Ze Garra 2007

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    JORGE RODOLFO ESCALANTE ZEGARRA

    AVALIAO DE MISTURAS PRODUZIDAS COM

    LIGANTES ASFLTICOS PERUANOS

    CONVENCIONAL PEN 60/70 E MODIFICADOS

    POR POLMERO SBS TIPO I 60/60 E PG 76 -22

    Dissertao apresentada Escola de

    Engenharia de So Carlos, da Universidade

    de So Paulo, como parte dos requisitos

    para a obteno do Ttulo de Mestre em

    Engenharia Civil: Infra-Estrutura de

    Transportes.

    Orientador: Prof. Dr. Jos Leomar Fernandes Jnior

    So Carlos

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    Dedico este trabalho aos meus pais, Rafael e Luz Marina, a meus irmos Thany e Jafett, a

    meus sobrinhos Rafael e Marcela e Carmen por todo apoio, incentivo, amor e carinho.

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    AGRADECIMENTOS

    A Deus e a minha famlia que sempre me apoiaram e incentivaram. Em especial a minha me,

    Luz Marina que mesmo com saudades me encorajou em todos os momentos desta etapa da

    minha vida.

    Ao meu pai Rafael, pelo exemplo constante de trabalho, honestidade, esforo e fora de

    vontade. Muito do que eu sou me espelhei em voc.

    Ao Professor Dr. Jos Leomar Fernandes Jnior pelo apoio, estimulo e ateno durante o

    direcionamento e orientao deste trabalho.

    Ao Professor Dr. Glauco Tlio Pessa Fabri pelas sugestes, incentivo e apoio durante o

    perodo de desenvolvimento deste trabalho.

    Aos professores do Departamento de Engenharia de Transportes da EESC-USP, em especial

    ao Professor Dr. Alexandre B. Parreira e ao Professor Dr. Glauco T. P. Fabbri, pelas sugestes

    para a culminao deste trabalho.

    Aos Professores Dr. Alexandre B. Parreira e a Professora Dra. Suelly H. A. Barroso pela

    contribuio na banca de mestrado.

    Ao Conselho Nacional de Densenvolvimento Cientfico e Tecnolgico - CNPq pela bolsa de

    estudo concedida.

    Ao Rmulo Constantino pela sua amizade que no tem preo e por seu suporte tcnico de

    todas as horas de trabalho.

    Betunelkoch Asfaltos, a toda a equipe tcnica, aos MSc. Rmulo e Leandro e aos tcnicos

    Adalberto, Saulo, Tiago e Paulo pelo apoio no desenvolvimento desta pesquisa e pela

    oportunidade de convvio e aprendizado nesse Laboratrio durante todo o perodo.

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    Aos meus amigos Jesner Sereni Ildefonso, Marcos Bottene Cunha, Alex Arancibia Suarez e

    Diogo Tocacelli Colella pela amizade incondicional, convvio e colaborao direta neste

    trabalho.

    Aos meus amigos Bruno, Mateus, Andr, Luiz, Gustavo, Ivan, Fabio, Adalberto, Frede,

    Mateus D, Daniel, Michael, Leandro, Celso, Weslley, Francis, Luis, Paulo, Vivian, Ana,

    Adriana, Cira, Cida, Andra, Vanessa, Mrcia, Camila, Csar, Waldo, Elmer, Julio, Edwin,

    Soledad, Shermila, Tany e a todos os colegas do Departamento de Transportes pelo convvio

    e amizade.

    Aos funcionrios do departamento de Transportes Heloisa, Elisabeth, Carlos, Magaly,

    Alexandre, Vicente, Paulinho e Suely.

    Aos tcnicos do Laboratrio de Estradas da EESC-USP, Gigante e Paulo que deram sua

    contribuio na realizao deste trabalho; e em especial ao Joo pela amizade e apoio nos

    ensaios de laboratrio.

    Tecnologia de Materiales(TDM), pelo fornecimento e envio do ligante asfltico do Peru

    utilizado na pesquisa.

    Ao CENPES/PETROBRAS, DSc. Leni Leite, Adriana Tinoco e Luis Nascimento pelo apoio

    nos ensaios de DSR e BBR aps RTFOT e PAV.

    pedreira Bandeirantes, pelo fornecimento dos agregados para a pesquisa.

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    RESUMO

    ZEGARRA, J. R. E. (2007). Avaliao de misturas produzidas com ligantes asflticosperuanos convencional PEN 60/70 e modificados por polmero SBS Tipo I 60/60 e PG 76 -22.Dissertao (Mestrado) Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo,So Carlos, 2007.

    Os objetivos deste trabalho so avaliar o comportamento de asfaltos peruanos convencional

    CAP PEN 60/70 e modificados por polmero SBS Tipo I 60/60 e PG 76 -22, em misturas

    asflticas densas, sem e com envelhecimento em curto prazo, e estabelecer a distribuio do

    Grau de Desempenho (PG) de ligantes asflticos com base nas condies climticas de cada

    regio do Peru. Para a classificao por desempenho os ligantes asflticos procedentes de

    Peru foram submetidos aos ensaios convencionais e da especificao Superpave: penetrao,

    ponto de amolecimento, viscosidade Brookfield, ponto de fulgor, retorno elstico, estabilidade

    a estocagem, envelhecimento em curto prazo (RTFOT), envelhecimento em longo prazo

    (PAV), cisalhamento dinmico (DSR) e rigidez fluncia na flexo (BBR). Para a avaliao

    das propriedades mecnicas, sem envelhecimento e com envelhecimento em curto prazo,

    foram moldados um total de 196 corpos de prova, submetidos aos ensaios Marshall,

    resistncia trao, resistncia trao aps umidade induzida, mdulo de resilincia,

    fluncia por compresso uniaxial esttica, fluncia por compresso uniaxial dinmica e vida

    de fadiga. Os resultados dos ensaios mostram que o proceso de modificao dos asfaltos por

    polmero melhora as caracteristicas reolgicas do ligante, apresentando menor ndice de

    susceptibilidade trmica e maior resistncia ao envelhecimento e melhorando o

    comportamento das misturas asflticas em todos os ensaios mecnicos. Esses resultados

    foram confirmados pela anlise estrutural com o programa computacional Elsym5, nas duas

    condies de envelhecimento estudadas.

    Palavras Chave: Misturas asflticas, asfaltos peruanos, asfaltos modificados, polmero SBS.

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    ABSTRACT

    ZEGARRA, J. R. E. (2007). Evaluation of asphalt mixtures produced with conventionalperuvian asphalt binder PEN 60/70 and SBS polymer-modified Type I 60/60 and PG 76 -22.M.Sc. Thesis Engineering School of Sao Carlos, University of Sao Paulo, Sao Carlos, 2007.

    The main goal of this work is the evaluation of the behavior of conventional peruvian asphalt

    binder AC PEN 60/70 and SBS polymer-modified asphalts I 60/60 and PG 76 -22, when used

    in hot-mix asphalt (HMA), under both conditions with and without short-term aging. It aims

    also to establish the asphalt binder performance grade (PG), which is based on the weather

    conditions, for different Peruvian regions. The Peruvian asphalt binders were submitted to

    conventional and Superpave laboratory tests: penetration, softening point, Brookfield

    viscosity, flash point, elastic recovery, storage stability, rolling thin film oven test (RTFOT),

    pressure aging vessel (PAV), dynamic shear rheometer (DSR) and bending beam rheometer

    (BBR). For the evaluation of mechanical properties 196 specimen were sumitted to Marshall,

    indirect tensile strength under static loading, indirect tensile strength under static loading after

    induced moisture, resilient modulus under dynamic diametric compression, static and

    dynamic creep and fatigue tests. The result show that polymer-modified asphalt binder

    improve rheological characteristic, in terms of thermal susceptibility and resistance to aging,

    and also improve the asphalt mixtures behavior, which was verified in all of the mechanical

    tests and after the structural analysis performed with the Elsym5 program, for all of the short-

    term aging conditions studied in this work.

    Keywords: Asphalt mixtures, Peruvian asphalt, modified asphalt, SBS polymer.

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    RESUMEN

    ZEGARRA, J. R. E. (2007). Evaluacin de mezclas asflticas producidas con ligantesasflticos peruanos convencional PEN 60/70 y modificados por polmero SBS Tipo I 60/60 yPG 76 -22. Disertacin (Maestria) Escuela de Ingeniera de So Carlos, Universidad de SoPaulo, So Carlos, 2007.

