TRANSPORTES E OBRAS DE TERRA

TRANSPORTES E OBRAS DE TERRA Movimento de Terra e Pavimentação NOTAS DE AULA Projeto de Pavimento Prof. Edson de Moura Aula 02 Tipos de misturas asfálticas noções básicas 2011

TIPOS DE MISTURAS ASFÁLTICAS Noções Básicas Na maioria dos pavimentos brasileiros usa-se como revestimento: uma mistura de agregados minerais de vários tamanhos e várias fontes com ligantes asfálticos, que de forma adequadamente proporcionada e processada garantam ao pavimento executado os requisitos de: impermeabilidade, flexibilidade, estabilidade, durabilidade, resistência à derrapagem, resistência à fadiga e resistência à fratura na tração térmica, de acordo com o clima e o tráfego previstos para o local. Os requisitos técnicos e de qualidade de um pavimento asfáltico serão atendidos com um projeto adequado de estrutura do pavimento; com projeto de dosagem da mistura asfáltica compatível com as outras camadas escolhidas. Esta dosagem passa: pela escolha adequada de materiais dentro dos requisitos comentados em aulas anteriores, proporcionados de forma a atenderem padrões e critérios pré-estabelecidos de comportamento mecânico e desempenho. Nos casos mais comuns, até um determinado volume de tráfego, um revestimento asfáltico de um pavimento novo pode ser composto por um único tipo de mistura asfáltica. Neste caso esta mistura pode se distinguir: quanto ao local de fabricação, como obtida em usina específica (misturas usinadas) ou preparada na própria pista (tratamentos superficiais); quanto à temperatura de misturação: misturas a quente (uso de CAP) ou a frio (uso de EAP);as misturas usinadas ainda podem ser separadas, quanto à composição granulométrica, em densas ou abertas ou descontínuas. Em casos de recomposição da capacidade estrutural ou funcional, além destes tipos descritos, é possível o uso de outros tipos de misturas asfálticas que se processam em usinas móveis especiais, que promovem a mistura agregado-ligantes imediatamente antes da colocação no pavimento, podendo ser separadas em: misturas novas relativamente fluidas (lama asfáltica e microrrevestimento); e misturas recicladas com uso de fresadoras recicladoras. Os tipos de revestimentos asfálticos pode-se dividir em dois grupos, em misturas usinadas e fabricadas na pista. Misturas asfálticas Usinadas Das misturas usinadas temos ainda uma subdivisão em misturas a quente e as misturas a frio: densas: concreto asfáltico, areia-asfalto, pré-misturado a frio; descontínuas: SMA, porosa, gap-graded. Misturas asfálticas fabricadas na pista: tratamentos superficiais por penetração. Microrrevestimentos. Lama asfáltica. Misturas recicladas:

Usina Gravimétrica Aplicação de CA Aplicação de CA Compactação de CA rolo chapa Compactação de CA rolo de pneu Espalhamento de PMQ na pista

PMQ após usinagem Mistura Asfáltica à Frio - Aplicação Micro revestimento asfáltico Recicladora in situ Uso de Ligantes Asfálticos no Mundo 96% CAP convencional 4% CAP não convencional 60% CAP modificado 31% CAP com aditivos 9% CAP especiais 78% elastomérico 13% plastomérico 7% asfalto borracha 2% outros

Comparação de Granulometria Aberto Descontínuo Denso Mistura Densa Concreto asfáltico Corpo-de-prova de laboratório Mistura Aberta camada porosa de atrito corpo-de-prova de pista Aplicação de CA Camada Porosa de Atrito sobre CA SMA uso de faixa granulométrica descontínua, porém de mistura densa, e CAP modificado por polímero. CPA so de faixa granulométrica aberta e CAP modificado por polímero; alto volume de vazios para proporcionar alta permeabilidade. Descontínua densa gap- graded faixa granulométrica especial que resulta em textura aberta ou rugosa, que tem sido utilizada comumente com asfalto borracha. SMA - Stone Matrix Asphalt - (Matriz Pétrea Asfáltica) Definição e princípio de funcionamento:

