PROFa. ENG. Me. DANIELLE CLERMAN BRUXEL

DANICLERMAN@YAHOO.COM.BR

MATERIAIS PARA INFRAESTRUTURA RODOVIRIA: AGREGADOS; SOLOS; LIGANTES ASFALTICOS; LIGANTE HIDRAULICO (CIMENTO PORTLAND).

Produtos que tem a capacidade de aglomerar uma poro elevada de materiais inertes, conferindo ao conjunto coeso e resistncia.

Hidrfobos ligante asfaltico; Hidrlos ligante hidraulico (cimento portland).

O asfalto um dos mais antigos e versteis materiais de construo utilizados pelo homem.

O uso em pavimentao um dos mais importantes entre todos. Na maioria dos pases, a pavimentao asfltica a principal forma de revestimento, tanto rodoviria como aeroporturia.

No Brasil, cerca de 95% das estradas pavimentadas so de revestimento asfltico, alm de ser tambm utilizado em grande parte das ruas de vias urbanas.

PORQUE ASFALTO?

Porque Asfalto?

Proporciona forte unio entre agregados; Permite exibilidade; impermeabilizante; durvel e resistente a maioria dos cidos, alcalis e sais.

Pode ser aquecido, emulsionado, aditivado.

Asfaltos para pavimentao: Cimentos Asflticos (CAP) Asfaltos Diludos (AD) Emulses Asflticas (EA) Asfaltos Modicados (Asfaltos Polmeros); Espuma Asfaltica.

BETUME: mistura de hidrocarbonetos... ASFALTO: mistura de hidrocarbonetos, cujo principal componente o betume, podendo ainda conter outros materiais (enxofre, oxignio, etc). ALCATRAO: designao genrica de um produto que contm hidrocarbonetos que se obtm da queima ou destilao destrutiva do carvo, madeira

Logo, os asfaltos e alcatres so materiais betuminosos!

No utiliza-se mais os alcatres devido ao seu poder cancergeno e baixa qualidade como ligante.

Quando o asfalto se enquadra em uma determinada classicao, que em geral se baseia em propriedades fsicas que reitam no bom desempenho do material na obra, ele passa a ser denominado comumente pela sigla CAP cimento asfltico de petrleo, seguida de um identicador numrico que reete a penetrao obtida em ensaio especco.

Classicaes particulares do asfalto (caracteristicas fsicas...) usa-se a sigla:

CAP Cimento Asfaltico de Petrleo. Produto semi-slido a temperaturas baixas, viscoelstico a temperatura ambiente e lquido a altas temperaturas. Impermevel a agua e pouco reativo (sofre oxidao ao longo dos anos).

Existem perto de 1500 tipos de petrleo no mundo, porm somente pequena proporo deles considerada apropriada para produzir asfalto. (Shell, 2003). A composio qumica inuencia nas propriedades fsicas e mecnicas das misturas asfalticas. Petroleos venezuelanos so reconhecidos como os de melhor qualidade para produo de asfalto.

Processos de produo e estocagem Quase todo o asfalto em uso hoje em dia obtido do processamento de petrleo bruto (ou cru) em plantas especiais denominadas renarias.

O reno o conjunto de processos de separao e/ou transformao dos constituintes do petrleo. Existem diferentes processos de reno de petrleo que produzem os ligantes asflticos. O origem/ composio do petrleo inuencia na escolha do processo de reno.

Processos de produo e estocagem O CAP deve ser sempre estocado e manuseado temperatura mais baixa possvel em relao uidez suciente ao uso, considerando a viscosidade adequada para a operacionalidade das aes necessrias aos processos de mistura em linha ou transferncia para os sistemas de transportes. De forma a evitar um possvel endurecimento e envelhecimento do ligante durante a estocagem, os tanques devem ser munidos de sensores de temperatura.

Produo de Asfalto em dois estgios de destilao:

9 Renarias distribuidas pelo Brasil.

Principais funes do asfalto na Pavimentao: Aglutinadora: Proporciona ntima ligao entre agregados, resistindo ao mecnica de desagregao produzida pelas cargas dos veculos.