    Los objetivos de este trabajo son evaluar el comportamiento de asfaltos peruanos

    convencional CAP PEN 60/70 y modificados por polmero SBS Tipo I 60/60 y PG 76 -22, en

    mezclas asflticas densas, sin y con envejecimiento a corto plazo, y establecer la distribucin

    del Grado de Desempeo (PG) de ligantes asflticos con base en las condiciones climticas de

    cada regin de Per. Para la clasificacin por desempeo los ligantes asflticos procedentes

    de Per fueron sometidos a los ensayos convencionales y de las especificaciones Superpave:

    penetracin, punto de ablandamiento, viscosidad Brookfield, punto de inflamacin, retorno

    elstico, estabilidad para almacenaje, envejecimiento a corto plazo (RTFOT), envejecimiento

    a largo plazo (PAV), corte dinmico (DSR) y rigidez a fluencia en flexin (BBR). Para la

    evaluacin de las propiedades mecnicas, sin envejecimiento y con envejecimiento en corto

    plazo, fueron moldados un total de 196 cuerpos de prueba, sometidos a los ensayos Marshall,resistencia a traccin, resistencia a traccin retenida al dao inducido por la humedad, mdulo

    de resiliencia, fluencia por compresin uniaxial esttica, fluencia por compresin uniaxial

    dinmica y vida a fatiga. Los resultados de los ensayos muestran que el proceso de

    modificacin de los asfaltos por polmero mejora las caractersticas reolgicas del ligante,

    presentando menor ndice de susceptibilidad trmica y mayor resistencia al envejecimiento y

    mejorando el comportamiento de las mezclas asflticas en todos los ensayos mecnicos. Esos

    resultados fueron confirmados por el anlisis estructural con el programa computacionalElsym5, en las dos condiciones de envejecimiento estudiadas.

    Palabras Clave: Mezclas asflticas, asfaltos peruanos, asfaltos modificados, polmero SBS.

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    Lista de Figuras

    Figura 1.1 - Mapa de localizao de Refinarias de petrleo do Peru. ..................................................... 3

    Figura 2.1 - Exemplo de granulometria Superpave para um Dimetro Mximo Nominal de 12.5 mm.

    .......................................................................................................................................... 13

    Figura 2.2 - Influncia da composio qumica do CAP na compatibilidade de asfaltos modificados

    por SBS............................................................................................................................. 28

    Figura 2.3 - Alterao do ponto de amolecimento do asfalto modificado com o teor de polmero. ..... 29

    Figura 2.4 - Observao de estruturas de asfalto modificado com diferentes teores de SBS no

    microscpio de reflexo de fluorescncia. ........................................................................ 31

    Figura 2.5 - Alternativas para produo de asfalto modificado por polmero....................................... 32

    Figura 2.6 - Diagrama de produo de asfaltos modificados com elastmeros termoplsticos

    estirnicos. ........................................................................................................................ 34

    Figura 2.7 - Tipos de curvas granulomtricas para misturas asflticas. ................................................ 43

    Figura 2.8 - Exemplo de granulometria Superpave. .............................................................................. 45

    Figura 2.9 - Compactador Giratrio Superpave .................................................................................... 50

    Figura 2.10 - Deformao permanente nas trilhas de roda.................................................................... 57

    Figura 2.11 - Trincas por fadiga ............................................................................................................ 58

    Figura 2.12 - Trincas por baixa temperatura ......................................................................................... 61

    Figura 3.1 - Mapa da distribuio do PG do ligante asfltico, sem considerar condies de trfego. .. 74

    Figura 4.1 - Pedreira Bandeirantes coleta de agregados..................................................................... 78

    Figura 4.2 - Determinao da densidade do agregado grado............................................................... 80

    Figura 4.3 - Determinao da densidade do agregado mido. .............................................................. 82

    Figura 4.4 - Mquina de abraso Los Angeles................................................................................... 84

    Figura 4.5 - Anlise Granulomtrica dos agregados utilizado na pesquisa. .......................................... 86

    Figura 4.6 - Granulometria de agregados peruanos utilizado na pesquisa. ........................................... 86

    Figura 4.7 - Ligantes Asflticos Peruanos utilizados na pesquisa......................................................... 89

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    Figura 4.8 - Produo de asfalto modificado por polmero SBS PG 76 -22. .........................................89

    Figura 4.9 - Ensaio de Penetrao. .........................................................................................................91

    Figura 4.10 - Ensaio de Ponto de Amolecimento...................................................................................91

    Figura 4.11 - Ensaio de Viscosidade Brookfield....................................................................................93

    Figura 4.12 - Ensaio de Ponto de Fulgor................................................................................................93

    Figura 4.13 - Ensaio de Retorno Elstico...............................................................................................94

    Figura 4.14 Ensaio de efeito do calor e ar RTFOT. .........................................................................95

    Figura 4.15 - Viscosimetro Brookfield. .................................................................................................98

    Figura 4.16 - Remetro de Cisalhamento Dinmico..............................................................................99

    Figura 4.17 - Clculo do mdulo complexo G* e do ngulo de fase medidos no DSR......................99

    Figura 4.18 - Ensaio de mdulo complexo de cisalhamento DSR....................................................100

    Figura 4.19 - Estufa de Filme Fino Rotativo RTFOT. ......................................................................101

    Figura 4.20 - Vaso de Envelhecimento Sob Presso PAV................................................................102

    Figura 4.21 - Remetro de Viga em Flexo BBR. ............................................................................103

    Figura 4.22 - Distribuio granulomtrica da Mistura.........................................................................106

    Figura 4.23 - Seleo e preparao dos agregados minerais................................................................108

    Figura 4.24 - Dosagem controlada de agregados para cada corpo de prova ........................................110

    Figura 4.25 - Temperaturas de usinagem e compactao do CAP PEN 60/70. ...................................112

    Figura 4.26 - Temperaturas de usinagem e compactao do AMP Tipo I 60/60. ................................113

    Figura 4.27 - Temperaturas de Usinagem e compactao do AMP PG 76 -22....................................113

    Figura 4.28 - Ensaio de Densidade Mxima Terica (Mtodo Rice). ..................................................119

    Figura 4.29 - Ensaio de Estabilidade e fluncia Marshall....................................................................123

    Figura 4.30 - Ensaio de Mdulo de Resilincia a 25C. ......................................................................127

    Figura 4.31 - Ensaio de Mdulo de Resilincia a 5C. ........................................................................127

    Figura 4.32 - Ensaio de Resistncia Trao a 25C. .........................................................................129

    Figura 4.33 - Ensaio de Resistncia Trao a 5C. ...........................................................................129

    Figura 4.34 - Ensaio de Resistncia Trao retida por umidade induzida.........................................131

    Figura 4.35 - Ensaio de Fluncia por Compresso Uniaxial Esttica (creepesttico).........................135

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    Figura 4.36 - Ensaio de Fluncia por Compresso Uniaxial Dinmica (creep dinmico). ................. 138

    Figura 4.37 - Ensaio de Fadiga por compresso diametral.................................................................. 141

    Figura 5.1 - Enquadramento da curva granulomtrica da mistura asfltica escolhida na especificao

    Superpave e na faixa C do DNER................................................................................... 145

    Figura 5.2 - Variao da Penetrao em ligante sem envelhecimento e aps RTFOT........................ 147

    Figura 5.3 - Variao do Ponto de Amolecimento em ligante sem envelhecimento e aps RTFOT. . 148

    Figura 5.4 - Variao do IST em ligante sem envelhecimento e aps RTFOT................................... 149

    Figura 5.5 - Viscosidade sem envelhecimento dos ligantes asflticos utilizados na pesquisa. ........... 150

    Figura 5.6 - Viscosidade aps RTFOT dos ligantes asflticos utilizados na pesquisa........................ 151

    Figura 5.7 - Variao da viscosidade em ligante sem envelhecimento e aps RTFOT....................... 151

    Figura 5.8 - Variao do retorno elstico em ligante sem envelhecimento e aps RTFOT. ............... 152

    Figura 5.9 - Classificao Superpave dos ligantes asflticos utilizados na pesquisa. ......................... 154

    Figura 5.10 - Teor de projeto sem envelhecimento - CAP PEN 60/70. .............................................. 155

    Figura 5.11 - Teor de projeto sem envelhecimento - AMP Tipo I 60/60. ........................................... 155

    Figura 5.12 - Teor de projeto sem envelhecimento - AMP PG 76 -22................................................ 156

    Figura 5.13 - Teor de projeto com envelhecimento em curto prazo - CAP PEN 60/70. ..................... 156

    Figura 5.14 - Teor de projeto com envelhecimento em curto prazo - AMP Tipo I 60/60................... 157

    Figura 5.15 - Teor de projeto com envelhecimento em curto prazo - AMP PG 76 -22. ..................... 157

    Figura 5.16 - Valores mdios da densidade aparente das trs misturas............................................... 160

