FACULDADE SANTO AGOSTINHO – FSAENGENHARIA CIVIL

THIAGO SOUSA ARAUJONº da matricula:11302400

A UTILIZAÇÃO DO ASFALTO BETUMINOSO NAS RODOVIAS:PESQUISA BIBLIOGRÁFICA

Teresina-PI2015

THIAGO SOUSA ARAUJO

A UTILIZAÇÃO DO ASFALTO BETUMINOSO NAS RODOVIAS:PESQUISA BIBLIOGRÁFICA

Trabalho apresentado como requisito parcial para obtenção de 3 pontos na disciplina Materiais de Estruturas Viárias do Curso de Engenharia Civil, Faculdade Santo Agostinho.

Prof. Ronaldo Alves de Siqueira

Teresina-PI2015

Sumário

1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................4

2 DESENVOLVIMENTO......................................................................................................4

2.1 CARACTERIZAÇÃO DO MATERIAL...........................................................................4

2.2 MÉTODOS DE OBTENÇÃO...........................................................................................5

2.3 TIPOS DE UTILIZAÇÃO DOS ASFALTO BETUMINOSOS........................................5

2.4 MÉTODOS DE APLICAÇÃO..........................................................................................6

2.4.1 Método executivo............................................................................................................6

2.4.2 Equipamentos utilizados para a implementação dos métodos........................................7

2.4.3 CONTROLE DE QUALIDADE.....................................................................................9

3 CONCLUSÃO...................................................................................................................13

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1 INTRODUÇÃO

As misturas asfálticas constituem sistemas plástico-elásticos cujos componentes tem

características, composta de uma fase sólida, que é constituída pelos agregados pétreos de

elevado módulo de Elasticidade, uma fase líquida de betume asfáltico com viscosidade

elevada e uma outra fase gasosa de ar, que é um fluído de compressibilidade elevada.

No Brasil, normalmente, a maioria dos serviços de pavimentação refere-se à manutenção e à

restauração das vias existentes, com uma maior preocupação quanto ao acabamento da

superfície de rolamento no que diz respeito à segurança e ao conforto dos usuários. No

entanto, não basta somente a restauração da malha viária, é necessária uma maior atenção na

qualidade do asfalto desde o processo da usinagem, verificando se as especificações tanto do

material como da mistura ou aplicação estão sendo atendidas. Para que o serviço seja

executado de maneira adequada é necessário que exista também o controle de qualidade. De

acordo Fontana Filho (2009), este envolve além da verificação dos resultados dos ensaios e

referência normativa utilizada para controle, a análise quanto ao atendimento ou não das

especificações do empreendimento, adequação das instalações, calibração dos instrumentos

ou equipamento e método utilizados para medição de qualquer propriedade, registro e

competência técnica dos envolvidos.

Neste contexto, tendo em vista o estado e a necessidade de melhorias na pavimentação

asfáltica em rodovias, o presente artigo apresenta o estudo de métodos necessários para se ter

o controle de qualidade no processo de produção do concreto betuminoso usinado a quente

(CBUQ). A implementação do controle de qualidade nesse processo, consiste na identificação

dos principais erros e causas que comprometem a qualidade do asfalto produzido podendo

assim termos asfaltos de melhor qualidade e de maior durabilidade com um maior retorno

custo benefício para a sociedade usuária da malha viária de nossa região a serem recuperadas.

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2 DESENVOLVIMENTO

2.1 CARACTERIZAÇÃO DO MATERIAL

O asfalto moderno é um constituinte natural do petróleo, sendo obtido submetendo-se o

petróleo a um processo de destilação no qual as frações leves (gasolina, querosene e diesel),

são separadas do asfalto por vaporização, fracionamento e condensação em torres de

fracionamento com arraste de vapor, sendo que o estágio final é a destilação a vácuo. O

resíduo obtido, após a remoção dos demais destilados de petróleo é o cimento asfáltico de

petróleo (CAP).

O asfalto é também um material betuminoso, porque contém betume, que é um

hidrocarboneto, solúvel no bissulfeto de carbono (CS2), sendo ele o responsável pela

característica aglutinante do asfalto. O alcatrão que se obtém da destilação destrutiva do

carvão mineral ou vegetal, assim como o asfalto, resíduo obtido pela destilação de petróleo

são considerados uns materiais betuminosos.

Aglomerantes (ligantes);

Hidrófugos:

Vantagem: impermeabilização.

Desvantagem: agregados secos (aderência).

Sensíveis à temperatura (viscosidade)

Vantagem: facilidade de emprego.

