensaios com as recomendações das normas utilizadas pela Petrobras é que vão indicar se o petróleo é adequado, ou não adequado, para produção de CAP Refino de Petróleo i) Conceito de refinar petróleo Refinar o petróleo é transformá-lo em produtos úteis, tais como: asfalto (ou CAP), óleo diesel, querosene, gasolinas, gás e etc. ii) Elementos de uma refinaria de petróleo Uma refinaria de petróleo possui principalmente: a) Um ou mais reservatórios de petróleo; b) Um ou mais fornos de aquecimento de petróleo; c) Uma ou mais torres de separação (ou cracking); d) Condensadores que transformam o vapor do petróleo em produtos líquidos; e) Separadores dos produtos do refino petróleo, tais como: óleo diesel, querosene, gasolina e etc; e f) Tubulações de saída dos fornos de aquecimento, que transportam os produtos do refino do petróleo. iii) Princípio básico de funcionamento de uma refinaria O princípio básico de funcionamento de uma refinaria de petróleo apresenta as seguintes características: a) Inicialmente, o petróleo é aquecido em um forno até uma alta temperatura, onde o petróleo se sublima ou passa do estado líquido para o estado gasoso (ou vapor); b) O petróleo, em estado vapor (ou gasoso), passa para torre de separação (ou torre de cracking), onde o petróleo é destilado e forma produtos com diferentes pontos de ebulição, tais como: asfalto (ou CAP), óleo diesel, querosene, gasolina e etc; e

14 14 c) Os produtos formados na torre de separação são transportados por tubulação para serem armazenados. OBS(s). a) Quanto mais elevado o ponto de ebulição do produto resultante do refinamento do petróleo mais baixo é o local de seu recolhimento na torre de separação (ou cracking); Por exemplo: o asfalto (ou CAP) de elevado ponto de ebulição é recolhido no pé da torre de separação, ao passo que o gás de baixo ponto de ebulição é recolhido no topo da torre de separação; b) Destilação é um processo químico de aquecimento e resfriamento de um líquido, o qual causa a evaporação e a condensação do líquido a fim de separar o líquido inicial em dois ou mais tipos de líquidos resultantes; c) Evaporação é a transformação de um líquido em vapor pela elevação da temperatura do líquido; d) Condensação é a passagem de uma substância do estado de vapor para o estado líquido pela diminuição de temperatura; e e) Cracking é uma palavra inglesa, que significa quebra, ou divisão em partes. A Figura 3.1 ilustra o esquema de uma refinaria de petróleo, onde estão presentes: O reservatório de petróleo; O forno de aquecimento de petróleo; A torre de separação (ou cracking); Um condensador; Alguns separadores de produtos refinados; e Tubulações de transporte dos produtos obtidos com o refino do petróleo. Figura Esquema de uma refinaria de petróleo

15 Estocagem e manuseio do asfalto (CAP) Geralmente, os CAPs (cimentos asfálticos de petróleo) são acondicionados (ou armazenados) em tanques com temperaturas elevadas de modo a permanecerem líquidos. Deve-se evitar que seja aplicado no CAP temperaturas superiores à 150º C, pois tais temperaturas podem causar o envelhecimento prematuro (ou antecipado) do CAP o que é prejudicial. Os tanques de armazenamento do CAP devem possuir sensores de temperatura para monitoramento (ou fiscalização) da temperatura de armazenamento do CAP. Antes de adicionar mais quantidade de CAP em um tanque de armazenamento é importante certificar se o CAP estocado no tanque é do mesmo tipo do novo CAP, que vai ser armazenado, pois misturas de CAPs devem ser evitadas. O CAP deve ser estocado em tanques aquecidos na temperatura mais baixa possível, a qual garanta o a fluidez e a viscosidade necessárias para o manuseio e o transporte do CAP. Os tanques de armazenamento do CAP devem ser instalados em locais arejados de forma que os eventuais vapores provenientes do aquecimento do CAP possa ser dispersos no ar. 3.4 Produção brasileira de asfalto No Brasil, a Petrobras possui 9 (nove) unidades produtoras e distribuidoras de asfalto, as quais são: a) A refinaria REMAN em Manaus - AM; b) A refinaria LUBNOR em Fortaleza - CE; c) A refinaria RLAM em Mataripe - BA; d) A refinaria REGAP em Betim - MG; e) A refinaria REDUC em Duque de Caxias - RJ; f) A refinaria REVAP em São José do Campos - SP; g) A refinaria REPLAN em Paulínia - SP; h) A refinaria REPAR em Araucária - PR; e i) A refinaria REFAP em Canoas - RS. A Figura 3.2 mostra a localização aproximada no mapa do Brasil das refinarias da Petrobras, que produzem o asfalto (ou CAP).

