Notas de aulas de Pavimentação (parte 2)

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1 1 Notas de aulas de Pavimentação (parte 2) Hélio 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

2 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..

3 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.

4 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.

5 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.

6 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.

7 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.

8 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

9 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(s): a) 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; e b) Nos asfaltos diluídos, tem-se que o valor numérico corresponde a viscosidade cinemática do ligante em questão. Por exemplo, o CM-70 apresenta uma viscosidade de 70 centistoke. 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.

10 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.

11 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.

12 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.

13 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.

14 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.

15 Observe-se, na Tabela 9.2, que a adição no asfalto (ou CAP) do modificador tipo polímeros elastômeros melhora a mistura asfáltica utilizada no pavimento no que se refere: i) A ocorrência de deformações permanentes do pavimento; ii) A ocorrência de trincas térmicas no pavimento; iii) A ocorrência de trincas de fadiga no pavimento; e iv) Ao envelhecimento ou oxidação do pavimento. OBS(s). a) O asterisco (*), na Tabela 9.2, indica que há benefício ou melhoria; b) Todos os tipos de trinca na camada asfáltica do pavimento são indesejáveis, pois as trincas são o primeiro passo para o surgimento de buracos (ou panelas) no pavimento; c) Antes do surgimento do buraco na pista, ocorre o bombeamento de água e solo pelas trincas do pavimento; e d) Bombeamento em pavimentação é um sopro de água e solo da base do pavimento pelas trincas da camada asfáltica do pavimento. O bombeamento é causado pelo tráfego de veículos sobre as trincas de uma camada asfáltica, quando a base do pavimento está saturada de água. 15 Tabela Benefícios ou melhorias de algum problema, que geralmente ocorre nas misturas asfálticas do pavimento, quando são adicionados ao asfalto (ou CAP) polímeros ou outros modificadores Modificador do asfalto (ou CAP) Deformação permanente Polímeros elastômeros Plastômeros * Trincas térmicas Trincas de fadiga Dano por umidade Envelhecimento ou oxidação * * * * Polímero borracha de pneu * * * Problemas da mistura asfáltica do pavimento Antioxidante * Melhorador de adesividade * * Modificadores químicos * Enxofre * Cal hidratada * * *

16 Tipos mais comuns de polímeros modificadores do CAP, e os benefícios destes polímeros Segundo Balbo (2007), os polímeros mais comumente empregados como modificadores do CAP são: a) O EVA (etileno - acetato de vinila); b) O SBR (borracha - estireno - butadieno); e c) O SBS (estireno - butadieno - estireno). Os asfaltos (ou CAPs) modificados com o EVA apresentam maior resistência a deformação permanente ou a formação de trilhas de rodas; Além disso, os asfaltos modificados com o EVA têm melhor adesividade. Os asfaltos modificados com o SBR possuem maior resistência à tração, o que diminui o trincamento da mistura asfáltica utilizada no pavimento; Além disso, os asfaltos modificados com SBR têm melhor adesividade ao agregado. Os asfaltos modificados com o SBS possuem maior resistência à tração, o que diminui o trincamento da mistura asfáltica utilizada no pavimento; Além disso, os asfaltos modificados com SBS têm melhor adesividade ao agregado. Na Tabela 9.3 são apresentadas as características de um CAP 20 original, e de outros tipos de CAP 20 modificados com certa porcentagem de polímero tipo SBS. Observa-se, na Tabela 9.3, uma série de alterações no comportamento dos CAP 20 modificados com o polímero SBS, em relação ao CAP 20 original. Tais alterações mostram várias melhorias no comportamento dos CAP 20 modificados com o polímero SBS em relação ao CAP 20 original, as quais são evidenciadas (ou comprovadas): a) Pelo aumento da viscosidade a 60º C, o que dificulta o escoamento (ou a movimentação) da massa asfáltica e formação de rodeiras; b) Pelo aumento do ponto de amolecimento, o que dificulta o amolecimento do asfalto em temperaturas mais elevadas; e c) Pelo aumento da recuperação da recuperação elástica do asfalto (%), o que dificulta o surgimento de trincas do asfalto. OBS. As melhorias dos CAP 20 modificados com o polímero SBS, apresentadas na Tabela 9.3, tornam o ligante asfáltico com maior longevidade (ou mais durador) quando usado em misturas asfálticas.