Desvantagem: comportamento sazonal.

Insensíveis a variações higrométricas, quimicamente inertes, proteção

contra a cal: alumínio, zinco e chumbo, boa durabilidade, relativamente

baratos.

2.2 MÉTODOS DE OBTENÇÃO

Quase todo o asfalto em uso atualmente é obtido do processamento de petróleo bruto em

plantas especiais denominadas refinarias. É a base de praticamente todos os outros tipos de

materiais asfálticos existentes no mercado brasileiro, que são denominados:

Emulsões asfálticas;

Asfaltos diluídos;

Asfaltos oxidados ou soprados de uso industrial – piches;

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Asfaltos modificados por polímero ou por borracha;

Agentes rejuvenescedores.

Além do Asfalto de Petróleo (AP): obtido como resíduo da destilação do petróleo, bem mais

abundante e barato, existe também o Asfalto Natural (AN), quando o petróleo surge na

superfície da terra e sofre uma espécie de destilação natural pela ação do vento e do sol, que

retiram os gases e óleos leves, deixando um resíduo muito duro que é o asfalto natural. A

ocorrência mais famosa de asfalto natural localiza-se na ilha de Trindade, no Caribe, ilustrado

na Figura 1, e que até início do século XX abasteceu todo o mercado americano de ligantes

asfálticos usados em pavimentação.

Figura 1 - asfalto natural da Ilha de Trindade

2.3 TIPOS DE UTILIZAÇÃO DOS ASFALTO BETUMINOSOS

Pavimentação asfáltica por penetração : Existem dois tipos, o macadame de penetração

(penetração direta) utilizado para pavimentação para tráfego pesado, onde são empregadas

camadas de pedra recobertas com material betuminoso e prensadas por rolos e o tratamento

superficial (penetração invertida) utilizado para pavimentação para tráfego leve ou sobre

outras pavimentações.

Pavimentação asfáltica por mistura : Quando o agregado é envolvido pelo material

betuminoso antes de ser aplicado

Concreto asfáltico : mistura de agregados miúdos, graúdos, filler e material asfáltico,

preparados com dosagens racionais e aplicados com equipamentos e técnicas avançados,

obtendo-se assim uma excelente durabilidade, estabilidade e resistência ao tráfego pesado.

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2.4 MÉTODOS DE APLICAÇÃO

2.4.1 Método executivo

2.4.1.1 Transporte do Concreto Betuminoso

O concreto betuminoso produzido deverá ser transportado, da usina ao ponto de aplicação, em caminhões basculantes apropriados. Quando necessário, para que a mistura seja colocada na pista à temperatura especificada, cada carregamento deverá ser coberto com lona, com tamanho suficiente para proteger todo o material.

2.4.1.2 Serviços Preliminares

Tendo sido decorridos mais de sete dias da execução da imprimação, tendo havido trânsito sobre a superfície imprimada, ou tendo sido a imprimação recoberta com areia, pó-de-pedra, etc., deverá ser feita uma pintura de ligação.

2.4.1.3 Distribuição e Compressão da Mistura

A temperatura de aplicação do cimento asfáltico deverá ser determinada para cada tipo de

ligante, em função da relação temperatura/viscosidade. A temperatura conveniente é aquela

na qual o asfalto apresenta uma viscosidade situada dentro da faixa de 75 a 150 segundos

Recomenda-se, preferencialmente, a viscosidade de 85 a 95 segundos. A temperatura do

ligante deverá estar entre 107 °C e 177 °C.

A temperatura de aplicação do alcatrão será aquela na qual a viscosidade “Engler”

(ASTMD 1665) situa-se em uma faixa de 25 3. A mistura, neste caso, não deverá

deixar a usina com temperatura superior a 106 °C.

O espalhamento será efetuado por vibro- acabadoras. Caso ocorram irregularidades na

superfície da camada, as correções serão feitas pela adição manual de concreto

betuminoso, sendo esse espalhamento executado por meio de ancinhos e rodos metálicos.

Imediatamente após a distribuição do concreto betuminoso, será iniciado o processo de

rolagem para compressão. A temperatura de rolagem deverá ser a mais elevada que a

mistura betuminosa possa suportar, sendo esta temperatura fixada experimentalmente para

cada caso.

A temperatura recomendável, para a compressão da mistura, é aquela na qual o ligante

apresenta uma viscosidade Saybolt-Furol (DNER ME 004), de 140 ± 15 segundos, para o

cimento asfáltico, ou uma viscosidade específica, “Engler” (ASTM-D 1665), de 40 ± 5,

para o alcatrão.