16 16 Figura Localização aproximada no mapa do Brasil das refinarias da Petrobras, que produzem o asfalto (ou CAP) 4 O CAP e os ligantes asfálticos existentes no mercado O CAP (cimento asfáltico de petróleo) é praticamente a base de todos os ligantes asfálticos, os quais são utilizados na produção da camada de rolamentos dos pavimentos rodoviários. Os tipos de ligantes asfálticos existentes no mercado brasileiro são os que se seguem: a) Cimento asfáltico de petróleo ou CAP; b) Asfalto diluído ou ADP; c) Emulsão asfáltica ou EAP; d) Asfalto oxidado ou soprado de uso industrial; e) Asfalto modificado por polímero ou AMP; f) Asfalto modificado por borracha de pneus ou AMB; e g) Agentes rejuvenescedores. OBS(s). a) Em aula futura, alguns ligantes asfálticos citados serão apresentados em detalhes; e b) Polímero é uma macromolécula, ou um composto químico formado pela aglomeração de um grande número de moléculas. 5 Consumo brasileiro de CAP A Figura 5.1, a seguir, mostra os dados do consumo brasileiro de CAP do ano 2000 até 2005.

17 De acordo com o diretor da ABEDA (Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfalto, 2010), as variações percebidas de alta e queda no consumo de asfalto devem-se as eleições que ocorrem de dois em dois anos. Percebe-se na Figura 5.1 que: a) Os anos eleitorais de 2006, 2008 e 2010 apresentam maiores consumo em relação aos anos anteriores, e até mesmo em relação aos anos posteriores; e b) Nos anos pesquisados, o maior consumo de CAP ocorreu no ano 2010 e foi da ordem de ton ou, cerca de m 3, pois o peso específico do CAP é aproximadamente 1 ton/m 3 (ou 1 g/cm 3 ); Tal consumo daria para produzir cerca km de um pavimento de 5 cm de CAUQ (concreto asfáltico usinado a quente) com pista de 7 m de largura e duas faixas de rolamento Consumo de CAP no Brasil Consumo de CAP ( ton) Ano Figura Consumo brasileiro de CAP do ano 2000 até Oxidação ou envelhecimento do CAP 6.1 Processo de oxidação ou envelhecimento do CAP e suas consequências As moléculas tipo aromáticas do CAP tendem a se oxidar, ou reagir com os átomos de oxigênio do ar e da água, e se transformarem em moléculas tipo resinas. As moléculas tipo resinas presentes no CAP também tendem a se oxidar, ou a reagir com os átomos de oxigênio do ar e da água, e se transformarem, em moléculas de asfaltenos.

18 18 Os principais problemas causados pela oxidação ou envelhecimento do CAP, ou pelo aumento da porcentagem de moléculas tipo asfatenos no CAP são: a) A perda da elasticidade, ou aumento da rigidez do CAP; b) A fissuração do CAP, ou o surgimento de rachaduras no CAP; e c) Aumento no valor da viscosidade do CAP na temperatura de ensaio. Os problemas causados pela oxidação ou envelhecimento do CAP ocorrem quando a porcentagem de moléculas tipo asfaltenos no CAP é maior do que 30%. Os problemas devido à oxidação ou ao envelhecimento do CAP são evidentes em misturas asfálticas envelhecidas, que são usadas como camada de rolamento nas rodovias; Pois, os asfaltos dos pavimentos mais velhos tendem a se tornarem mais rígidos (ou menos elásticos) e também mais quebradiços devido à oxidação do CAP. OBS. É importante destacar que a escassez de moléculas de asfaltenos no CAP, ou seja, uma porcentagem de moléculas de asfaltenos no CAP menor do que 20% gera problemas de deformação plásticas no pavimento, ou seja, causa o surgimento de trilhas de rodas longitudinais na superfície do pavimento. 6.2 Evidências laboratoriais de um CAP oxidado ou envelhecido Um CAP (cimento asfáltico de petróleo) quando oxidado ou envelhecido apresenta as seguintes características nos ensaios laboratoriais: a) Queda no valor da penetração a 25º C, ou seja, o CAP apresenta um aumento da consistência no ensaio de penetração com agulha; b) Aumento do ponto (ou temperatura) de amolecimento, que é obtido no ensaio de anel e bola; c) Aumento do ponto (ou temperatura) de fragilidade Frass, que é medido no ensaio de ponto de ruptura Frass; e d) Etc. OBS. Consistência significa solidez, que é um adjetivo relacionado à resistência ao cisalhamento e ao módulo de elasticidade; Quanto maior a consistência de um material maior sua resistência ao cisalhamento e maior o seu módulo de elasticidade. 6.3 Momento em que ocorre a maior oxidação do CAP Com base em dados de Bernucci et al. (2008) constata-se que, para um CAP utilizado em um pavimento com 8 (oito) anos de serviço, o maior envelhecimento (ou oxidação) do CAP ocorreu devido à usinagem (ou mistura com os agregados), e não devido a outros fatores, tais como: - Transporte do CAP; - Estocagem do CAP;