    Figura 5.17 - Valores mdios da densidade mxima terica das trs misturas. .................................. 160

    Figura 5.18 - Variao do volume de vazios em funo do teor de ligante......................................... 161

    Figura 5.19 - Variao do VAM em funo do teor de ligante. .......................................................... 161

    Figura 5.20 - Valores mdios da RBV em funo do teor de ligante. ................................................. 162

    Figura 5.21 - Valores mdios das estabilidades Marshall em funo do teor de ligante..................... 162

    Figura 5.22 - Valores mdios das fluncias Marshall das trs misturas. ............................................. 163

    Figura 5.23 - Valores mdios da capacidade de suporte Marshall das trs misturas........................... 163

    Figura 5.24 - Variao da densidade aparente em funo do teor de ligante. ..................................... 165

    Figura 5.25 - Variao da Gmm em funo do teor de ligante............................................................ 166

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    Figura 5.26 - Variao do volume de vazios em funo do teor de ligante. ........................................166

    Figura 5.27 - Variao do VAM em funo do teor de ligante............................................................167

    Figura 5.28 - Variao da RBV em funo do teor de ligante. ............................................................167

    Figura 5.29 - Variao da estabilidade Marshall em funo do teor de ligante. ..................................168

    Figura 5.30 - Variao da fluncia Marshall em funo do teor de ligante .........................................168

    Figura 5.31 - Variao da CSM em funo do teor de ligante.............................................................169

    Figura 5.32 - Variao do MR a 25C em funo da condio de envelhecimento.............................172

    Figura 5.33 - Variao do MR a 5C em funo da condio de envelhecimento...............................173

    Figura 5.34 - Variao do MR das misturas em funo da temperatura e condio de envelhecimento

    em curto prazo. ................................................................................................................173

    Figura 5.35 - Variao da RT a 25C em funo da condio de envelhecimento..............................175

    Figura 5.36 - Variao da RT a 5C em funo da condio de envelhecimento................................176

    Figura 5.37 - Variao da RT em funo da temperatura de ensaio e condio de envelhecimento. ..176

    Figura 5.38 - Variao da relao MR/RT a 25C em funo da condio de envelhecimento. .........179

    Figura 5.39 - Variao da relao MR/RT a 5C em funo da condio de envelhecimento. ...........179

    Figura 5.40 - Variao da relao MR/RT em funo da temperatura de ensaio e condio de

    envelhecimento................................................................................................................180

    Figura 5.41 - Variao da RTR em funo da condio de envelhecimento. ......................................181

    Figura 5.42 - Variao da RMR em funo da condio de envelhecimento. .....................................183

    Figura 5.43 - Variao das deformaes em amostras sem envelhecimento. ......................................186

    Figura 5.44 - Variao das deformaes em amostras com 2 horas de envelhecimento. ....................186

    Figura 5.45 - Variao das deformaes em amostras com 4 horas de envelhecimento. ....................187

    Figura 5.46 - Variao da recuperao elstica em funo da condio de envelhecimento...............187

    Figura 5.47 - Variao do mdulo de fluncia a 3600 segundos em funo da condio de

    envelhecimento................................................................................................................189

    Figura 5.48 - Variao do mdulo de fluncia a 4500 segundos em funo da condio de

    envelhecimento................................................................................................................189

    Figura 5.49 - Variao da inclinao em funo da condio de envelhecimento...............................190

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    Figura 5.50 - Variao da deformao em funo da condio de envelhecimento. .......................... 192

    Figura 5.51 - Variao da inclinao da curva de fluncia em funo da condio de envelhecimento.

    ........................................................................................................................................ 192

    Figura 5.52 - Variao do mdulo de fluncia em funo da condio de envelhecimento. .............. 193

    Figura 5.53 - Curvas de Fadiga em funo da diferena de tenses para CAP PEN 60/70. ............... 195

    Figura 5.54 - Curvas de Fadiga em funo da deformao resiliente para CAP PEN 60/70. ............. 196

    Figura 5.55 - Curvas de Fadiga em funo da diferena de tenses para AMP Tipo I 60/60. ............ 198

    Figura 5.56 - Curvas de Fadiga em funo da deformao resiliente para AMP Tipo I 60/60. .......... 199

    Figura 5.57 - Curvas de Fadiga em funo da diferena de tenses para AMP PG 76 -22................. 201

    Figura 5.58 - Curvas de Fadiga em funo da deformao resiliente para AMP PG 76 -22............... 202

    Figura 5.59 - Curvas de Fadiga sem envelhecimento em funo da diferena de tenses. ................. 204

    Figura 5.60 - Curvas de Fadiga com 2 h de envelhecimento em funo da diferena de tenses....... 204

    Figura 5.61 - Curvas de Fadiga com 4 h de envelhecimento em funo da diferena de tenses....... 205

    Figura 5.62 - Curvas de Fadiga sem envelhecimento em funo da deformao resiliente. ............... 205

    Figura 5.63 - Curvas de Fadiga com 2 h de envelhecimento em funo da deformao resiliente..... 206

    Figura 5.64 - Curvas de Fadiga com 4 h de envelhecimento em funo da deformao resiliente..... 206

    Figura 5.65 - Perfil utilizado, caractersticas e localizao do ponto de tenses e deformaes mais

    crticas. ............................................................................................................................ 207

    Figura 5.66 - Vida de Fadiga das misturas asflticas estudadas para uma estrutura com capa de 10 cm

    de espessura, para cada condio de envelhecimento..................................................... 209

    Figura 5.67- Vida de Fadiga das misturas asflticas estudadas para uma estrutura com capa de 7,5 cm

    de espessura, para cada condio de envelhecimento..................................................... 211

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    Lista de Tabelas

    Tabela 2.1 Especificao granulomtrica para material de enchimento ou filer. ................................11

    Tabela 2.2 - Pontos de Controle conforme o Dimetro Mximo Nominal. ...........................................13

    Tabela 2.3 - Zona de restrio de acordo com o dimetro mximo nominal. ........................................14

    Tabela 2.4 - Especificao SUPERPAVE: requisitos das propriedades de consenso............................15

    Tabela 2.5 - Aparelhos de ensaio do mtodo Superpave........................................................................40

    Tabela 2.6 - Ensaio Marshall Valores limites para misturas convencionais. ......................................48

    Tabela 2.7 - Ensaio Marshall Valores limites para misturas modificadas por polmero.....................48

    Tabela 2.8 - Recomendaes SUPERPAVE para Vazios no Agregado Mineral...................................51

    Tabela 2.9 - Recomendaes SUPERPAVE para Vazios Preenchidos com Asfalto. ............................52

    Tabela 2.10 - Recomendaes Superpave para a porcentagem da Densidade Mxima Medida............53

    Tabela 2.11 - Fatores que interferem no desempenho de misturas asflticas quanto deformao

    permanente.........................................................................................................................56Tabela 2.12 - Fatores que afetam a rigidez na vida de fadiga das misturas asflticas ...........................60

    Tabela 3.1 - Intervalos para o PG. .........................................................................................................65

    Tabela 3.2 - Novos ajustes para a seleo de ligantes asflticos por nvel de trfego e velocidade. .....71

    Tabela 3.3 - Clculo do PGdo ligante asfltico produzido. ..................................................................75

    Tabela 4.1 - Caractersticas dos agregados peruanos (pedreira La Gloria). .......................................87

    Tabela 4.2 - Caractersticas dos agregados brasileiros (pedreira Bandeirantes).................................88

    Tabela 4.3 - Resultados de caracterizao dos asfaltos PEN 50/70, asfalto modificado por polmero

    AMP Tipo I 60/60 e asfalto modificado por polmero AMP PG 76 -22 ...........................96

    Tabela 4.4 - Resultados de caracterizao pelo mtodo Superpave dos asfaltos PEN 60/70, AMP SBS

    Tipo I 60/60 e AMP SBS PG 76 -22. ..............................................................................105

    Tabela 4.5 - Temperaturas para usinagem e compactao das misturas asflticas. .............................113

    Tabela 4.6 - Quantidade de corpos de prova utilizados por ensaio......................................................122

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    xii

    Tabela 4.7 - Exemplos de tempos de carregamento e repouso, tenso de carregamento e temperatura de

    ensaio segundo vrios autores......................................................................................... 137

    Tabela 5.1 -Resultados do ensaio de densidade mxima terica da mistura. ..................................... 158

    Tabela 5.2 - Resultados volumtricos e de estabilidade e fluncia Marshall - CAP PEN 60/70 sem

    envelhecimento. .............................................................................................................. 159

    Tabela 5.3 - Resultados volumtricos e de estabilidade e fluncia Marshall - AMP Tipo I 60/60 sem

    envelhecimento. .............................................................................................................. 159