Mistura de graduação descontínua, densa, a quente; Grande proporção de agregado graúdo ( 70%); Esqueleto mineral responsável pelo contato grão/grão (resistência e dissipação do carregamento); Formação do mástique asfáltico (durabilidade): ligante asfáltico + fíler + finos minerais (fração areia) + fibras. Detalhe do esqueleto mineral da mistura SMA agregados graúdos mástique asfáltico: ligante asfáltico + fíler + finos minerais + fibras Matriz Pétrea fíler Fração + areia + asfalto Fibra s + Mástique SM A Apud Horst Erdlen, 2004

Comparação de Materiais SMA versus CA Exemplo de Composição Granulométrica SMA Via Anchieta D 0/11S Algumas Aplicações da Mistura Asfáltica SMA 1. Vias com alta freqüência de caminhões; 2. Interseções; 3. Em áreas de carregamento e descarregamento de cargas; 4. Em rampas, pontes, paradas de ônibus, faixas de ônibus; 5. Pistas de aeroporto; 6. Estacionamentos; 7. Portos. Alemanha: Uso de SMA em Pátios de Portos SMA Aeroporto Frankfurt SMA Autódromo de Silvestone Características de Desempenho da Mistura Asfáltica SMA 1. Boa estabilidade a elevadas temperaturas; 2. Boa flexibilidade a baixas temperaturas; 3. Elevada resistência ao desgaste; 4. Elevada adesividade entre os agregados minerais e o ligante; 5. Boa resistência a derrapagem devido à macrotextura da superfície de rolamento; 6. Redução do spray ou borrifo de água; 7. Redução do nível de ruído.

Exemplo de Redução de Spray Exemplo de Redução de Spray e Reflexão dos faróis Exemplo de Faixa Granulométrica Típica de Mistura Usinada Descontínua tipo SMA Comparação entre Curvas Granulométricas de Três Tipos de Misturas Usinadas Camada Porosa de Atrito - Concreto Asfáltico Drenante Reduz o risco de hidroplanagem ou aquaplanagem; Aumenta a aderência do pneu/pavimento; Reduz as distâncias de frenagem sob chuva; Reduz os níveis de ruído do tráfego;

Aumenta a segurança, reduzindo o número de acidentes; Diminui o spray ou cortina de água durante chuvas. Aumento da distância de visibilidade e diminuição da cortina de água Pista de pouso do Aeroporto Santos Dumont - Rio de Janeiro Efeito da Camada Porosa de Atrito na Aderência Pneu/Pavimento Coeficiente de atrito longitudinal 0, 0, 0, Concreto drenante 0/10 0, 0, Concreto denso 0/10 0, ( Tráfego: de 1 a 5 milhões de caminhões pesados) 0 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Velocidade (km/h) Comparação do Coeficiente de Atrito Longitudinal dos concretos asfálticos Drenantes e Denso (BONNOT, 1997) Faixas Granulométricas de CPA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Peneiras 3/4" 100 100 1/2" 100 100 100 100 75 a 100 100 70 a 100 100 100 3/8" 80 a 100 95 a 100 80 a 100 80 a 90 60 a 80 70 a 90 50 a 80 75 a 90 70 a 90 Nº 4 20 a 40 30 a 50 25 a 70 40 a 50 32 a 46 15 a 30 18 a 30 25 a 50 20 a 40 N 8 12 a 20 5 a 15 12 a 20 10 a 18 10 a 18 10 a 22 10 a 22 5 a 15 5 a 20 Nº 30 8 a 14 6 a 12 6 a 12 6 a 13 6 a 13 Nº 80 2 a 8 Nº 200 3 a 5 2 a 5 3 a 9 3 a 6 3 a 6 3 a 6 3 a 6 2 a 5 0 a 4 1. DIRENG Infraero espessura 2,0 cm; 2. FHWA Federal Highway Administration EUA espessura 1,3 a 2,5 cm; 3. FAA espessura 2,0 cm; 4. Espanha P-10 espessura 3,0 a 4,0 cm;