Impermeabilizadora: Garante ao revestimento vedao ecaz contra penetrao da gua proveniente da precipitao.

Flexibilidade: Permite ao revestimento sua acomodao sem ssuramento a eventuais recalques das camadas subjacentes do pavimento

Todas as propriedades fsicas do asfalto esto associadas sua temperatura!

Qualquer ensaio realizado para medir propriedades tm temperatura especicada.

Temperaturas muito baixas: as molculas no tm condies de se mover, umas em relao s outras, e a viscosidade ca elevada, ento o ligante se comporta quase como um slido.

medida que a temperatura aumenta: algumas molculas comeam a se mover podendo haver um uxo entre elas. O aumento do movimento faz baixar a viscosidade;

Temperaturas altas: o ligante se comporta como um lquido.

Essa transio reversvel.

Semisslido a temperaturas baixas; Viscoelstico temperatura ambiente; Lquido a altas temperaturas.

ASFALTO

Os CAPs so caracterizados por ensaios: Consistncia; Durabilidade; Pureza; Segurana.

A penetrao a profundidade, em dcimos de milmetro,que uma agulha de massa padronizada (100g) penetra numa amostra de volume padronizado de cimento asfltico, por 5 segundos, temperatura de 25C.

A norma brasileira para este ensaio :

ABNT NBR 6576/98

A consistncia do CAP tanto maior quanto menor for a penetrao da agulha.

Esquema do ensaio de Penetrao:

Penetrmetro

A atual especicao de CAPs no Brasil, dada pela Agencia Nacional de Petroleo, Gas e Energia (ANP), baseia-se na penetrao dos CAPs. At 2005 as classicaes podiam ser por viscosidade ou penetrao. Esses intervalos de classes foram criados somente para resolver a questo comercial dos preos de cada uma delas.

Penetrao a 25oC usada em todos pases para especicao de cimentos asflticos:

CAP 30-45 (penetraao = 30 a 45 decimos de mm) CAP 50-60 CAP 85-100 CAP 150-200

.

Ensaio de Ponto de Amolecimento ou Anel e Bola:

O ponto de amolecimento uma medida emprica que correlaciona a temperatura na qual o asfalto amolece quando aquecido sob certas condies particulares e atinge uma determinada condio de escoamento.

Uma bola de ao colocada no centro de uma amostra de asfalto que est connada dentro de um anel metlico. Todo o conjunto colocado dentro de um banho de gua. O banho aquecido a uma taxa controlada de 5C/minuto. Quando o asfalto amolece o suciente para no mais suportar o peso da bola, a bola e o asfalto deslocam-se em direo ao fundo. A temperatura marcada no instante em que a mistura amolecida toca a placa do fundo. Esse ensaio tambm chamado de anel e bola (ABNT NBR 6560/2000).

Esquema ensaio Ponto de Amolecimento:

A viscosidade uma medida de consistncia do CAP, por resistncia ao escoamento. a relao entre a tenso de cisalhamento aplicada e a velocidade de deformao do material. Aparelho: Viscosmetro Medida: poise (g/[cm.s]

A m de classicar os asfaltos foi adotado leitura da viscosidade em 60oC e 135oC. 60oC: escolhida por acreditar-se que expressa a mxima temperatura da superfcie do concreto asfltico de pavimentos durante o vero nos Estados Unidos.

135oC: temperatura representativa de mistura e execuo usadas na construo de pavimentos.

Classicao vlida at 2005: CAP 7 (viscosidade 7.000 a 1500 P) CAP 20 (viscosidade 2.000 a 3.500 P) CAP 40 (viscosidade 4.000 a 8.000 P)

Existem diferentes ensaios para medir viscosidade de um asfalto.

No Brasil, o viscosmetro mais usado para os materiais asflticos o de Saybolt-Furol (ABNT NBR 14756/2001).