    Tabela 5.4 - Resultados volumtricos e de estabilidade e fluncia Marshall - AMP PG 76 -22 sem

    envelhecimento. .............................................................................................................. 159

    Tabela 5.5 - Resultados volumtricos e de estabilidade e fluncia Marshall - CAP PEN 60/70 com

    envelhecimento. .............................................................................................................. 164

    Tabela 5.6 - Resultados volumtricos e de estabilidade e fluncia Marshall - AMP Tipo I 60/60 com

    envelhecimento. .............................................................................................................. 164

    Tabela 5.7 - Resultados volumtricos e de estabilidade e fluncia Marshall - AMP PG 76 -22 com

    envelhecimento. .............................................................................................................. 165

    Tabela 5.8 - Resultados do ensaio de mdulo de resilincia das misturas com CAP PEN 60/70. ...... 170

    Tabela 5.9 - Resultados do ensaio de mdulo de resilincia das misturas com AMP Tipo I 60/60.... 171

    Tabela 5.10 - Resultados do ensaio de mdulo de resilincia das misturas com AMP PG 76 -22. 171

    Tabela 5.11 - Resultados do ensaio de resistncia trao das misturas com CAP PEN 60/70. ........ 174

    Tabela 5.12 - Resultados do ensaio de resistncia trao das misturas com AMP Tipo I 60/60...... 174

    Tabela 5.13 - Resultados do ensaio de resistncia trao das misturas com AMP PG 76 -22. ........ 174

    Tabela 5.14 - Resultados da relao MR/RT das misturas com CAP PEN 60/70............................... 177

    Tabela 5.15 - Resultados da relao MR/RT das misturas com AMP Tipo I 60/60. .......................... 177

    Tabela 5.16 - Resultados da relao MR/RT das misturas com AMP PG 76 -22. .............................. 178

    Tabela 5.17 - Resultados da RTR das misturas com CAP PEN 60/70................................................ 180

    Tabela 5.18 - Resultados da RTR das misturas com AMP Tipo I 60/60............................................. 180

    Tabela 5.19 - Resultados da RTR das misturas com AMP PG 76 -22. ............................................... 181

    Tabela 5.20 - Resultados da MRR das misturas com CAP PEN 60/70............................................... 182

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    Tabela 5.21 - Resultados da MRR das misturas com AMP Tipo I 60/60. ...........................................182

    Tabela 5.22 - Resultados da MRR das misturas com AMP PG 76 -22. ...............................................182

    Tabela 5.23 - Resultados do ensaio de fluncia por compresso uniaxial esttica das misturas com

    CAP PEN 60/70. ..............................................................................................................184

    Tabela 5.24 - Resultados do ensaio de fluncia por compresso uniaxial esttica das misturas com

    AMP Tipo I 60/60............................................................................................................184

    Tabela 5.25 - Resultados do ensaio de fluncia por compresso uniaxial esttica das misturas com

    AMP PG 76 -22. ..............................................................................................................184

    Tabela 5.26 - Critrio para controle da deformao atravs de valores obtidos no ensaio de fluncia.

    .........................................................................................................................................185

    Tabela 5.27 - Critrio do mdulo de fluncia para 1 hora de carregamento........................................188

    Tabela 5.28 - Resultados do ensaio de fluncia por compresso uniaxial dinmica das misturas com

    CAP PEN 60/70. ..............................................................................................................191

    Tabela 5.29 - Resultados do ensaio de fluncia por compresso uniaxial dinmica das misturas com

    AMP Tipo I 60/60............................................................................................................191

    Tabela 5.30 - Resultados do ensaio de fluncia por compresso uniaxial dinmica das misturas com

    AMP PG 76 -22. ..............................................................................................................191

    Tabela 5.31 - Vida de Fadiga das misturas com CAP PEN 60/70 sem envelhecimento......................194

    Tabela 5.32 - Vida de Fadiga das misturas com CAP PEN 60/70 com 2 h de envelhecimento. .........194

    Tabela 5.33 - Vida de Fadiga das misturas com CAP PEN 60/70 com 4 h de envelhecimento. .........195

    Tabela 5.34 - Vida de Fadiga das misturas com AMP Tipo I 60/60 sem envelhecimento. .................197

    Tabela 5.35 - Vida de Fadiga das misturas com AMP Tipo I 60/60 com 2 h de envelhecimento. ......197

    Tabela 5.36 - Vida de Fadiga das misturas com AMP Tipo I 60/60 com 4 h de envelhecimento. ......198

    Tabela 5.37 - Vida de Fadiga das misturas com AMP PG 76 -22 sem envelhecimento......................200

    Tabela 5.38 - Vida de Fadiga das misturas com AMP PG 76 -22 com 2 h de envelhecimento...........200

    Tabela 5.39 - Vida de Fadiga das misturas com AMP PG 76 -22 com 4 h de envelhecimento...........201

    Tabela 5.40 - Parmetros dos modelos de vida de Fadiga das misturas asflticas sem envelhecimento

    .........................................................................................................................................203

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    Tabela 5.41 - Parmetros dos modelos de vida de Fadiga das misturas asflticas com 2 h de

    envelhecimento ............................................................................................................... 203

    Tabela 5.42 - Parmetros dos modelos de vida de Fadiga das misturas asflticas com 4 h de

    envelhecimento ............................................................................................................... 203

    Tabela 5.43 - Vida de fadiga das misturas asflticas para uma estrutura com capa de 10 cm de

    espessura, em cada condio de envelhecimento............................................................ 208

    Tabela 5.44 - Vida de fadiga das misturas asflticas par uma estrutura com capa de 7,5 cm de

    espessura, em cada condio de envelhecimento............................................................ 210

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    Lista de Abreviaturas e Siglas

    AASHO: American Association of State Highway Officials

    AASTHO: American Association of State Highway and Transportation Officials

    ABCR: Associao Brasileira de Concessionrias Rodovirias

    ABNT: Associao Brasileira de Normas Tcnicas

    AMP: Asfalto Modificado por Polmero

    ASTM: American Society for Testing and Materials

    BBR: Bending Beam Rheometer

    CA: Comisso de Asfalto

    CAP: Cimento Asfltico de Petrleo

    CBUQ: Concreto Betuminoso Usinado a Quente

    CMHB: Coarse Matrix High Binder

    CNP: Conselho Nacional do Petrleo

    cP: centi Poise

    CP: Corpo de prova

    CSM: Capacidade de Suporte Marshall

    d: Densidade aparente do corpo de prova

    D: Dimetro do corpo de prova

    DMN: Dimetro Mximo Nominal

    DNC: Departamento Nacional de Combustveis

    DNER: Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

    DNIT: Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes

    DSR: Dynamic Shear Rheometer

    DTM: Densidade terica mxima medida

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    DTT: Direct tensin tester

    E: Estabilidade

    EESC-USP: Escola de Engenharia de So Carlos Universidade de So Paulo

    ELSYM 5: Elastic Layered System 5

    EP-USP: Escola Politcnica - Universidade de So Paulo

    ESALs: Equivalent Single Axle Loads

    ESSO: International Petroleum Company

    EUA: Estados Unidos de Amrica

    EVA: Etileno Acetato de Vinila

    f: Freqncia de aplicao de carga

    F: Fluncia

    FAA: fine aggregate angularity

    FHWA: Federal Highway Administration

    H: Altura do corpo de prova

    IBP: Instituto Brasileiro de Petrleo

    ICM: Integrated Climatic Model

    IPR/DNER: Instituto de Pesquisa Rodoviria do Departamento Nacional de Estradas de

    Rodagem

    Lat: LatitudeLTT: Laboratory Test Track

    LTPP: Long-Term Pavement Performance

    LVDT: Linear Variable Differential Transducters

    m: Mdulo de relaxao

    MPa: Mega Pascales

    MR: Mdulo de Resilincia

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    MRR: Relao do Mdulo de Resilincia

    MR/RT: Relao entre Mdulo de Resilincia e Resistncia Trao

    MRu: Mdulo de Resilincia aps Umidade Induzida

    N: Nmero de aplicaes de carga na ruptura no ensaio de fadiga

    NBR: Norma Brasileira

    PAV: Pressure Aging Vessel

    PEN: Penetrao

    PETROPERU: Petrleos del Per

    PG: Performance Grade

    RBV: Relao Betume Vazios

    rpm: Rotaes por minuto

    RT: Resistncia Trao

    RTu: Resistncia Trao aps umidade induzida

    RTFOT: Rolling Thin Film Oven Test

    RTR: Resistncia Trao Retida

    RV: Rotational Viscometer

    S: Mdulo de rigidez esttica

    SBR: Styrene Butadiene Rubber

    SBS: Styrene Butadiene StyreneSENAMHI: Servicio Nacional de Meteorologia e Hidrologia Per