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Caso sejam empregados rolos de pneus, de pressão variável, inicia-se a rolagem com baixa

pressão (60 lb/pol²), e aumenta-se em progressão aritmética, à medida que a mistura

betuminosa suporte pressões mais elevadas. A pressão dos pneus deve variar a intervalos

periódicos (60, 80, 100, 120 lb/pol²), adequando o número de passadas de forma a atingir

o grau de compactação especificado.

A compressão será iniciada pelos bordos, longitudinalmente, continuando em direção ao

eixo da pista. Nas curvas, de acordo com a superelevação, a compressão deverá começar

sempre do ponto mais baixo para o mais alto. Cada passada do rolo deverá ser recoberto, na

seguinte, de pelo menos a metade da largura rolada. Em qualquer caso, a operação de

rolagem seguirá até o momento em que seja atingida a compactação exigida.

Durante a rolagem não serão permitidas mudanças de direção e inversões bruscas de marcha,

nem estacionamento do equipamento sobre o revestimento recém-rolado. As rodas do rolo

deverão ser umedecidas adequadamente, de modo a evitar a aderência da mistura.

2.4.1.4 Abertura ao Trânsito

Os revestimentos concluídos deverão ser mantidos sem trânsito até o seu completo

resfriamento. Quaisquer danos decorrentes da abertura ao trânsito sem a devida autorização

serão de inteira responsabilidade da Contratada.

2.4.2 Equipamentos utilizados para a implementação dos métodos

Depósito para cimento asfáltico.Deve ser capaz de aquecer o material conforme as exigências técnicas estabelecidas. A capacidade dos depósitos deve ser suficiente para, no mínimo,

três dias de serviço.

Depósito para agregados.Deve ser um local drenado, coberto, disposto de maneira que não haja mistura de agregados, nem permita contaminações de agentes externos.

Silos para agregados.

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Devem ter capacidade total de, no mínimo, três vezes a capacidade do misturador, e divididos em compartimentos com dispositivos adequados de descarga.

Usina para misturas asfálticas.Deve estar equipada com uma unidade classificadora de agregados e dispor de misturador capaz de produzir uma mistura uniforme. A usina deve ser equipada com termômetro, com proteção metálica e escala de 90ºC a 210ºC, pirômetro elétrico, ou outros instrumentos termométricos aprovados, com dispositivos para registrar a temperatura dos agregados, com precisão de ± 5ºC. A usina deve possuir silos de agregados múltiplos, com pesagens dinâmicas individuais. Também deve possuir uma cabine de comando e quadros de força instalados em recinto fechado.

Equipamento para distribuição e acabamento.Deve constituir-se de vibroacabadoras capazes de espalhar e conformar a mistura no alinhamento, cotas e abaulamento definidos no projeto. As vibroacabadoras devem estar equipadas com esqui eletrônico de 3 m, alisadores e

dispositivos para aquecimento à temperatura requerida para a colocação da mistura sem irregularidade. Devem ser equipadas com sistema de vibração que permita pré-compactação na mistura espalhada.

Caminhão para transporte da mistura.Os caminhões tipos basculantes devem ter caçambas metálicas robustas, limpas e lisas, ligeiramente lubrificadas com água e sabão, óleo cru fino, óleo parafínico ou solução de cal hidratada (3:1) para evitar a aderência da mistura à chapa.

Equipamento para compactação

São rolos pneumáticos com regulagem de pressão e rolo metálico

liso, tipo tandem. Os rolos pneumáticos, autopropulsionados, devem

ser dotados de dispositivos que permitam a calibragem de variação

da pressão dos pneus de 0,25 MPa a 0,84 MPa.

Ferramentas e equipamentos acessóriosSoquetes mecânicos ou placas vibratórias para a compactação de áreas inacessíveis; pás, garfos, rodos e ancinhos para operações eventuais; vassouras rotativas, compressores de ar para limpeza da pista; caminhão tanque irrigador para limpeza de pista.

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2.4.3 CONTROLE DE QUALIDADE

Para analisar o processo de produção de concreto betuminoso (CBUQ) e à aplicação das

ferramentas da qualidade durante o processo de usinagem foi realizado um estudo de caso em

uma empresa de pavimentação asfáltica na região do município de Santa Rosa - RS.

Durante o estudo, tendo presente o problema identificado e com a bibliografia encontrada

sobre o processo de controle e as ferramentas de qualidade, foi aplicado Gráficos de

Dispersão sendo que este é a ferramenta mais adequada para correlacionar dados obtidos no

laboratório.