Viscosmetro Saybolt-Furol: Saybolt-Furol: usado apenas n o B r a s i l ( a u s e n t e em especicaes americanas ou europeias). Aparelho robusto para uso em campo.

Mede-se o tempo para uir 60 ml de asfalto a 135oC. Valor em segundos: SSF.

Viscosmetro Saybolt-Furol:

Viscosmetro Saybolt-Furol: O aparelho consta de um tubo com formato e dimenses padronizadas, no fundo do qual ca um orifcio de dimetro 3,15 0,02mm. O tubo, cheio de material a ensaiar, colocado num recipiente com leo (banho) com o orifcio fechado. Quando o material estabiliza na temperatura exigida (25 a 170C dependendo do material e 135C para os CAPs), abre-se o orifcio e inicia-se a contagem do tempo. Desliga-se o cronmetro quando o lquido alcana, no frasco inferior, a marca de 60ml. O valor da viscosidade reportado em segundos Saybolt-Furol, abreviado como SSF, a uma dada temperatura de ensaio.

Viscosmetro Brookeld: mais empregado nos EUA e Europa.

Viscosidade rotacional. Mede o uido a diferentes taxas de cisalhamento. Perimite prever propriedades de consistncia

relacionadas a bombeamento e estocagem.

Viscosmetro Brookeld:

Permite obter grco de temperatura-viscosidade para projeto de mistura asfltica, por meio de medida do comportamento do uido a diferentes taxas de cisalhamento e a diferentes tenses de cisalhamento, obtidas por rotao de cilindros coaxiais que cam mergulhados na amostra em teste (ABNT NBR 15184; ASTM D 4402/02).

Viscosmetro Brookeld:

Viscosmetro Brookeld:

Ductilidade: Capacidade do material se alongar na forma de um lamento. Serve para avaliar de forma indireta a coeso dos asfaltos.

Ensaio: ABNT NBR 6293/2001 Corpo de prova dog bone ou gravata borboleta, imerso em banho maria sofre alongamento at a ruptura. A ductilidade dada em cm obtida antes da ruptura.

Esquema ensaio de Ductilidade:

Molde:

Ensaio:

Efeito do Calor e do Ar Rolling Thin Film Oven Test

Uma na pelcula de asfalto de 35g continuamente girada dentro de um recipiente de vidro a 163C por 85 minutos, com uma injeo de ar a cada 3 a 4 segundos

O endurecimento do asfalto durante o ensaio, que causa queda na penetrao e aumento no ponto de amolecimento, tem-se correlacionado bem com o endurecimento do ligante que ocorre durante a usinagem de uma mistura asfltica.

Especicao Brasileira de Cimento

Asfltico de Petrleo (CAP) (ANP, 2005)

Para a maioria das aplicaes rodovirias, os asfaltos convencionais tm bom comportamento, satisfazendo plenamente os requisitos necessrios para o desempenho adequado das misturas asflticas sob o trfego e sob as condies climticas;

Para condies de volume de veculos comerciais e peso por eixo crescente, ano a ano, em rodovias especiais ou nos aeroportos, em corredores de trfego pesado canalizado e para condies adversas de clima, com grandes diferenas trmicas entre inverno e vero, tem sido cada vez mais necessrio o uso de modicadores para melhorar as propriedades dos asfaltos.

ASFALTO MODIFICADO (ASFALTO POLIMERO): So obtidos a partir da disperso do CAP com polmero, em unidade apropriada.

Asfalto Modicado por Polmeros: SBS; SBR; Asfalto-borracha.

Polmeros - principais vantagens: Diminuio da suscetibilidade trmica Melhor caracterstica adesiva e coesiva Maior resistncia ao envelhecimento Elevao do ponto de amolecimento Alta elasticidade Maior resistncia deformao permanente Melhores caractersticas de fadiga

Nem todos os polmeros so passveis de serem adicionados ao

CAP e nem todo CAP quando modicado por polmeros apresenta estabilidade estocagem.