    SHRP: Strategic Highway Research Program

    SMA: Stone Matrix Asphalt

    SMP: Seasonal Monitoring Program

    SUPERPAVE: Superior Performing Asphalt Pavement System

    SSD: Saturada Seca Superfcialmente

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    STT: Departamento de Engenharia de Transportes

    T: Temperatura

    TDM: Tecnologia de Materiales

    TF: Teor de filer

    USA: United State of America

    VAM: Vazios no Agregado Mineral

    VFA: Void Filled with Asphalt

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    Lista de Smbolos

    Abs asf Absoro de asfalto

    ngulo de fase

    Deformao elstica ou resiliente

    Diferena de tenses no centro do corpo de prova

    t Tempo de atraso

    t Deformao recupervel

    i Deformao resiliente

    Gmb Densidade aparente da mistura

    Gmm Densidade terica mxima medida da mistura

    Gsa Densidade real dos agregados

    Gsb Densidade aparente dos agregados

    Gsb (SSD) Densidade aparente dos agregados (saturada seca superfcialmente)

    Gse Densidade efetiva dos agregados

    G* Mdulo Complexo

    Mgua Massa do corpo de prova imerso em gua

    Mar Massa do corpo de prova ao ar

    Nini Nmero inicial de giros

    Nmax Nmero mximo de giros

    Nprojeto Nmero de giros de projeto

    Pb Teor de asfalto

    Pbe Teor efetivo de asfalto no Superpave

    b Densidade do asfalto

    ef Densidade efetiva da mistura

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    t Tenso de trao

    R Resistncia trao

    ar Desvio padro da mdia anual de 7 dias da temperatura do ar

    Modelo Erro padro do modelo

    Tar Temperatura do ar

    TMX Temperatura mxima do pavimento

    TMN Temperatura mnima do pavimento

    TMAXar Mdia das temperaturas mximas do ar em 7 dias consecutivos

    TMINar Temperatura mnima do ar

    Coeficiente de Poisson

    Va Porcentagem de vazios da mistura

    Vb Volume de vazios preenchido pelo betume

    Vv Volume de vazios

    Freqncia angular

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    NDICE

    RESUMO..................................................................................................................................iii

    ABSTRACT .............................................................................................................................iv

    RESUMEN ................................................................................................................................v

    Lista de Figuras .......................................................................................................................vi

    Lista de Tabelas .......................................................................................................................xi

    Lista de Abreviaturas e Siglas ...............................................................................................xv

    Lista de Smbolos...................................................................................................................xix

    CAPTULO I.........................................................................................................................1

    1. INTRODUO.................................................................................................................1

    1.1 EVOLUO E DESENVOLVIMENTO DA PAVIMENTAO ASFLTICA NO PERU.. 1

    1.2 PROBLEMAS DE DESEMPENHO DO ASFALTO .......................................................... 4

    1.3 JUSTIFICATIVA DA PESQUISA ................................................................................... 5

    1.4 OBJETIVOS DA PESQUISA .......................................................................................... 6

    1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO...................................................................................... 6

    CAPTULO II.......................................................................................................................9

    2. REVISO BIBLIOGRFICA.........................................................................................9

    2.1 AGREGADOS ............................................................................................................... 9

    2.1.1 Especificao Brasileira ........................................................................................... 10

    2.1.2 Especificao Superpave .......................................................................................... 11

    2.1.2.1 Propriedades de Origem................................................................................... 11

    2.1.2.2 Propriedades de Consenso................................................................................ 14

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    2.2 MATERIAIS BETUMINOSOS. ..................................................................................... 16

    2.2.1 Cimentos asflticos de petrleo. ................................................................................ 16

    2.2.1.1 Constituio qumica do asfalto. ....................................................................... 17

    2.2.1.2 Relao entre composio qumica e propriedades fsicas do asflto.....................18

    2.2.1.3 Envelhecimento .............................................................................................. 19

    2.2.2 Asfalto Modificado por Polmero .............................................................................. 21

    2.2.2.1 Polmeros ....................................................................................................... 22

    2.2.2.2 Propriedades Modificadoras dos Polmeros ........................................................ 23

    2.2.2.3 Polmero SBS (estireno-butadieno-estireno)....................................................... 252.2.2.4 Vantagens tcnicas dos asfaltos modificados por polmeros ................................. 26

    2.2.2.5 Processo de incorporao e mecanismo de modificao do asfalto com polmero SBS

    ...................................................................................................................... 27

    2.2.2.6 Produo do asfalto modificado por polmero .................................................... 31

    2.2.2.7 Histrico do uso do asfalto modificado com polmero ......................................... 34

    2.2.2.8 Histrico no Brasil sobre o estudo e aplicao do asfalto modificado com polmero

    na pavimentao.............................................................................................. 36

    2.2.3 Cimentos asflticos de petrleo, Especificao Brasileira ............................................ 37

    2.2.4 Cimentos asflticos de petrleo, Especificao Americana (Superpave) ........................ 38

    2.2.5 Anlise comparativa da caracterizao e classificao dos asfaltos por penetrao e pelo

    mtodo superpave. ................................................................................................... 40

    2.3 MISTURAS ASFLTICAS ........................................................................................... 42

    2.3.1 Distribuio granulomtrica das misturas asflticas. .................................................... 42

    2.3.1.1 Graduao Contnua ........................................................................................ 43

    2.3.1.2 Graduao Descontnua ................................................................................... 44

    2.3.1.3 Graduao Superpave ...................................................................................... 44

    2.3.1.4 Influncia da graduao no Desempenho de Misturas Asflticas .......................... 47

    2.3.2 Misturas asflticas Metodologia Marshall .................................................................. 47

    2.3.3 Misturas asflticas mtodo Superpave........................................................................ 49

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    2.3.4 Requisitos volumtricos da mistura ........................................................................... 51

    2.4 PRINCIPAIS DEFEITOS DE UM PAVIMENTO FLEXVEL.......................................... 54

    2.4.1 Deformao Permanente .......................................................................................... 54

    2.4.2 Trincas por fadiga.................................................................................................... 57

    2.4.3 Trincas trmicas ...................................................................................................... 60

    CAPTULO III ...................................................................................................................63

    3. ESTUDO E DISTRIBUIO DO GRAU DE DESEMPENHO DE LIGANTES

    ASFLTICOS DO PERU .............................................................................................63

    3.1 CONSIDERAES INICIAIS ...................................................................................... 63

    3.2 ALGUMAS CONSIDERAES SOBRE O ESTUDO E SELEO DO GRAU DE

    DESEMPENHO DO LIGANTE ASFLTICO PROPOSTAS PELO SHRP ....................... 64

    3.2.1 Temperaturas do ar (TXXare TYYar)............................................................................. 65

    3.2.2 Temperaturas do Pavimento (T MAXe TMIN)................................................................ 66

    3.2.3 Efeito do Trfego: Velocidade de Carga e Trfego Acumulado .................................... 70

    3.2.4 Seleo do grau PG por programas computacionais .................................................... 71

    3.3 DADOS E CONSIDERAES PARA A SELEO DO PG DO LIGANTE ASFLTICO 72

    3.3.1 Metodologia de clculo do Grau de desempenho do ligante asfltico (PG) .................... 73

    3.3.2 Seleo do PG do ligante asfltico a ser produzido ..................................................... 75

    3.4 CONSIDERAES FINAIS ......................................................................................... 76

    CAPTULO IV ...................................................................................................................77

    4. PROGRAMA EXPERIMENTAL.................................................................................77

    4.1 CONSIDERAES INICIAIS ...................................................................................... 77

    4.2 ESTUDO E CARACTERIZAO DOS MATERIAIS .................................................... 77

    4.2.1 Agregados Minerais................................................................................................. 77

    4.2.1.1 Ensaios para determinao das propriedades dos agregados................................. 78

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    4.2.2 Ligantes Asflticos .................................................................................................. 88