5. Espanha P-12 espessura 3,0 a 4,0 cm; 6. Espanha PA-10 espessura 4,0 cm 7. Espanha PA-12 espessura 4,0 cm 8. África do Sul espessura 1,9 a 2,5 cm; 9. faixa TSU Dersa Brasil. Especificações para Faixas Granulométricas CPA-DNIT Peneira de malha quadrada Percentagem passando, em peso (faixas) ABNT Abertura, mm I II III IV V Tolerância na curva de projeto (%) ¾ 19,0 - - - - 100 - ½ 12,5 100 100 100 100 70-100 ±7 3/8 9,5 80-100 70-100 80-90 70-90 50-80 ±7 No. 4 4,8 20-40 20-40 40-50 15-30 18-30 ±5 No. 10 2,0 12-20 5-20 10-18 10-22 10-22 ±5 No. 40 0,42 8-14 - 6-12 6-13 6-13 ±5 No. 80 0,18-2-8 - - - ±3 No. 200 0,075 3-5 0-4 3-6 3-6 3-6 ±2 Ligante modificado por polímero, % Espessura da camada acabada (cm) Volume de vazios, % 18-25 Ensaio Cântabro, % máx. 25 Resistência à tração por compressão diametral, a 25 C, MPa, mín. 4,0 6,0 ±0,3 3,0 < 4,0 0,55 Camada Porosa de Atrito Aeroporto Santos Dumont (1998) GAP-GRADED - MISTURA ASFÁLTICA DESCONTÍNUA GAP GRADED/CALTRANS com Asfalto Borracha: Mistura Descontínua amplamente utilizada na Califórnia em serviços de pavimentação com Asfalto-Borracha. No Brasil, essa mistura com Asfalto-Borracha, já foi utilizada por várias concessionárias, destacando a Ecovias com extensa e bem sucedida obra no sistema Anchieta/Imigrantes. Definição

Mistura executada a quente em usina apropriada, constituída de agregado graúdo, agregado miúdo, material de enchimento (fíler) em granulometria descontínua e ligante asfáltico modificado por borracha moída de pneus, devendo ser espalhada e compactada a quente. Finalidade Obtenção de camada de alta resistência à deformação permanente e melhoria das condições de aderência em pista molhada. Agregados Graúdo: pedra, escória outro material indicado nas Especificações Complementares. Miúdo: areia, pó de pedra ou mistura de ambos. Material de enchimento (fíler) Cimento Portland, cal extinta, pó calcário, etc. Peneira n. 40 n. 80 n. 200 % Mínima, passando 100 95 65 Ligante asfáltico utilizado é o ligante modificado por borracha moída de pneus Utiliza-se melhoradores de adesividade quando não há boa adesividade entre o par ligante/agregado. Distribuição Granulométrica utilizada pela Concessionária Ecovias Caminho do Mar - PR Peneira CALTRANS - GAP GRADED Total Pol ( mm ) L. Inferior L. Superior 3/4" 19,10 100,00 100,00 100,00 1/2" 12,70 97,73 90,00 100,00 3/8" 9,50 83,30 78,00 92,00 n.º4 4,80 39,47 28,00 42,00 n.º8 2,38 19,93 15,00 25,00 n.º30 0,59 12,93 10,00 20,00 n.º50 0,30 9,83 7,00 15,00 n.º100 0,15 6,79 4,50 10,00 n.º200 0,07 4,69 2,00 7,00