17 Tabela Comportamento do CAP 20 original e comportamento dos CAP 20 modificados com o polímero SBS 17 Características CAP 20 CAP % SBS CAP % SBS Recuperação elástica ( % ) Penetração a 25 o C ( mm ) Ponto de fulgor ( o C ) Viscosidade Saybolt-Furol a 165 o C ( s ) Viscosidade absoluta, ou rotacional, ou Brookfield a 60 o C ( Poise ) Ponto de amolecimento ( o C ) Nomes comerciais dos polímeros modificadores do CAP (ou asfalto) Existem numerosos polímeros modificadores do CAP (ou asfalto) no mercado; Contudo, no mercado, os polímeros modificadores do CAP recebem nomes diferentes dos nomes científicos. No mercado, encontramos polímeros modificadores do CAP com os seguintes nomes: Kraton, Europrene, Coperflex, Cariflex, e Etc. 10 Asfalto - borracha 10.1 Conceito de asfalto - borracha Asfalto - borracha é um ligante asfáltico modificado, que é resultante da mistura à quente do CAP com a borracha de pneu moída Importância da fabricação do asfalto - borracha Com base em Balbo (2007), o ligante asfalto - borracha chega a custar 6% a menos que o CAP normal; Contudo, as misturas asfalto - borracha utilizadas no Brasil, comumente, recebem a adição do polímero SBS para melhorar a recuperação elástica da mistura asfalto - borracha. Assim sendo, talvez este seja o motivo das misturas asfalto - borracha, ainda, não serem muito competitivas economicamente com o CAP no mercado. OBS. Geralmente, a borracha triturada substitui até cerca de 15% do CAP.

18 18 O uso de ligantes tipo asfalto - borracha contribuem para diminuição de problemas ambientais, uma vez que a mistura asfalto - borracha utiliza borracha oriunda de pneus usados. No final da década de 1990, a cidade de Santos - SP foi uma das pioneiras em utilizar o asfalto - borracha em obras de pavimentação, e em 2001 o asfalto - borracha foi aplicado na rodovia BR-116 no Rio Grande do Sul. De acordo com Bernucci et al. (2008), o asfalto - borracha já foi empregado com sucesso em trechos rodoviários. A borracha que é um polímero, quando devidamente misturada ao CAP (ou asfalto) traz os seguintes benefícios à mistura asfáltica utilizada como camada de pavimento: a) Diminui o envelhecimento (ou oxidação) da mistura asfáltica; b) Melhora a mistura asfáltica, quanto à ocorrência de deformações permanentes no pavimento; c) Melhora a mistura asfáltica, quanto à ocorrência de trincas por fadiga, que são causadas pelas solicitações de carregamentos no pavimento; e d) Pode, em alguns casos, diminuir a viscosidade do ligante asfalto - borracha, o que facilita a estocagem do ligante asfalto - borracha, pois o ligante pode fluir pelas tubulações com maior rapidez Dados preocupantes relacionados ao consumo de pneus No ano de 2011, no Brasil, estima-se que foram disponibilizados no mercado cerca de 88 milhões de pneus. Em termos concretos, considerando-se hipoteticamente, apenas, pneus típicos de carros de pequeno porte ou de motor 1000, cujos pneus possuem cerca de 0,60 m de diâmetro externo e 0,17 m de altura; tem-se que, no ano de 2011, no Brasil, o consumo do pneu típico considerado correspondeu a 98,9 edifícios de 20 andares (60 metros de altura) de 30 m de largura e 30 m de comprimento (ou 900 m 2 de base) formados por pneus empilhados. OBS. Caso fosse construída uma cidade com 98,9 edifícios de 20 andares com 900 m 2 de área construída por andar, tal cidade poderia abrigar cerca de 32 mil habitantes Processos de adição de borracha triturada (ou moída) ao CAP (cimento asfáltico de petróleo) Os dois principais processos de adição de borracha ao CAP são: i) Processo úmido (ou wet process); e ii) Processo seco (ou dry process).

19 OBS. Wet, dry e process são palavras inglesas, que significam respectivamente: úmido, seco e processo. i) Principais características do processo úmido de adição de borracha ao CAP O processo úmido de adição de borracha ao CAP apresenta os seguintes passos: 1. o (primeiro) passo: Os pneus são recolhidos da população e armazenados; 2. o (segundo) passo: Os pneus usados são transformados em borracha triturada ou moída; Como ilustra a Figura 10.1 a seguir; 3. o (terceiro) passo: No misturador 1 (um), a borracha moída é misturada com o CAP aquecido formando a mistura AMB (asfalto modificado por borracha); Como ilustra a Figura 10.1 a seguir; 4. o (quarto) passo: Os agregados utilizados na fabricação da mistura asfáltica são estocados em silos; Como ilustra a Figura 10.1 a seguir; 5. o (quinto) passo: Os agregados utilizados na fabricação da mistura asfáltica são transportados dos silos para o tambor - secador dos agregados; Como ilustra a Figura 10.1 a seguir; 6. o (sexto) passo: Os agregados secos são transportados para o misturador 2 (dois), e então são misturados com o AMB (asfalto modificado por borracha); Como ilustra a Figura 10.1 a seguir; 7. o (sétimo) passo: A mistura asfáltica produzida no misturador 2 (dois) é armazenada em silos; Como ilustra a Figura 10.1 a seguir; e 8. o (oitavo) passo: Finalmente, a mistura asfáltica armazenada nos silos é depositada em caminhões e transportada para o canteiro de obras; Como ilustra a Figura 10.1 a seguir. A Figura 10.1 ilustra o esquema de uma usina de fabricação de asfalto - borracha pelo processo úmido. 19