    4.2.2.1 Ensaios para determinao das propriedades dos ligantes asflticos ......................90

    4.2.2.2 Correlaes com as propriedades mecnicas .................................................... 104

    4.3 MISTURA ASFLTICA ............................................................................................. 106

    4.3.1 Composio granulomtrica da Mistura ................................................................... 106

    4.3.1.1 Seleo e preparao dos agregados minerais ................................................... 107

    4.3.1.2 Dosagem da mistura Betuminosa .................................................................... 108

    4.3.2 Temperaturas de usinagem e compactao da mistura asfltica .................................. 110

    4.3.3 Determinao do teor de projeto Mtodo Marshall ................................................. 114

    4.3.3.1 Densidade Aparente....................................................................................... 117

    4.3.3.2 Densidade Mxima Terica (Mtodo Rice) ...................................................... 118

    4.3.3.3 Absoro de asfalto pelo agregado .................................................................. 119

    4.3.4 Moldagem dos corpos de prova ............................................................................... 120

    4.3.5 Ensaios para determinao das propriedades das misturas asflticas............................ 122

    4.3.5.1 Estabilidade e fluncia Marshall ..................................................................... 123

    4.3.5.2 Ensaio de Mdulo de Resilincia .................................................................... 124

    4.3.5.3 Resistncia Trao ...................................................................................... 127

    4.3.5.4 Resistncia trao retida por umidade induzida .............................................. 129

    4.3.5.5 Fluncia por Compresso Uniaxial Esttica (creepesttico) ........................... 131

    4.3.5.6 Fluncia por Compresso Uniaxial Dinmica (creepdinmico) ......................135

    4.3.5.7 Ensaio de Fadiga por compresso diametral ..................................................... 138

    4.3.6 Programa computacional para controle dos ensaios de mdulo de resilincia, fluncia por

    compresso uniaxial esttica, fluncia por compresso diametral dinmica e fadiga. .... 142

    CAPITULO V .................................................................................................................. 143

    5. APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS DE LABORATRIO ..... 143

    5.1 INTRODUO .......................................................................................................... 143

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    5.2 DISTRIBUIO DO GRAU DE DESEMPENHO DE LIGANTES ASFLTICOS DO PERU

    .................................................................................................................................. 143

    5.3 AGREGADOS ........................................................................................................... 144

    5.3.1 Granulometria ....................................................................................................... 144

    5.3.2 Caractersticas fsicas e mecnicas .......................................................................... 145

    5.4 LIGANTES ASFLTICOS ......................................................................................... 146

    5.4.1 Penetrao ............................................................................................................ 146

    5.4.2 Ponto de Amolecimento ......................................................................................... 147

    5.4.3 ndice de Suscetibilidade Trmica ........................................................................... 1485.4.4 Viscosidade .......................................................................................................... 150

    5.4.5 Retorno Elstico .................................................................................................... 151

    5.4.6 Envelhecimento..................................................................................................... 152

    5.4.7 Efeito do ligante no desempenho da mistura............................................................. 152

    5.5 MISTURAS ASFLTICAS......................................................................................... 154

    5.5.1 Estimativa do teor de projeto dos ligantes asflticos .................................................. 154

    5.5.2 Estimativa da densidade mxima terica (Mtodo Rice) ............................................ 157

    5.5.3 Ensaio de estabilidade e fluncia Marshall ............................................................... 158

    5.5.3.1 Ensaios de Estabilidade e Fluncia Marshall para misturas sem envelhecimento . 158

    5.5.3.2 Ensaios de Estabilidade e Fluncia Marshall para misturas com envelhecimento em

    curto prazo ................................................................................................... 164

    5.5.4 Relao Fler/Ligante............................................................................................. 169

    5.5.5 Ensaio de mdulo de resilincia .............................................................................. 170

    5.5.6 Ensaio de resistncia trao por compresso diametral............................................ 173

    5.5.7 Relao MR/RT .................................................................................................... 177

    5.5.8 Ensaio de resistncia trao retida por umidade induzida ........................................ 180

    5.5.9 Ensaio de fluncia por compresso uniaxial esttica (creepesttico) ....................... 183

    5.5.10Ensaio de fluncia por compresso uniaxial dinmica (creepdinmico)................... 190

    5.5.11Ensaio de vida de fadiga......................................................................................... 193

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    5.5.12Anlise Mecanstica da influncia do tipo de ligante e do envelhecimento de curto prazo na

    vida de fadiga ........................................................................................................ 207

    5.6 CONSIDERAES FINAIS........................................................................................ 211

    CAPTULO VI................................................................................................................. 213

    6. CONCLUSES E RECOMENDAES .................................................................. 213

    6.1 CONSIDERAES INICIAIS..................................................................................... 213

    6.2 CONCLUSES .......................................................................................................... 213

    6.2.1 Quanto ao estudo e distribuio do grau de desempenho de ligantes asflticos do Peru . 213

    6.2.2 Quanto aos resultados dos ensaios nos ligantes asflticos........................................... 214

    6.2.3 Quanto aos resultados dos ensaios nas misturas asflticas .......................................... 214

    6.2.4 Quanto aos resultados da anlise mecanstica ........................................................... 215

    6.2.5 Consideraes gerais.............................................................................................. 216

    6.3 RECOMENDAES PARA PESQUISAS FUTURAS .................................................. 216

    REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS............................................................................... 219

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    CAPTULO I

    1.INTRODUO

    1.1 EVOLUO E DESENVOLVIMENTO DA PAVIMENTAO ASFLTICA

    NO PERU

    No perodo entre 1935 e 1940, aproximadamente, usava-se no Peru, um ligante betuminoso

    constitudo por p asfltico mais um solvente (fluxol), denominado polvofluxol, que era

    transportado, distribudo e compactado com rolo. Esse sistema foi abandonado por ser

    prejudicial sade, por causar doenas pulmonares e at mesmo levar morte dos operrios.

    O sistema polvofluxol foi substitudo pelo asfalto diludo RC-250 (Cut back ou asfalto

    recortado). No Peru, no Departamento de Piura, Provncia de Talara, em 1938 instalou-sea primeira planta de asfaltos, sob a direo daInternational Petroleum Company -ESSO, que

    utilizava petrleo peruano dos Campos da Breae Parinas para a produo do RC-250. O

    asfalto diludo tinha uma composio aproximada de 87% de cimento asfltico e 13% de

    solvente.

    No ano de 1961, em razo da alta demanda de asfalto nas regies centro e sul, instala-se em

    Lurin - Lima outra produtora de asfaltos, a Refinaria "Conchan", sob a direo da Fluor

    Corporation, do Canad, que acabou sendo inaugurada pela Companhia Chevron da

    Califrnia - USA. Desde ento, as empresas privadas de engenharia popularizaram a "mistura

    asfltica a quente", com cimento asfltico PEN 60/70.

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    2

    Em 1969, foi criada a PETROPERU S.A. (Petrleos del Peru), a mesma que administra at

    hoje as duas Refinarias antes mencionadas, com maior experincia na produo de cimentos

    asflticos, asfaltos diludos e de uso industrial, que so elaborados com petrleo peruano e

    que so utilizados na totalidade das rodovias do Peru.

    Hoje em dia, o Peru tem sete refinarias, conforme apresentado na Figura 1.1, das quais as

    refinarias de Conchan e Talara, administradas pela PETROPERU S. A., produzem os

    seguintes tipos de asfaltos de petrleo:

    Asfaltos Diludos Tipo RC e MC;

    Cimentos asflticos: PEN 10-20, PEN 40-50, PEN 60-70, PEN 85-100 e PEN 120-150.

    No final de 2005 a empresa Tecnologia de Materiais (TDM), em parceria com a Ipiranga

    Asfaltos do Brasil, iniciou a produo de Asfalto modificado por Polmero (AMP), tendo

    como matria prima o cimento asfltico de petrleo PEN 60/70 e o copolmero em bloco

    Styrene Butadiene Styrene (SBS), com o nome comercial de asfalto modificado por polmero

    SBS Betuflex tipo I 60/60.

    Os ligantes asflticos mais utilizados nas obras rodovirias so o PEN 60-70 e o PEN 85-100.

    Com o asfalto modificado por polmero SBS Betuflex tipo I 60/60 ainda no se tem

    experincia de utilizao em obra, por ser um produto novo no mercado peruano.

    Com relao ao mtodo de projeto de misturas asflticas, usa-se, no Peru, o Marshall, que

    de utilizao mundial, tomando-se em considerao tambm os requisitos do Instituto do

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    3

    Asfalto e da American Association of State Highway and Transportation Officials

    (AASHTO).

    Figura 1.1 - Mapa de localizao de Refinarias de petrleo do Peru.

    Fonte: http://www.minem.gob.pe/ministerio/pub_atlas2001.asp (Data de acesso: Maio 2006)

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    4

    1.2 PROBLEMAS DE DESEMPENHO DO ASFALTO

    O desempenho das misturas asflticas destinadas pavimentao dependem amplamente das

    propriedades e propores relativas dos seus principais componentes, que so os agregados

    minerais, o cimento asfltico e os vazios. A funo do cimento asfltico numa mistura

    manter o esqueleto mineral consolidado, com a finalidade de suportar a ao do trfego.

    O cimento asfltico deve ser o suficientemente aglutinante para manter a adeso do sistema

    agregado/ligante e, ao mesmo tempo, a resistncia ao cisalhamento provocado pelas cargas do

    trfego, especialmente em misturas asflticas abertas, nos pontos de contado dos agregados.