19 19 - Compactação da camada asfáltica no campo; e - Tempo de serviço da camada asfáltica no campo. Referências Bibliográficas ALMANAQUE ABRIL (2006) Mundo. São Paulo - SP: Abril, p. ALMEIDA, J. F. Bíblia e hinário novo cântico, antigo e novo testamento. Revista e atualizada. 2. ed. Barueri - SP: Casa Editora Presbiteriana, 2008, sendo: antigo testamento 816p, novo testamento 278p e mais anexos. BALBO, J. T. Pavimentação asfáltica - Materiais, projeto e restauração. São Paulo - SP: Oficina de Textos, p. (2. o Bibliografia principal) BAUER, L. A. Materiais de Construção. Vol ed. São Paulo - SP: Livros Técnicos e Científicos Editora LTDA, p. BERNUCCI, L. B.; MOTA, L. M. G.; CERRATTI, J. A. P.; SOARES, J. B. Pavimentação asfáltica - Formação básica para engenheiros. Rio de Janeiro - RJ: Petrobrás, ou ABEDA (Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfaltos, p. (1. o Bibliografia principal) FERREIRA, A. B. H. Novo Dicionário Aurélio da Língua Portuguesa. 2. ed. Rio de Janeiro - RJ: Editora Nova Fronteira, p MEDINA, J. Mecânica dos pavimentos. Rio de Janeiro - RJ: Editora UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), p. SARDELLA, A. Química. 3. ed. São Paulo - SP: Ática, p. SERPA, O. Dicionário escolar Inglês - Português, e Português - Inglês. 7. ed. Rio de Janeiro - RJ: FENAME (Fundação Nacional de Material Escolar), p. Shell The Shell bitumen handbook. 5. ed. Cambridge WIKIPÉDIA, Enciclopédia Eletrônica da Internet ( Apenas figuras ilustrativas _transp/notas_de_aula/ligantes.pdf

20 1 Notas de aulas de Pavimentação (parte 2) Helio Marcos Fernandes Viana Tema: Materiais asfálticos para pavimentação (2. o Parte) Conteúdo da parte 1 7 Emulsão asfáltica 8 Asfaltos diluídos 9 Asfalto modificado por polímero 10 Asfalto-borracha 11 Agentes rejuvenescedores e asfalto-espuma