A forma de aplicação dessa ferramenta foi através da obtenção das informações de controle de

qualidade junto ao laboratório da empresa, analisando o resultado das mesmas para ver se a

produção, que está saindo da usina de asfalto está atendendo as especificações exigidas na

norma regulamentadora do órgão competente.

O controle da qualidade no processo de produção de concreto betuminoso se constitui na

amostragem dos serviços que estão sendo realizados e a realização de ensaios para

verificar nas diversas fases de execução, desde a seleção dos materiais, misturas ou

aplicação desses materiais, e fases posteriores (MIRIGHI, 2003).

Para Pitangueiras (2003), o controle da qualidade na produção da massa asfáltica deve ser

acompanhando por laboratório, para o acompanhamento e os ensaios pertinentes, devendo

obedecer à metodologia indicada pelo órgão competente e atender aos parâmetros

recomendados pelo mesmo.

Segundo DER (2005), os controles de qualidade a serem aplicados na massa asfáltica, pela

empresa que executa a pavimentação devem ser feitos conforme os Quadros 1 a 5:

Cimento Asfáltico De Petróleo Convencional

Quantidade Descrição

Para todo carregamento que chegar à obra:

01 Ensaio de viscosidade Saybolt-Furol

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01 Ensaio de penetração a 25°C

01 Ensaio do ponto de flugor

01 Ensaio de espuma a 175°C

Nota 1: Opcionalmente, no caso de cimentos produzidos de acordo com o Regulamento Técnico ANP edição 2005, pode ser utilizado o controle rotineiro pelo viscosímetro rotacional portátil compatível com o viscosímetro Brookfield.

Nota 2: A cada 10 carregamentos, são executados ensaios de viscosidade SayboltFurol, a várias temperaturas, que permitam o traçado da curva “viscosidade- temperatura”. (Sugere-se rês pontos: 135°, 150° e 177°C).

Fonte: DER, 2005.Quadro 1: Cimento asfáltico de petróleo convencional.

Cimento Asfáltico De Petróleo Modificado Por Polímero

Quantidade Descrição

Para todo carregamento que chegar à obra:

01 Viscosidade Brookfield a 135°C, sp21, 20 RPM

01 Ensaio de recuperação elástica a 25°C

01 Ensaio de penetração a 25°Cl

01 Ensaio do ponto de flugor

01 Ensaio de espuma a 175°C

Nota 01: Opcionalmente, pode ser utilizado o controle rotineiro pelo viscosímetro rotacional portátil compatível com o viscosímetro Brookfield (ensaio a 135°C, spindle 21, 20 RPM).Nota 02: A cada 10 carregamentos, devem ser executados ensaios de estabilidade ao armazenamento, ensaio de penetração, ponto de amolecimento e um ensaio do resíduo no RTFOT.

Fonte: DER,2005.Quadro 2: Cimento asfáltico de petróleo modificado por polímero.

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Agregados

Quantidade Descrição

a) Para cada 500 t de mistura produzida:

02 Ensaio de granulometria do agregado de cada silo quente

b)No início da obra e sempre que houver alteração mineralógica na bancada da pedreira:

01 Ensaio de desgaste Los Angeles

01 Ensaio de lameralidade (ver Manual de Execução DER/PR)

01 Ensaio de durabilidade

Quadro 3: Agregados.

Controle De Produção

Quantidade Descrição do ensaio

Para cada 500 t de mistura produzida:

02Medidas de temperatura dos agregados nos silos quentes, só ligante antes da

entrada do misturador e da mistura na saída do misturadorQuadro 4: Controle de produção.

Controle De Execução Na Pista

Quantidade Descrição do ensaio

a) Espalhamento e compactação:

02Temperatura em cada caminhão que chega na pista, durante o espalhamento e imediatamente antes da compactação

b) Para cada 200 t de mistura produzida, imediatamente após a passagem da acabadora:

01 Ensaio do ligante de mistura

01Granulometria da mistura de agregados, resultante da extração de betume

c) Para cada 2000 t de mistura produzida, imediatamente após a passagem da acabadora (somente para camada porosa de atrito):

01 Ensaio Cantabrod) Para cada 100 t de mistura produzida compactada, em amostra indeformada extraída por sonda rotativa:

01 Densidade aparente de corpo de provaNota 1:Paralelamente aos ensaios de extração de betume pelo método de centrifugação são realizados a cada 6000 t de massa produzida, três ensaios de extração por refluxo (ASTM D-2172 – método B), para ajuste de possíveis desvios no ensaio do Rotarex.Nota 2: Para qualquer tipo de camada deve ser verificado seu bom desempenho através de medidas de deflexão (DNER-ME 24), em locais aleatórios, espaçados no máximo a cada 100 metros, sedo que os valores medidos e analisados estatisticamente devem atender aos limites definidos no projeto para o tipo da camada.