    Deve ser, sob altas temperaturas, suficientemente rgido para no apresentar deformao

    permanente, e flexvel o suficiente para resistir s trincas por fadiga e trmica em baixas

    temperaturas, em razo que as misturas asflticas sofrem influncia significativa pois o

    Cimento Asfltico de Petrleo (CAP), por ser um material visco-elstico, sensvel s

    variaes climticas.

    Dessa forma, sob baixas temperaturas, as misturas asflticas so susceptveis ao aparecimento

    de trincas devido ao enrijecimento do CAP, ao passo que sob altas temperaturas as misturas

    asflticas ficam sujeitas ao aparecimento de deformaes permanentes nas trilhas de roda emrazo da diminuio da rigidez do CAP.

    Uma alternativa para que os pavimentos possam suportar as variaes climticas, assim como

    as crescentes solicitaes do trfego, o emprego de asfaltos de alto desempenho,

    destacando-se, entre eles, os asfaltos modificados por polmeroSBS. A funo bsica de um

    polmero, quando adicionado ao asfalto, reduzir a susceptibilidade trmica, melhorando o

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    5

    comportamento elstico do asfalto e proporcionando o aumento da resistncia deformao

    permanente das misturas asflticas em situaes extremas de altas temperaturas em servio, a

    diminuio das trincas em baixas temperaturas e a diminuio das trincas por fadiga. Os

    polmeros tambm melhoram a adesividade entre os agregados e o asfalto, diminuindo a

    abraso e melhorando a resistncia oxidao.

    O uso de asfaltos modificados por polmeros contribui para o desenvolvimento de novas

    tcnicas construtivas em pavimentao, como revestimentos constitudos de misturas

    asflticas especiais, com utilizao de uma composio granulomtrica dos agregados ptreos

    bastante particulares, no obedecendo clssica mistura de granulometria contnua, mas

    formada por uma composio descontnua como o Stone Matrix Asphalt (SMA),

    revestimentos drenantes ou camada porosa de atrito, camadas impermeabilizantes ou

    membranas anti-reflexo de trincas e camadas de impermeabilizao em pontes.

    1.3 JUSTIFICATIVA DA PESQUISA

    O desenvolvimento da pavimentao no Peru baseado nos revestimentos asflticos, que

    constituem quase 98% dos pavimentos rodovirios e urbanos. Porm, com as tcnicas

    tradicionais em prtica, a pavimentao asfltica, em alguns casos, no tem atendido aosrequisitos de resistncia e durabilidade, apresentando problemas precoces de trincamento por

    fadiga, trincamento por gradientes trmicos, desagregao do revestimento asfltico,

    afundamento de trilha de roda, entre outros.

    Devido aos fatores citados, os asfaltos modificados por polmeros representam uma opo

    para que se consiga uma maior durabilidade dos pavimentos peruanos, o que num pas onde

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    6

    h uma inquestionvel descontinuidade de polticas de transportes, representa a possibilidade

    da infra-estrutura de transportes sobreviver aos perodos de entressafra de investimentos,

    minimizando a possibilidade de depreciao de um dos maiores patrimnios nacionais, que

    so as rodovias.

    1.4 OBJETIVOS DA PESQUISA

    Tomando em considerao os problemas de desempenho das misturas asflticas

    convencionais e as potenciais melhorias de desempenho que os asfaltos modificados

    fornecem, este trabalho tem como objetivos:

    Avaliar o comportamento das misturas asflticas peruanas produzidas com asfalto

    convencional (PEN 60/70) e com asfalto modificado por polmero SBS (Betuflex tipo I

    60/60), do qual ainda no se tem resultados de uso em obra, por ser um produto novo no

    mercado peruano;

    Estabelecer a distribuio de Grau de Desempenho (PG) de ligantes asflticos do Peru

    com base nas condies climticas de cada regio e dar diretrizes para a produo de

    um ligante asfltico capaz de atender s condies climticas e de trfego do Peru. Em

    seqncia produo, que ser realizada por uma empresa especializada em asfaltos

    modificados por polmero, em colaborao presente pesquisa, ser avaliado o

    comportamento de misturas asflticas produzidas com esse ligante asfltico.

    1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO

    O trabalho foi dividido em 6 captulos conforme descrito nos tpicos abaixo:

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    Captulo I: Apresenta uma perpectiva geral da pavimentao asfltica do Peru, os

    problemas dos pavimentos asflticos, bem como os objetivos da disertao.

    Captulo II: Apresenta uma reviso bibliogrfica dos agregados, ligantes asflticos

    convencionais, asfaltos modificados por polmeros, processo de produo de asfaltos

    modificados por polmeros, vantagens do uso em obras rodovirias e os mtodos de

    dosagem de misturas asflticas Marshall e Superpave.

    Captulo III: Aborda o estudo e distribuio do grau de desempenho de ligantes

    asflticos do Peru baseado no programa SHRP e no LTPP Bind, onde determinado o

    mapa de distribuio de grau de desempenho PG de ligantes asflticos do Peru com

    98% de confiabilidade.

    Captulo IV: Apresenta o programa experimental de laboratrio, materiais utilizados

    nesta pesquisa, agregados (Pedra 1, Pedrisco, P de pedra) e ligantes asflticos (CAP

    PEN 60/70, AMP tipo I 60/60 e AMP PG 76 -22), caracterizao desses materiais pelo

    mtodo convencional e Superpave e um resumo dos procedimentos de ensaio realizados

    em agregados, ligantes e misturas asflticas.

    Captulo V: Apresenta os resultados do programa experimental e a anlise dos

    resultados dos ensaios realizados em laboratrio, para os trs ligantes asflticos

    utilizados nas trs condies de envelhecimento. Os resultados so apresentados em

    forma de tabelas e grficos.

    Captulo VI: Apresenta as principais concluses e os comentrios finais, assim como

    sugestes para trabalhos futuros.

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    O estudo em geral, a busca da verdade e da beleza so domnios em que nos concentido

    ficar crianas toda a vida.

    (Albert Einstein)

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    CAPTULO II

    2.REVISO BIBLIOGRFICA

    2.1 AGREGADOS

    Os agregados podem ser classificados segundo sua natureza, tamanho e graduao:

    Natureza:

    Agregado natural: constitudos de gros oriundos da alterao das rochas pelos

    processos de intemperismo ou produzidos por britagem: pedregulhos, seixos, britas,

    areias etc.

    Agregado artificial: produtos ou subprodutos de processo industrial por transformao

    fsica e qumica do material: escria de alto forno, argila calcinada, argila expandida.

    Tamanho:

    Agregado grado: material retido na peneira n 4 (4,75 mm): britas, cascalhos, seixos

    etc.

    Agregado mido: material que passa na peneira n 4 (4,75 mm) e fica retido na peneira

    n 200 (0,075mm): p de pedra, areia etc.

    Fler (material de enchimento):material que passa pelo menos 65% na peneira n 200

    (0,075mm): cal extinta, cimento Portland, p de chamin etc.

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    Graduao:

    Agregado de graduao densa: apresenta uma curva granulomtrica continua,

    representativa de material bem graduado e com quantidade de material fino suficiente

    para preencher os vazios entre as partculas maiores.

    Agregado de graduao aberta: apresenta uma curva granulomtrica, de material mal

    graduado, com insuficincia de material fino, para preencher os vazios entre as

    partculas maiores.

    2.1.1Especificao Brasileira

    Segundo o DNER (DNER-ES 313/97), os agregados para uso em Concreto Betuminoso

    devem apresentar as seguintes caractersticas:

    Agregado grado - deve ser constituido de fragmentos sos, durveis, livres de torres

    de argila, e substncias nocivas. Deve atender aos seguintes parmetros:

    Desgaste Los Angeles igual ou inferior a 40% (DNER-ME 035/98);

    ndice de forma superior a 0,5 (DNER-ME 086/94);

    Durabilidade inferior a 12% (DNER-ME 089/94).

    Agregado mido - as partculas individuais devero ser resistentes, apresentar

    moderada angularidade, e estarem livres de torres de argila e de substncias nocivas.

    Equivalente Areia igual ou superior a 55% (DNER-ME 054/97).

    Material de enchimento- quando da aplicao dever estar seco e isento de grumos.

    Deve atender granulometria apresentada na Tabela 2.1 (DNER-EM 367/97):

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    11

    Tabela 2.1 Especificao granulomtrica para material de enchimento ou filer.