100,00 80,00 % Passando 60,00 40,00 20,00 0,00 0,0 0,1 1,0 10,0 100,0 Peneiras (Pol) Faixas do Gap-graded GAP GRADED FAIXA DESCONTÍNUA GRECA Especificações Especificações Resultados mínimo máximo Resultados mínimo máximo Teor % 6,2% 5,9% 6,5% 6,4% 6,1% 6,7% D (g/cm3) 2,412 - - 2,401 - - d ( g/cm³ ) 2,283 - - 2,300 - - Vv % 5,34 4,00 6,00 4,21 3,00 5,00 RBV % 71,99 65,00 80,00 76,45 70,00 82,00 Estabilidade (Kgf) 861,02 500,00-936,73 500,00 - Fluência (mm) 3,37 2,00 4,00 2,90 2,00 4,00 VAM % 19,09 15,00-18,00 15,00 - RTCD (Kgf/cm2) 9,83 - - 9,53 - - Exemplo de resultados M istura M ínima M áxima M édia da Faixa Gap-graded camada acabada

Tratamentos Superficiais Aplicação de ligantes asfálticos e agregados sem mistura prévia na pista, com posterior compactação, que promove o recobrimento parcial e a adesão entre agregados e ligantes. Podem ser: TS tratamento superficial simples TSD - tratamento superficial duplo TST - tratamento superficial triplo TAP - tratamento superficial de condição particular contra pó Processo de aplicação Seção transversal típica de pavimento rodoviário (Coelho, 2007) 3: 2 0,4 0 1,2 0 3 % 3,2 0 3,2 0 3 % 1,2 0 0,4 0 2: 3 Tratamento superficial (TSS ou TSD) Imprimação impermeabilizante Base de SAFL Reforço do subleito Melhoria do subleito

São incluídos na família dos Tratamentos Superficiais: Capa selante: selagem de um revestimento betuminoso por espalhamento de ligante betuminoso, com ou sem cobertura de agregado miúdo. Freqüentemente usada como última camada em tratamento superficial múltiplo. Tratamento superficial primário: TAP (anti-pó) de estradas de terra ou de revestimento primário, por espalhamento de ligante de baixa viscosidade, com cobertura de agregado miúdo. Lama asfáltica: capa selante por argamassa pré-misturada. Macadame betuminoso por penetração direta: espalha-se primeiro o agregado e depois o ligante betuminoso. Inicia-se pela aplicação do agregado mais graúdo. Anti-pó Principais funções do Tratamento Superficial: Proporcionar uma camada de rolamento de pequena espessura, porém, de alta resistência contra desgaste; Impermeabilizar o pavimento; Proteger a infra-estrutura do pavimento; Proporcionar um revestimento anti-derrapante; Proporcionar um revestimento de alta flexibilidade que possa acompanhar deformações relativamente grandes da infra-estrutura. Devido a sua pequena espessura: não aumenta substancialmente a resistência estrutural do pavimento; não corrige irregularidades (longitudinais ou transversais) da pista. Lama asfáltica: mistura fluida de EAP e agregado miúdo utilizada para recuperação funcional de pavimentos deteriorados ou como capa selante de TS. microrrevestimento: mistura fluida de emulsão asfáltica modificada por polímero e processada em usina especial móvel. Utilizada em:

Misturas in situ especiais Processo de reutilização de misturas asfálticas envelhecidas e deterioradas para produção de novas misturas, aproveitando os agregados e ligantes remanescentes, através de fresagem, com acréscimo de agentes rejuvenescedores, espuma de asfalto, CAP ou EAP novos, quando necessários. a quente = CAP, AR e fresados aquecidos; a frio = EAP, ARE e fresados a temperatura ambiente; usina = a quente ou a frio o fresado é levado para a usina; in situ = a quente ou a frio o fresado é misturado com ligante no próprio local do corte; in situ com espuma de asfalto podem ser incorporados revestimento antigo e parte da base, com ou sem adição de ligantes hidráulicos. Fresagem Reciclagem - conjunto: Caminhão de ligante, fresadora recicladora e rolo compactador Reciclagem com asfalto espuma - Compactação final