Quadro 5: Controle de execução na pista.

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Porém não basta somente isto para garantir a eficácia de um ensaio, as rotinas do controle

devem ser específicas e orientadas por normalização, requerendo dos técnicos e auxiliares

um treinamento adequado e atualização constante. O laboratório deve possuir instalações e

equipamentos calibrados atendendo os requisitos de confiabilidade (MIRIGHI, 2003).

O controle de qualidade procura verificar de maneira sistêmica o controle tecnológico,

retroalimentando os processos, buscando a melhoria contínua, garantindo a rastreabilidade de

cada ensaio, que não permitem anomalias originadas pela queda de qualidade dos materiais ou

processos executivos (MIRIGHI, 2003).

Os resultados de ensaio, devem ser analisados, de maneira a verificar se estão condizentes

aos parâmetros estabelecidos, verificando sua rastreabilidade desde quando a amostra deu

entrada no laboratório até a confecção do relatório de ensaio. O laboratório deve possuir

procedimento que visem a melhoria contínua, além de fornecerem parâmetros para que

através de mecanismos utilizados pela qualidade, tais como a auditoria, seja possível

detectar quaisquer não conformidades, desenvolver-se um plano de ação corretiva e

preventiva, para evitar e prevenir qualquer não conformidade (MIRIGHI, 2003).

O Controle de qualidade quando exercido de maneira adequada evita problemas

patológicos da construção, bem como evita a perda prematura da serventia de obras tais

como pontes ou estruturas que devido a colocação e fixação inadequada de suas ferragens

apresentam as mesmas expostas, sofrendo degradações quando poderiam estar protegidas

se houvesse sido exercido um controle de qualidade adequado. (MIRIGHI, 2003).

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3 CONCLUSÃO

Devido ao estudo realizado, observou-se a importância das organizações buscarem a

melhoria contínua em seus produtos e ou serviços.

No que diz respeito a qualidade às obras de pavimentação com CBUQ o estado

desejável de um pavimento rodoviário, após executadas todas as fases e pronto para ser

utilizado, deve apresentar condições de conforto, segurança e durabilidade. Sem a

exigência de padrões mínimos de especificações dos materiais empregados e sem os

cuidados dos procedimentos de execução não haverá a garantia de qualidade do pavimento

como produto final.

A análise do processo de controle de qualidade na produção do concreto betuminoso

usinado a quente pode resultar em um produto final de melhor qualidade e

durabilidade. Podendo evitar patologias na pista de rolamento, pois uma massa asfaltica

que sai com qualidade da usina pode reduzir a maioria dos problemas existentes nas

rodovias da malha viária, com o benefício de não precisar tantos investimentos na

manutenção das mesmas. Cabe destacar que a prática da análise do processo de controle

consiste em partirmos de um problema, buscar sua causa fundamental em meio a diversas

causas, mediante a utilização de métodos e ferramentas, sendo que estas podem

auxiliar as organizações na identificação de problemas, causas e no planejamento de

ações para então eliminá-las.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

DER, Pavimentação: Misturas Asfálticas Abertas Usinadas A Quente. Paraná, 2005. Disponível em:<http://www.der.pr.gov.br/arquivos/File/PDF/pdf_Pavimentacao/ES-P22-05MisturasAsfaltAbertasUsinQuente.pdf >. Acesso em: 20 nov 2015.

MOREIRA, Cristiano Costa. Interdependência Das Características Físicas Das Misturas Betuminosas Tipo C.B.U.Q. 1994. Disponível em:<http://www.proasfalto.com.br/pdf/Asfalto_Capitulo_04_Mar2010.pdf>. Acesso em: 20 nov 2015.

MIRIGHI, João Virgílio (2003). Controle Tecnológico e Controle de Qualidade- Um Alerta sobra a sua importância. Universidade Presbiteriana Mackenzie. São Paulo. Disponível em: < http://meusite.mackenzie.com.br/rmfortes/publicacoes/CONTROLE_DE_QUALIDADE_E_CONTROLE_TECNOLOGICO.pdf>. Acesso em: 20 nov 2015.

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