A quantidade de polmero que deve ser adicionada ao ligante varivel e depende das propriedades nais desejadas.

Para que a modicao do ligante seja vivel tcnica e economicamente, necessrio que o polmero seja resistente degradao nas temperaturas usuais de utilizao do asfalto, misture-se adequadamente com o asfalto, melhore as caractersticas de uidez do asfalto a altas temperaturas, sem que o ligante que muito viscoso para a misturao e espalhamento, nem to rgido ou quebradio a baixas temperaturas.

O asfalto modicado por polmero mais famoso o asfalto-borracha.

So dois os mtodos de incorporao da borracha triturada de pneus s misturas asflticas: o processo mido (wet process) e o processo seco (dry process).

No processo mido, o p de pneus representa em geral 15 a 20% da massa de ligante ou menos que 1,5% da massa total da mistura.

Emulso Asfltica

Produzidas em moinho coloidal; Uso a temperatura ambiente; Adio de emulsionante Tipos de ruptura: lenta, mdia ou rpida RR1C; RM 1C, RL1C Proporo gua-asfalto: 40% - 60% (RL1C). Suscetvel aos efeitos climticos.

Imprimao com EA.

Produo de EA

Asfalto Diludo (ADP):

Adio de diluente voltil, obtido do petrleo; Uso a temperatura ambiente; Ruptura: cura mdia e rpida; Solventes: gasolina, nafta ou querosene; Uso: problemas de segurana e questes ambientais (emiso de hidrocarbonetos orgnicos volteis);

Esquema de produo de AD:

Asfalto Espuma Tecnica de espumao do aslfato; Aumento de volume de CAP aquecido com injeo de gua;

Facilita o recobrimento dos agregados; Uso em manuteno e reciclagem de pavimentos; Agregado no aquecido, at mido;

CIMENTOS ASFLTICOS

ASFALTOS DILUDOS

EMULSES ASFLTICAS

ASFALTOS MODIFICADOS

CAP + solvente

CAP

Cura Rpida CR Cura mdia CM

CAP + gua + emulsificante

Ruptura Rpida RR Ruptura Mdia RM Ruptura Lenta RL

CAP + polmero

SBS estireno butadieno SBR borracha de butadieno estireno EVA etileno acetato de vinila EPDM etileno propileno diesso APP polipropileno attico Borracha vulcanizada Resina epoxi, etc

LIGANTES ASFLTICOS

Strategic Highway Research Program (SHRP) estabelecido pelo congresso americano em 87 para 5 anos de estudos, verba de U$ 150 milhes para melhora do desempenho, durabilidade e segurana dos pavimentos.

Proposio de novos mtodos de avaliao dos ligantes asflticos para pavimentao.

Especicaes conhecidas como Superpave (Superior Perfoming Asphalt Pavements).

Os ligantes hidrulicos so partculas namente pulverizadas que misturadas com gua produzem reaes exotrmicas e hidratao resultando produtos com estrutura complexa e resistente com elevada superfcie especca. Ex.:

Cimentos; Cal

No caso dos pavimentos rgidos, utiliza-se cimento portland para confeco das placas em concreto.

CIMENTO PORTLAND:

Produzido com clinquer modo com gesso (sulfato de clcio hidratado).

As caractersticas dos concretos para pavimentao

dependem das camadas a serem executadas.

Os cuidados que governam as misturas de agregados com cimento para confeco de concreto de cimento portland para pavimentao so os similares para as diversas aplicaes em engenharia:

Dosagem; Trabalhabilidade da mistura; Adensamento; Cura

Placas de concreto no pavimento rgido: a Resistncia do concreto o fator mais importante no projeto (principalmente a resistncia trao).

A resistncia traco de um pavimento rodovirio executado com misturas com cimento avaliada e controlada por ensaios de trao por compresso diametral, ensaios de trao por exo, ensaios de trao uniaxial.

A medida da resistncia trao na exo do concreto feita pela determinao do mdulo de ruptura (MOR) de corpos prismticos.