21 2 7 Emulsão asfáltica 7.1 Introdução Para que um ligante asfáltico possa recobrir adequadamente os agregados, que são usados na construção da camada asfáltica de um pavimento é necessário que o ligante asfáltico possua uma viscosidade em torno de 0,2 Pa.s (ou Pascal.segundos). OBS. 1 Pa = 1 N/m 2. Existem, pelo menos, 3 (três) formas de se obter uma viscosidade em torno 0,2 Pa.s para o ligante asfáltico, e assim produzir a camada asfáltica do pavimento; As 3 (três) formas são: a) Aquecimento do CAP (cimento asfáltico de petróleo) e dos agregados usados na construção da camada asfáltica do pavimento; b) Adição de um diluente líquido volátil ao CAP, o que forma uma mistura chamada asfalto diluído; e c) Emulsionamento do CAP, o que forma uma mistura chamada emulsão asfáltica. OBS(s). a) Volátil é uma substância que pode se transformar em gás ou vapor; e b) Viscosidade é a resistência que o fluído oferece ao movimento, ou atrito interno do fluído. Destaca-se que os ligantes asfálticos tipo asfalto diluído e tipo emulsão asfáltica não necessitam de aquecimento para serem misturadas com os agregados para produzir a camada asfáltica do pavimento. 7.2 Características básicas das emulsões asfálticas Emulsão asfáltica é uma dispersão de dois líquidos imiscíveis, ou que não se misturam; tais líquidos misturados em forma de dispersão são o asfalto e a água. Uma emulsão asfáltica é uma mistura tipo dispersão composta de cerca de 50 a 70% de CAP, de 0,2 a 1% do agente emulsificador e o restante de água. Uma emulsão asfáltica é líquida à temperatura ambiente. OBS(s). a) Dispersão é o produto que se obtém quando uma substância é espalhada em outra substância, por exemplo: o asfalto espalhado na água; e b) Substância é um composto formado por átomos ou por moléculas; Ex: ouro, ferro, água, gasolina, asfalto, ar, gás nitrogênio, e etc..

22 Quando uma emulsão asfáltica é misturada com os agregados para formar a camada asfáltica do pavimento ocorre que: i) A água da emulsão asfáltica evapora ou escoa; e ii) O asfalto da emulsão asfáltica fixa-se aos agregados da mistura asfáltica. A temperatura de utilização das emulsões asfálticas varia entre o intervalo de 10 a 60º C Produção das emulsões asfálticas A emulsão asfáltica, composta pela dispersão asfalto e água, necessita dos seguintes elementos para ser produzida: a) Necessita do agente emulsificador; e b) Necessita de um dispositivo para dispersar (ou espalhar) o asfalto (ou CAP) na água. a) Agente emulsificador Agente emulsificador é um agente, que faz com que os glóbulos de asfalto (ou CAP) permaneçam dispersos na água por algum tempo, ou seja, o agente emulsificador evita a coalescência (ou junção) dos glóbulos de asfalto (ou CAP). OBS. Glóbulos são partículas com forma semelhante a globos (ou esferas). Geralmente, o agente emulsificador é um tipo de sabão. b) Dispositivo que dispersa o asfalto (ou CAP) na água A emulsão asfáltica de petróleo (EAP) é produzida em uma usina (ou moinho), onde a ação mecânica de um moinho separa (ou quebra ) o asfalto aquecido em pequenos glóbulos de dimensões de 1 a 20 m. OBS. 1 m = 10-6 m = 1 micrômetro. No moinho que produz emulsão asfáltica entram: i) Asfalto (ou CAP); e ii) Água e agente emulsificador. No moinho que produz a emulsão asfáltica sai, apenas, emulsão asfáltica. A Figura 7.1 ilustra um moinho produtor de emulsão asfáltica, percebe-se que entram no moinho CAP, água e agente emulsificador; Onde, são misturados pelo rotor do moinho, que é girado por um motor, para produzir a emulsão asfáltica. OBS. Rotor do moinho é uma peça giratória destinada a misturar líquidos.

23 4 Figura Moinho produtor de emulsão asfáltica 7.4 Classificação das emulsões asfálticas O processo de ruptura da emulsão asfáltica ocorre quando os glóbulos de asfalto presentes na emulsão asfáltica entram em contato com os agregados e são adsorvidos pela superfície do agregado, e ocorre a evaporação da água da emulsão asfáltica. OBS(s). a) Glóbulos são partículas com forma semelhante a globos (ou esferas); e b) A adsorção ocorre quando as moléculas de uma substância se fixam na superfície de um determinado material. Com base no processo ruptura as emulsões asfálticas são classificadas em: i) Emulsão asfáltica RR, ou emulsão asfáltica de ruptura rápida; ii) Emulsão asfáltica RM, ou emulsão asfáltica de ruptura média; e iii) Emulsão asfáltica RL, ou emulsão asfáltica de ruptura lenta. i) Emulsão asfáltica RR, ou emulsão asfáltica de ruptura rápida Na emulsão asfáltica de ruptura rápida a água da emulsão leva cerca de 40 minutos para evaporar ao ar livre, ou seja, o processo de ruptura leva cerca de 40 minutos. ii) Emulsão asfáltica RM, ou emulsão asfáltica de ruptura média Na emulsão asfáltica de ruptura média a água da emulsão leva até 2 horas para evaporar ao ar livre, ou seja, o processo de ruptura leva até 2 horas.

