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O uso de asfalto modificado TLA em importantes aeroportos e portos internacionais
osvaldo.tuchumantel@betunel.com.br
www.betunel.com.br
SUMÁRIO DA APRESENTAÇÃO
Breve Histórico
O Material
Estudos de desempenho da Mistura
Aplicações
Trinidad & Tobago Trinidad Lake Asphalt – TLA Depósito de asfalto natural
A HISTÓRIA Descoberta do Lago de Asfalto de Trinidad - Sir Walter Raleigh
em 1595. 1º registro de uso do TLA em 1815 por Sir Ralph Woodford,
nas ruas do Port-of-Spain onde foi aspergido como controle de vegetação. • O 1º pavimento de TLA aplicado pelo químico belga E. J. de Smedt em frente ao City Hall de Newark, New Jersey em 1870 e, em 1873 uma parte da 5th Av. foi pavimentada.
• Formulação bem sucedida desenvolvida por Clifford Richardson utilizado no Distrito de Columbia (Washington D.C.) foi considerado o 1º asfalto rolada em Londres, onde uma parte da King’s Road, em Chelsea, foi executada em 1891.
Asfalto natural em forma de lago resultante de altas pressões, que são exercidas nas capas interiores da crosta terrestre, fazendo fluir à superfície de maneira natural o asfalto. Comercializando
a mais de 100 anos
Porto em águas profundas
Depósito lago-área industrial - escritórios
O Material Trinidad Lake Asphalt
O Material O que é TLA É um depósito de asfalto natural
Betume Mineral Água Matéria Orgânica
TLA – hidrocarboneto coloidal semi-sólido encontrado em depósito natural no Lago La Brea, Trinidad.
Composto de betume e material mineral suspenso, água e gás.
TLA Composition
54%36%
10%
Bitumen Mineral Filler Other
(Orgânico/inorgânico interface)
Betume Conteúdo mineral
TLA processado
Composição do TLA
Particle size distribution in the Mineral Content for
TLA
4%5%
5%
16%
12%
7%
51%
250um 212 – 250 150 –212 75 – 150 45 – 75 38 – 45 < 38 um
Composição Mineral (35%)
Distribuição do tamanho das partículas no conteúdo mineral para TLA
Partículas Minerais - Partículas envelhecidas -
- 40% quartzo - 15% Ilita - 20 % caolinita - 25% montmorinolita
Química TLA
Maltenes / Asphaltenes Distribution
Maltenes
70%
Asphaltenes
30%
Parâmetros físicos Penetração 1/10 mm 0 - 5 Ponto de amolecimento 85 – 990C Conteúdo Sólidos 33 – 38%
47,78
30,9
9,39
4,86 4,37
1,01 0,5 0,35 0,23 0,22 0,16 0,1 0,04 0,03 0,01 0,01 0,01 0,01
TLA Elemental Analysis
Percentagem (%)
Desde 1880 até hoje o TLA possui um histórico de bom desempenho em revestimento asfáltico rodoviário e o seu uso tem sido motivado pelos seguintes atributos:
Consistência uniforme do produto ao longo dos anos Excepcional aderência da mistura asfáltica Alta estabilidade mecânica conferida ao CBUQ Aumento da resistência à derrapagem devido a incorporação
do TLA Aumento da vida útil comparado a mistura convencional
(sem TLA)
TLA como modificador
A matéria mineral – Significado especial – impacta beneficamente a mistura asfáltica em que é incorporada.
A matéria é um filer (< 200mm), relativamente inerte, mas descobriu-se que carrega uma carga superficial que a mantém dispersa na matriz asfáltica.