20 20 Figura Processo úmido de adição de borracha ao CAP OBS(s). a) Silos são depósitos para armazenamento: de agregados, de produtos industrializados ou de produtos agrícolas; e b) Em processo de via úmida de adição de borracha ao CAP é padronizado pela norma DER / PR ES - P28 do Estado do Paraná. ii) Principais características do processo seco de adição de borracha ao CAP O processo seco de adição de borracha ao CAP apresenta os seguintes passos: 1. o (primeiro) passo: A borracha dos pneus é triturada ou moída; 2. o (segundo) passo: A borracha triturada é misturada com agregado pétreo (ou de pedra); 3. o (terceiro) passo: A mistura do agregado pétreo e borracha triturada é misturada ao CAP e dar origem ao CAMB (concreto asfáltico modificado com adição de borracha); e

21 4. o (quarto) passo: O CAMB (concreto asfáltico modificado com adição de borracha) é uma mistura asfáltica a quente e não deve ser armazenada; Portanto, deve ser utilizada com uma certa rapidez Agentes rejuvenescedores e asfalto-espuma 11.1 Conceito de agentes rejuvenescedores Agentes rejuvenescedores são produtos utilizados como um repositor das frações maltênicas de um ligante asfáltico envelhecido, o que faz com que o ligante asfáltico envelhecido (ou oxidado) volte a ser flexível. OBS(s). a) Frações maltênicas são as frações ou proporções de moléculas de resinas, de moléculas aromáticas e de moléculas saturadas presentes no ligante asfáltico; e b) Maltênicas é um adjetivo derivado de maltenos, que são líquidos viscosos do ligante asfáltico formado por moléculas de resinas, de moléculas aromáticas e de moléculas saturadas Para que servem os agentes rejuvenescedores, e qual o local da adição dos agentes rejuvenescedores à mistura asfáltica Os agentes rejuvenescedores são utilizados ou servem para reciclagem (ou reaproveitamento) de misturas asfálticas enrijecias, que estão envelhecidas (ou oxidadas), para que estas misturas asfálticas envelhecidas voltem a se tornar úteis ou flexíveis novamente. O processo de adição de agentes rejuvenescedores nas misturas asfálticas envelhecidas ocorre em usinas de reciclagem (ou reaproveitamento) de asfalto Conceito de asfalto-espuma Asfalto - espuma é uma técnica de espumação artificial do asfalto, de modo a: promover o aumento do volume do CAP, baixar a viscosidade do CAP e facilitar o recobrimento dos agregados da mistura asfáltica. OBS(s). a) O fato do asfalto-espuma possuir baixa viscosidade facilita o transporte do asfaltoespuma por tubulações; Pois, quanto menor a viscosidade de um líquido menor a perda de energia (ou perda de carga) no transporte do líquido; Assim sendo, o líquido pode ser transportado a distâncias maiores. b) O fato dos agregados serem mais recobertos com o CAP é vantajoso para a mistura asfáltica; e c) Espuma é um conjunto de bolhas, que se formam na superfície de um líquido.

22 Maiores detalhes sobre o tema asfalto - espuma Para maiores detalhes sobre o tema asfalto - espuma consulte: a) Pinto (2002) intitulado: Estudo das características físicas e mecânicas de misturas recicladas com espuma de asfalto; b) CASTRO (2003) intitulado: Reciclagem a frio in situ com espuma de asfalto; c) DAMA (2003) intitulado: Análise do comportamento da camada reciclada com espuma de asfalto na rodovia BR / RS; e d) Etc. Referências bibliográficas Anuário Exame de Infaestrutura. Revista Exame. Abril editora. Outubro, p. 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) CASTRO, L. N. Reciclagem a frio in situ com espuma de asfalto. 171 f. Dissertação (Mestrado) - Coordenação dos programas de Pós-graduação de Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, DAMA, M. A. Análise do comportamento da camada reciclada com espuma de asfalto na rodovia BR / RS. 164 f. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS E RODAGEM. Glossário de termos técnicos rodoviários. Rio de Janeiro, FERREIRA, A. B. H. Novo Dicionário Aurélio da Língua Portuguesa. 2. ed. Rio de Janeiro - RJ: Editora Nova Fronteira, p LIMA, D. C.; RÖHM S. A.; BUENO, B. S. Tópicos em estradas, apostila 205. Viçosa - MG: Universidade Federal de Viçosa, p. GIECK, K. Manual de fórmulas técnicas. 3. ed.. São Paulo - SP: Hemus, [198-?]. Paginação personalizada (letras e números) GILES, R. V. Mecânica dos fluídos e hidráulica. São Paulo - SP: McGRAW - HILL do Brasil LTDA, p. (Traduzido por Sérgio dos Santos Borde)

23 23 MEDINA J. Mecânica dos pavimentos. Rio de Janeiro - RJ: UFRJ, p. PINTO, I. E. Estudo das características físicas e mecânicas de misturas recicladas com espuma de asfalto. 209f. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 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. OBS. [198-?] indica que a década provável de publicação do livro é a década de 80 do século XX.