24 5 iii) Emulsão asfáltica RL, ou emulsão asfáltica de ruptura lenta Na emulsão asfáltica de ruptura lenta a água da emulsão leva até 4 horas para evaporar ao ar livre, ou seja, o processo de ruptura leva até 4 horas. No mercado, também são encontradas as lamas asfálticas (LA), que são classificadas como emulsões asfálticas de ruptura lenta. 7.5 Caracterização tecnológica das emulsões asfálticas A caracterização tecnológica das emulsões asfálticas é feita com base nos seguintes ensaios. a) Ensaio de carga da partícula de asfalto da emulsão; Padronizado pela NBR 6567 / 2000; b) Ensaio de ruptura da emulsão asfáltica; Padronizado pela NBR 6297 / 2003; c) Ensaio de sedimentação da emulsão asfáltica; Padronizado pela NBR 6570 / 2000; d) Ensaio de peneiramento da emulsão asfáltica; Padronizado pela NBR / 1999; e) Ensaio de desemulsibilidade da emulsão asfáltica; Padronizado pela NBR 6569 / 2000; f) Ensaio de resíduo asfáltico por evaporação; Padronizado pela NBR / 1999; g) Ensaio de determinação do resíduo da emulsão asfáltica por destilação; Padronizado pela NBR 6568 / 2005; h) Ensaio de viscosidade Saybolt-Furol da emulsão asfáltica; Padronizado pela NBR / 2000; e i) Ensaio de determinação do PH da emulsão asfáltica; Padronizado pela NBR 6299 / Aplicações das emulsões asfálticas de petróleo A Tabela 7.1, a seguir, relaciona o tipo de emulsão asfáltica, encontrada no mercado brasileiro, com a aplicação recomendada para emulsão asfáltica em pavimentação.

25 6 Tabela Tipo de emulsão asfáltica encontrada no mercado brasileiro, e aplicação recomendada para emulsão asfáltica em pavimentação Tipo de emulsão asfáltica RR - 1C RR - 2C RM - 1C RM - 2C RL - 1C LA - 1C LA - 2C Aplicação recomendada da emulsão asfáltica em pavimentação Como pintura de ligação; Para misturas afálticas tipo tratamentos superficiais e tipo macadame betuminoso. Como pintura de ligação; Para misturas afálticas tipo tratamentos superficiais e tipo macadame betuminoso. Como pintura de ligação; Para misturas afálticas tipo prémisturado a frio e tipo areia-asfalto. Como pintura de ligação; Para misturas afálticas tipo prémisturado a frio e tipo areia-asfalto. Como pintura de ligação; Para misturas afálticas tipo prémisturado a frio, tipo areia-asfalto e tipo solo-betume. Para misturas asfálticas tipo solo-betume. Para misturas asfálticas tipo solo-betume. 7.7 Vantagens da utilização das emulsões asfálticas de petróleo (EAP) Algumas emulsões asfálticas podem ser estocadas por semanas, ou até meses. O transporte das emulsões asfálticas dispensam o uso de carretas aquecidas com maçaricos, como no caso do transporte do CAP. As emulsões asfálticas apresentam maior facilidade e flexibilidade na produção das misturas asfálticas com agregados, pois não precisam de aquecimento prévio (ou antecipado). As misturas asfálticas feitas com emulsões asfálticas são mais fáceis de serem preparadas e aplicadas como remendos na camada asfáltica do pavimento, e ainda apresentam alta adesão. As misturas asfálticas com emulsões asfálticas de petróleo têm um tempo de ruptura (ou reação com o agregado) conhecido, o qual pode variar de 40 minutos a até 4 horas, o que viabiliza a liberação do tráfego sobre pavimento. 7.8 Considerações finais quanto à utilização das emulsões asfálticas de petróleo As emulsões asfálticas tipo RR - 1C e tipo RM -1C não são recomendadas para serem aplicadas em plataformas de estradas com declividade acentuada, pois tais emulsões possuem um baixo valor de viscosidade. A estocagem das emulsões asfálticas devem ser feitas em tanques perfeitamente limpos e secos.