A maior parte do filer é nanométrico (< 1mm), e dificilmente reproduzido industrialmente
• TLA como modificador • Identificação do TLA – Método Simples e Complexo (impressão digital) • O ASTM D6608 – método simples baseado na reatividade do CAT TLA com Cobre
CLASSE TEMP (°C) DESIGNAÇÃO DESCRIÇÃO % TLA
1 210 Nenhuma Tira limpa 0 a 25(a)
2 210 Descoloramento Moderado a Forte
Azul escuro, preto-esverdeado
> 25
3 225 Descoloramento Fraco a Moderado
Vermelho-azulado, verde < 25
4 225 Nenhuma Tira Limpa 0
Scanning Electron Microscopy
Scanning Electron Microscopy X Ray Thermogravimetric Analysis
Melhoria das propriedades com TLA
Raymond Charles University of the West Indies Trinidad Tobago
X Ray
Os finos minerais de argila carregados eletricamente são responsáveis pela alta resistência a óleo
X Ray
Asfaltenos TLA
Asfaltenos Betume Refinaria
X Ray
Composição Química do Betume do TLA: Fase Dispersa: 30 % Asfaltenos Fase Estabilizante: 27% Resinas 32.5% Aromáticos Fase Contínua: 10.5% Saturados Índice de Instabilidade Coloidal: 0.64 - 0.68 classifica como sol-gel Grupos Funcionais (SHRP) descobertos no TLA são: Ácidos Carboxílicos Fenólicos Bases Nitrogenadas Sulfóxidos Consequência: TLA tem bom caráter anfotérico.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA (FRAÇÕES)
Especificações Internacionais do TLA:
ASTM D5710 – Penetration Graded Road Grade Binders
ASTM D6626 – Performance Graded Road Grade Binders
ASTM D6608 – Identification of TLA in Asphalt Mixes
TTBS Penetration Graded Standard
Países que possuem Especificações Nacionais:
Federal Republic of Germany, and other European States
China
Brasil aprovado no IBP ( envio a ANP) em consulta pública
DNIT aguardando para entrar em consulta pública
Especificação Asfalto Modificado por TLA
• 1. A capacidade de carga do CBUQ com CAP TLA – Rigidez e Característica de Fadiga (estudos pela University of Maryland):
obs: Rigidez (Rm, Stiffness) – Razão entre a Rigidez CBUQ CAP TLA / Rigidez CBUQ convencional
Witczak. M.W - The influence of Trinidad Epuré Upon The elastic Moduli Behaviour of Asphaltic mixtures
2. Repetição do eixo padrão: Rn - razão de repetição = nº ciclos até fadiga = CBUQ TLA / CBUQ Convencional
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 5 10 15 20 25 30 35
Rn
-R
azã
o d
e R
ep
eti
çã
o
Espessura da Camada, cm
10 cm Base
20 cm Base
IV SINAPRE - 2009
ESTUDO COMPARATIVO PARA AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO À FADIGA DE MISTURAS
ASFÁLTICAS ELABORADAS COM CAP TLA E CONVENCIONAIS
Caio Rubens Santos1,4; Santi Ferri1,4; Osvaldo Tuchumantel2; Marcos Bottene Cunha3 & Carlos
Yukio Suzuki1,4
Trinidad Standard – Trinidad and Tobago Bureau of Standards (TTBS) - TTS 590 2002 American Society for Testing & Materials (ASTM) - (ASTM D 5710, ASTM D 6626, ASTM D6608) European Standard - (EN 13108 – 4) British Standard - ( BS EN 12591) - DIN - Chi
Gráfico dos valores de deflexão obtidos no programa Elsym-5 Em função dos módulos equivalentes adotados no estudo
10 30 35 55 75 95
1,00E+00
5,00E+05
1,00E+06
1,50E+06
2,00E+06
2,50E+06
3,00E+06
3,50E+06
4,00E+06
4,50E+06
1.5002.0002.5003.0003.5004.0004.5005.0005.5006.0006.5007.000
E equivalente estrutura (kgf/cm2)
Nú
mero
N a
dm
issív
el
a f
ad
iga (Ds)
TLA (4cm)
CAP 30-45 (4cm)
CAP 50-70 (4cm)
10 30 35 55 75 95
1,00E+00
5,00E+05
1,00E+06
1,50E+06
2,00E+06
2,50E+06
3,00E+06
3,50E+06
4,00E+06
4,50E+06
1.5002.0002.5003.0003.5004.0004.5005.0005.5006.0006.5007.000
Nú
mero
N a
dm
issív
el
a f
ad
iga (Ds
)
TLA (5,5cm)
CAP 30-45 (5,5cm)
CAP 50-70 (5,5cm)
D0 média
infraestrutura
(0,01mm)
Gráfico do número N admissível (a fadiga) em função da deflexão na infraestrutura
10 30 35 55 75 95
1,00E+00
5,00E+05
1,00E+06
1,50E+06
2,00E+06
2,50E+06
3,00E+06
3,50E+06
4,00E+06
4,50E+06
1.5002.0002.5003.0003.5004.0004.5005.0005.5006.0006.5007.000
E equivalente estrutura (kgf/cm2)
Nú
me
ro N
ad
mis
sív
el
a f
ad
iga (Ds
)
TLA (5,5cm)
CAP 30-45 (5,5cm)
CAP 50-70 (5,5cm)
957555353010
1,00E+00
5,00E+05
1,00E+06
1,50E+06
2,00E+06
2,50E+06
3,00E+06
3,50E+06
4,00E+06
4,50E+06
1.5002.0002.5003.0003.5004.0004.5005.0005.5006.0006.5007.000
Nú
me
ro N
ad
mis
sív
el
a f
ad
iga (Ds
)
TLA (7cm)
CAP 30-45 (7cm)
CAP 50-70 (7cm)
D0 média
infraestrutura
(0,01mm)
Gráfico do número N admissível (a fadiga) em função da deflexão na infraestrutura
Considerações da restauração da SP 342
Projeto para 6 anos - correspondendo a N = 8,23 x 106
Avaliação estrutural – levantamento FWD Kuab – após retroanálise da estrutura recapeamento de 3 a 5 cm Verificar benefício substituição CBUQ convencional pelo asfalto modificado com TLA
Procedimento DNER PRO‐11/79
Determinação da vida útil remanescente decorrente da implantação destas soluções de restauração, utilizando tanto o CAP modificado TLA quanto o CAP 30/45
20o Encontro de Asfalto - 2009
EFEITO DO MODIFICADOR TRINIDAD LAKE ASPHALT (TLA) NA REOLOGIA DE UM LIGANTE E NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE MISTURA ASFALTICA Leonardo S. Cavalcanti, Laura M. G. da Motta2, Sandra Oda3
EFEITO DO MODIFICADOR TRINIDAD LAKE ASPHALT - TLA
Dados considerados para o dimensionamento da camada de revestimento de mistura asfáltica – valores típicos, mantidos iguais para todas as condições de revestimento: • Base de material granular com espessura de 15cm e Mr = 1000MPa; • Sub-base de solo laterítico com espessura de 20cm e Mr = 130MPa; • Subleito de solos finos, siltosos ou argilosos de Mr = 52MPa; • Tráfego de eixo de roda dupla com volume do 1° ano = 150.000; • Carga do eixo = 8,2tf; • Pressão dos pneus = 0,56Mpa; • Mês de abertura de tráfego = Janeiro
Trinidad Standard – Trinidad and Tobago Bureau of Standards (TTBS) - TTS 590 2002 American Society for Testing & Materials (ASTM) - (ASTM D 5710, ASTM D 6626, ASTM D6608) European Standard - (EN 13108 – 4) British Standard - ( BS EN 12591) - DIN - Chinese
Meta de 10 milhões de cargas equivalentes de eixo simples (ESALs).
Case - Porto
SEAGIRT MARINE TERMINAL BALTIMORE, MARYLAND Maryland Port Administration of the Maryland Department of Transportation US$ 240million Matthew Witczak - Consultant on pavement design
O desenho constava de 1 estrutura de pavimento multicamadas
Concrete paving block , TLA, conventional asphalt 7”
8” Granular Base
TLA 6”, conventional 8”, Roller compacted concrete 6”
Utilizando a P401 da Federal Aviation Administration’s o modulo dinâmico aumentou 100%
Subgrade
Island of St Martin West Indies Dover Eastern Docks – Port UK
Portos
Case Aeroporto
Kastrup Airport – Copenhagen Pontos críticos – gelo e combustível Requisitos estruturais – resistente ao desgaste, insensível agentes químicos
resistente a deformação permanente, uniformidade e aderência
TLA especificado - pista, taxiamento e estacionamente de aeronaves 1969 – Airport Bremen CBUQ 0/12 1980 – provou ser resistente derrapagem e a querosene Opções CBUQ 0/11 ou SMA com fibra
Kastrup Airport – Copenhagen
CHINA Capital Airport, China Hong Kong International Airport Kai Tak 1,4 milhões movimentos/ano 1,1 grande porte T pavimento 50ºC 15 horas
EUROPE Bremen, Germany Frankfurt, Germany Munich-Riem Germany Aeroportos militares – - Pferdsfeld - Germany - Bremgarten - Germany Florennes, Belgium Beauvechaim , Belgica Luxembourg Varkaus, Finland temperatura - 35ºC SMA
Aeroportos
Aeroporto Frankfurt
Aeroporto Frankfurt
Aeroportos
USA John F. Kennedy International, New York 13L 31R La Guardia, New York Newark, New Jersey Logan International, Boston, Salt Lake City Int. Utah CARIBBEAN Piarco International, Trinidad Crown Point International, Tobago Pointe Salines, Grenada St. Maarten
PASSADOS 116 ANOS DE USO INITERRUPTO, O TLA TEM SIDO APROVADO PELO TESTE DO TEMPO:
1. RECONHECIMENTO DE UM ADMIRÁVEL HISTÓRICO DE SUCESSO
2. MODIFICADOR DE CAP QUE ENQUADRA OS MAIS DIVERSAS ESPECIFICAÇÕES DE LIGANTE RODOVIÁRIO
3. AUMENTO DA VIDA ÚTIL DE SERVIÇO DO REVESTIMENTO ASFÁLTICO CUJO LIGANTE FOI ADITIVADO COM TLA
CONCLUSÕES
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