26 OBS(s). a) A plataforma de uma estrada corresponde à soma das larguras da pista, dos acostamentos e das sarjetas; b) Embora a literatura não registre, uma declividade acentuada da plataforma da estrada pode causar o escoamento da emulsão asfáltica de baixa viscosidade; e o tanque de estocagem da emulsão asfáltica não deve conter resíduos, pois, possivelmente, os resíduos podem reagir com a emulsão asfáltica; e c) Viscosidade é a resistência que o fluído oferece ao movimento, ou atrito interno do fluído. 7 8 Asfaltos diluídos 8.1 Conceito de asfalto diluído de petróleo (ADP) O asfalto diluído é o produto líquido obtido da mistura do CAP (cimento asfáltico de petróleo) com solventes voláteis. OBS(s). a) Solvente é um líquido, que dissolve uma outra substância; No caso em questão, solvente é o líquido que dissolve o CAP; b) Volátil é uma substância líquida (ex. gasolina) ou sólida (ex. naftalina), que pode se transformar em gás ou vapor; e c) Uma palavra que se associa, popularmente, ao asfalto e aos ligantes asfálticos (CAP, emulsão asfáltica de petróleo e asfalto diluído) é a palavra piche, que serve para designar a substância líquida, negra e pegajosa (ou resinosa) usada na pavimentação. Na verdade, o piche é obtido a partir do alcatrão. 8.2 Produção do asfalto diluído de petróleo Os asfaltos diluídos são obtidos pela mistura do CAP (cimento asfáltico de petróleo) com um dos seguintes solventes: i) Nafta; ou ii) Gasolina; ou iii) Querosene; ou iv) Óleo diesel. OBS(s). a) Nafta é um produto obtido da destilação do petróleo, que possui um baixo ponto de ebulição; b) A função do solvente é conferir uma consistência líquida a mistura do CAP com o solvente; e c) Consistência relaciona-se solidez, que é uma palavra relacionada com resistência ao cisalhamento e com módulo de elasticidade do material; Quanto maior a consistência de um material maior sua resistência ao cisalhamento e maior o seu módulo de elasticidade.

27 8 8.3 A cura do asfalto diluído Uma vez que o asfalto diluído é misturado com os agregados; Então, com o passar do tempo o solvente misturado com o CAP sofre evaporação e o CAP se adere aos agregados da mistura, e a mistura CAP e agregados endurece. Tal processo é denominado cura do asfalto diluído. 8.4 Tipos de curas dos asfaltos diluídos, conforme o tipo de solvente usado na composição do asfalto diluído de petróleo A Tabela 8.1 indica os tipos de curas dos asfaltos diluídos de petróleo, conforme o tipo de solvente utilizado na composição do asfalto diluído de petróleo (ADP). Tabela Tipos de curas dos asfaltos diluídos de petróleo, conforme o tipo de solvente utilizado na composição do asfalto diluído de petróleo (ADP) solvente Tipo de cura do ADP Rápida Rápida Média Lenta Solvente utilizado na composição do asfalto diluído de petróleo (ADP) Nafta Gasolina Querosene Óleo diesel OBS. No caso da Tabela 8.1, o tipo de cura está relacionada ao tempo que o solvente leva para evaporar da mistura ADP e agregados. 8.5 Temperatura de aplicação dos asfaltos diluídos de petróleo A Tabela 8.2 mostra a faixa de variação da temperatura de aplicação dos asfaltos diluídos, com base no tipo de asfalto diluído. Tabela Faixa de variação da temperatura de aplicação dos asfaltos diluídos, com base no tipo de asfalto diluído Faixa de temperatura de aplicação Tipo de asfalto diluído de petróleo (ADP) 60 o C até 120 o C ADP de cura rápida 60 o C até 120 o C ADP de cura média Frio até 60 o C ADP de cura lenta

28 9 8.6 Principais aplicações dos asfaltos diluídos em pavimentação A Tabela 8.3 apresenta alguns tipos de asfaltos diluídos existentes no mercado, e a utilização recomendada para estes asfaltos diluídos nos serviços de pavimentação. OBS. Os símbolos CR e CM significam respectivamente cura rápida e cura média. Tabela Tipos de asfaltos diluídos existentes no mercado, e a utilização recomendada para estes asfaltos diluídos nos serviços de pavimentação Tipo de ADP CR - 70 CR CM - 30 CM - 70 Aplicação recomendada do asfalto diluído de petróleo (ADP) em pavimentação Para pintura de ligação sobre superfícies não absorventes. Para pré-misturados a frio; Para tratamentos superficiais invertidos. Para imprimação de superfícies. Para imprimação de superfícies. OBS. Imprimação é uma pintura asfáltica aplicada sobre a camada de base para tornar a base impermeável à entrada de água, e proteger a base contra a erosão, também ajuda na ligação entre a base e a camada asfáltica. 8.7 Caracterização tecnológica dos asfaltos diluídos de petróleo A caracterização tecnológica dos asfaltos diluídos é feita principalmente com base nos seguintes ensaios: a) Viscosidade Saybolt-Furol do asfalto diluído; Padronizado pela NBR / 2000; b) Ensaio ponto de fulgor do asfalto diluído; Padronizado pela NBR / 2004; c) Ensaio de destilação do asfalto diluído; Padronizado pela / 2002; e d) Ensaio de densidade do asfalto diluído; Padronizado pela NBR 6296 / 2004.

29 Vantagens dos asfaltos diluídos de petróleo Os asfaltos diluídos, quando empregado em misturas asfálticas, apresentam as seguintes vantagens: a) Os asfaltos diluídos podem ser empregados em misturas asfálticas com o agregado frio; b) Alguns asfaltos diluídos podem ser aplicados na temperatura ambiente; e c) Os asfaltos diluídos podem ser utilizados com temperaturas inferiores as do CAP do CAUQ (concreto asfáltico usinado a quente). 9 Asfalto modificado por polímero 9.1 Conceitos que precedem o conceito de polímero Os seguintes conceitos precedem o conceito de polímero: a) Conceito de átomo Átomo é a partícula mínima formadora da matéria, sedo que os átomos são agrupados para formar as moléculas (ou as substâncias). b) Conceito de molécula Molécula é uma substância ou um composto formado pela junção de 2 (dois) ou mais átomos. c) Conceito de macromoléculas Macromoléculas são moléculas gigantescas, que resultam do encadeamento (ou sequência) de 10 (dez) mil ou mais átomos de carbono. d) Conceito de macromoléculas naturais Macromoléculas naturais são as macromoléculas formadoras de materiais naturais, tais como: madeira, borracha natural, lã, etc. e) Conceito de macromoléculas sintéticas Macromoléculas sintéticas são as macromoléculas produzidas artificialmente pelo homem, e que são formadoras de materiais industrializados, tais como: plásticos, adesivos, borrachas sintéticas, etc. f) Conceito de sintético ou sintética Sintético ou sintética são adjetivos utilizados para indicar algo que foi produzido artificialmente pelo homem.

30 g) Conceito manômero ou de unidade estrutural repetida de uma macromolécula Manômero é uma unidade estrutural repetida de uma macromolécula, ou seja, manômero é uma unidade estrutural típica formada por átomos, que sempre se repetem em uma macromolécula. A Figura 9.1 ilustra um exemplo de um manômero ou unidade estrutural repetida de uma macromolécula. Observa-se que o manômero ou unidade estrutural repetida da macromolécula é formado: por 24 átomos de carbono (C), por 45 átomos de hidrogênio (H) e 2 átomos de oxigênio. 11 Figura Exemplo de manômero ou unidade estrutural repetida de uma macromolécula 9.2 Conceito de polímeros Polímeros são macromoléculas, que apresentam as seguintes características: a) São macromoléculas sintéticas; e b) São macromoléculas formadas de unidades estruturais repetidas, as quais são chamadas de manômeros. 9.3 Principais elementos que interferem no comportamento de um polímero sintético Os principais elementos, que interferem no comportamento de um polímero sintético, ou em um polímero criado artificialmente pelo homem, são: a) Os manômeros (ou as unidades estruturais) do polímero; b) O tipo de reação para obter o polímero; e c) A técnica de preparação do polímero.

31 Principais tipos de reações químicas empregadas para obtenção de polímeros sintéticos Os principais tipos de reações químicas para obtenção de polímeros sintéticos são: a) Reação de poliadição; b) Reação de policondensação; e c) Reação de modificação química. Os polímeros modificadores do CAP denominados de EVA e SBS são obtidos pelas reações químicas tipo poliadição e tipo modificação química respectivamente. OBS(s). a) EVA significa etileno - acetato de vinila; e b) SBS significa estireno - butadieno - estireno. 9.5 Homopolímero e copolímero Homopolímero são polímeros, que apresentam apenas um tipo de unidade estrutural ou manômero em sua macromolécula. Copolímero são polímeros, que apresentam duas ou mais unidades estruturais repetidas ou manômeros em sua macromolécula. 9.6 Classificação dos polímeros quanto ao comportamento frente (ou devido) às variações térmicas A Tabela 9.1 mostra a classificação dos polímeros quanto ao comportamento frente (ou devido) às variações térmicas; Inclusive, na Tabela 9.1, é destacado o comportamento típico do polímero, e também o nome de um ou mais polímeros das classes apresentadas na Tabela.

32 Tabela Classificação dos polímeros quanto ao comportamento frente (ou devido) às variações térmicas; Inclusive o comportamento típico do polímero, e também o nome de um ou mais polímeros da classe 13 Classificação do polímero Polímero termorrígido Polímero termoplástico Polímero elastômero Polímero elastômero termopástico Comportamento típico do polímero frente à temperatura São polímeros que: a) Não podem ser fundidos; b) Endurecem irreversivemente quando aquecidos; e c) Resistem bem a variação térmica. São polímeros que: a) Podem ser fundidos; b) Podem ser trabalhados quando aquecidos; c) Podem se tornar rígidos ao serem resfriados; e d) Podem ser incorporados aos asfaltos em altas temperaturas. São polímeros que: a) Quando aquecidos se decompõem e amolecem; e b) Apresentam propriedades elásticas a baixa temperatura. São polímeros que: a) Apresentam comportamento elástico a baixa temperatura; e b) Com o aumento da temperatura apresentam comportamento como os polímeros da classe dos termoplásticos. Polímero(s) representante(s) Epóxi, poliéster, resina, etc. PVC, polietileno, etc. SBR (ou borracha - estireno - butadieno) SBS (ou estireno - butadieno - estireno), EVA (ou etileno - acetato de vinila). OBS. Fundição é o efeito de derreter um material com o aumento da temperatura. 9.7 Considerações quanto à adição de polímeros ao CAP (ou asfalto) Introdução Nem todos polímeros podem ser adicionados ao CAP, e a quantidade de polímero a ser adicionada ao CAP é variável e depende das propriedades finais, as quais se desejam para mistura CAP e polímero. Um dos mais antigos registros de adição de polímeros a asfaltos ocorreu na Itália em 1970, onde um polímero foi adicionado ao asfalto na própria usina, que misturava o asfalto aos agregados.

33 14 Em 1974, foi realizada no Brasil a primeira experiência de asfalto modificado por polímero, em um trecho de 275 m da BR entre Rio de Janeiro e São Paulo. A partir do final da década de 1970, a tecnologia do asfalto modificado (ou misturado) com polímero tomou realmente um impulso significativo. A partir de 1998, a Petrobras iniciou a comercialização de asfaltos modificados com os polímeros SBS e SBR Principais benefícios promovidos pelos asfaltos modificados por polímeros A utilização dos asfaltos modificados por polímeros promove os seguintes benefícios: a) Os asfaltos modificados por polímero aumentam a vida útil do pavimento; e b) Os asfaltos modificados por polímero reduzem a frequência das manutenções nos pavimentos Fatores que influenciam na viabilidade técnica e econômica do asfalto modificado por polímero Para que um asfalto (ou CAP) modificado por polímero tenha viabilidade técnica e econômica é necessário que: a) O polímero seja resistente à degradação (ou deterioração) nas temperaturas usuais de utilização do asfalto; b) O polímero misture adequadamente com o asfalto (ou CAP); c) O polímero melhore a fluidez do asfalto a altas temperaturas; d) O polímero não seja tão rígido ou quebradiço a baixas temperaturas; e) A mistura do asfalto (ou CAP) com o polímero tem que manter suas propriedades durante o período de estocagem e aplicação; e f) Etc. OBS. De acordo com Medina (1997), em um dia de verão no Rio de Janeiro, a temperatura na superfície de um pavimento variou de cerca de 25 o C até 70 o C. 9.8 Benefícios trazidos para as misturas asfálticas, devido à adição de polímeros ou outros modificadores ao asfalto (ou CAP) A Tabela 9.2 indica em forma de um pequeno asterisco (*), que há benefício ou melhoria de algum problema, que geralmente ocorre nas misturas asfálticas do pavimento, quando são adicionados ao asfalto (ou CAP) polímeros ou outros modificadores.