    Abertura de malha (mm) % em peso passado

    0,42 mm

    0,18 mm0,075 mm

    100

    95 - 10065 - 100

    Fonte: DNER-EM 367/97

    So especificadas trs faixas granulomtricas, A, B e C (DNER ES-313/97), numa das quais

    deve ser enquadrada a mistura de agregados em cada dosagem, em funo da aplicao como

    camada de rolamento ou de ligao.

    2.1.2Especificao Superpave

    Os pesquisadores do Programa Estratgico de Pesquisa Rodoviria (Strategic Highway

    Research Program SHRP) concluram que os agregados possuem fundamental importncia

    nas propriedades do Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ). Embora no tenham

    desenvolvido nenhum procedimento novo para a avaliao dos agregados, procedimentos j

    existentes foram refinados de modo a se adequarem ao sistema Superpave. So especificados

    dois tipos de propriedades de agregados no sistema Superpave, propriedades de origem e

    propriedades de consenso (MOTTA et al., 1996).

    2.1.2.1 Propriedades de Origem

    So aquelas propriedades que as agncias usam regularmente para testar a qualidade das

    fontes dos agregados. O SHRP no especifica valores limites, porque essas so muito

    dependentes da fonte, mas recomenda que os organismos locais os definam para cada projeto

    especifico. So elas:

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    Dureza (AASHTO T 96): definida como o percentual em peso de material perdido

    durante o ensaio de Abraso Los Angeles com agregado maior que 2,36mm. O ensaio

    indica a resistncia abraso que os agregados devem possuir durante usinagem,

    compactao e servio;

    Sanidade (AASHTO T 104): usada para estimar a resistncia ao intemperismo, a

    sanidade definida como o percentual em peso de material perdido durante tratamento

    com soluo de sulfato de sdio ou de magnsio. O ensaio pode ser realizado para

    agregados midos e grados.

    Materiais deletrios (AASHTO T 112): definido pelo percentual em peso de

    contaminantes nos agregados. Pode ser realizado em agregados midos e grados.

    Para especificar a granulometria do agregado, o Superpave utiliza um grfico onde no eixo

    das abscissas esto as aberturas das peneiras, em milmetro, elevadas potncia de 0,45. Para

    que a graduao em estudo atenda aos critrios Superpave, a curva granulomtrica deve

    passar entre os pontos de controle e fora da zona de restrio (Figura 2.1.).

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    13

    Especificao Superpave DMN=12,5 mm.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8

    Abertura das peneiras elevadas a 0,45 (mm)

    Porcentagemquepassa

    (%)

    Linha de densidade mxima Pontos de Controle Zona de restrio

    0,075 0,15 0,30 0,60 1,18 2,36 4,75 9,5 12,5 19,0

    Pontos de controle

    Zona de restrio Linha de densidade mxima

    Dimetro mximo

    Diametro Mximo Nominal

    Figura 2.1 - Exemplo de granulometria Superpave para um Dimetro Mximo Nominal de

    12,5 mm.

    Os valores especificados so reproduzidos nas Tabelas 2.2 e 2.3, com vrias faixas possveis

    de enquadramento dos agregados (AASHTO MP 2-01).

    Tabela 2.2 - Pontos de Controle conforme o Dimetro Mximo Nominal.

    37,5 mm 25,0 mm 19,0 mm 12,5 mm 9,5 mmAbertura

    mm Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max

    50

    37,5

    25

    19

    12,5

    9,5

    4,75

    2,36

    0,075

    100

    90

    -

    -

    -

    -

    -

    15

    0

    -

    100

    90

    -

    -

    -

    -

    41

    6

    -

    100

    90

    -

    -

    -

    -

    19

    1

    -

    -

    100

    90

    -

    -

    -

    45

    7

    -

    -

    100

    90

    -

    -

    -

    23

    2

    -

    -

    -

    100

    90

    -

    -

    49

    8

    -

    -

    -

    100

    90

    -

    -

    28

    2

    -

    -

    -

    -

    100

    90

    -

    58

    10

    -

    -

    -

    -

    100

    90

    -

    32

    2

    -

    -

    -

    -

    -

    100

    90

    67

    10

    Fonte: AASHTO MP 2-01

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    Obs.: Dimetro Mximo Nominal definido como sendo um tamanho maior do que o

    primeiro tamanho da peneira que retm mais de 10%.

    Tabela 2.3 - Zona de restrio de acordo com o dimetro mximo nominal.

    37,5 mm 25,0 mm 19,0 mm 12,5 mm 9,5 mmAbertura

    mm Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max

    4,75

    2,36

    1,18

    0,6

    0,3

    34,7

    23,3

    15,5

    11,7

    10

    34,7

    27,3

    21,5

    15,7

    10

    39,5

    26,8

    18,1

    13,6

    11,4

    39,5

    30,8

    24,1

    17,6

    11,4

    -

    34,6

    22,3

    16,7

    13,7

    -

    34,6

    28,3

    20,7

    13,7

    -

    39,1

    25,6

    19,1

    15,5

    -

    39,1

    31,6

    23,1

    15,5

    -

    47,2

    31,6

    23,5

    18,7

    -

    47,2

    37,6

    27,5

    18,7

    Fonte: AASHTO MP 2-01

    2.1.2.2 Propriedades de Consenso

    So aquelas consideradas crticas para o desempenho adequado de um CBUQ. So ditas de

    consenso pois foram resultado de um amplo entendimento de diversos especialistas

    americanos, atravs da comparao entre os valores de especificaes em uso. Os valores das

    propriedades de consenso variam de acordo com o nvel de trfego e a posio relativa da

    camada na estrutura do pavimento. Essas propriedades so:

    Angularidade do agregado grado (ASTM D 6821): definida como o percentual em

    peso de agregado grado, retido na peneira de abertura 4,75 mm, que possua uma ou

    mais faces fraturadas. Quanto maior a angularidade do agregado grado, melhor, j que

    agregados de forma cbica e com faces fraturadas apresentam uma maior resistncia ao

    cisalhamento;

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    15

    Angularidade do agregado mido (ASTM D 6821): definida como o percentual de

    vazios no agregado mido que passa na peneira de abertura 2,36 mm. Quanto maior o

    teor de vazios, maior a quantidade de faces fraturadas no agregado;

    Partculas planas e alongadas (ASTM D 4791): definida como o percentual em peso de

    agregado grado, com relao entre a maior e a menor dimenso maior que 5.

    Lamelaridade alta indica a grande presena de partculas planas e alongadas, o que

    aumenta a tendncia de quebra de agregados durante a compactao e vida em servio

    do pavimento;

    Teor de finos (AASHTO T 176): definido como o percentual em peso de material silte

    mais argila, passante na peneira de abertura 0,075 mm presente no agregado. Um grande

    teor de argila impregnado nos agregados dificulta a adeso do ligante ao agregado e

    deixa a mistura mais suscetvel ao da gua.

    A Tabela 2.4 reproduz os valores especificados na AASHTO MP 2-01 para essas

    propriedades de consenso.

    Tabela 2.4 - Especificao SUPERPAVE: requisitos das propriedades de consenso.

    Faces fraturadas Agregado

    Grado

    (%) mnimo

    Vazios no compactados

    Agregado Fino

    (%) mnimo

    Nmero

    Na(106)

    100 mm > 100 mm 100 mm > 100 mm

    Equivalente

    Areia

    (%) mnimo

    Partculas

    Planas e

    Alongadas

    (%) mximo

    < 0,3

    0,3 a < 3

    3 a < 10

    10 a < 30

    30

    55/-

    75/-

    85/80b

    95/90

    100/100

    -/-

    50/-

    60/-

    80/75

    100/100

    -

    40

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    -

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    50

    -

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    a) Trfego de projeto esperado na faixa de projeto para um perodo de 20 anos.

    b) 85/80 indica que 85% do agregado grado tm uma face fraturada e 80% tem duas ou mais faces fraturadas.

    Fonte: AASHTO MP 2-01

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    2.2 MATERIAIS BETUMINOSOS

    Define-se como betume a mistura de hidrocarbonetos pesados, obtidos em estado natural ou

    por diferentes processos fsicos ou qumicos, com seus derivados de consistncia varivel e

    com poder aglutinante e impermeabilizante, sendo completamente solvel no bissulfeto de

    carbono CS2(American Society for Testing and Materials- ASTM).

    Atualmente, a maior parte do asfalto produzido e empregado no mundo extrada do petrleo,

    do qual obtida, isenta de impurezas, sendo quase completamente solvel em bissulfeto de

    carbono ou tetracloreto de carbono (IBP, 1994).

    2.2.1Cimentos asflticos de petrleo

    Os cimentos asflticos so obtidos pelo processo de destilao do petrleo cru atravs de

    diferentes tcnicas de refinao. temperatura ambiente, o cimento asfltico um semi-

    slido escuro, pegajoso e um material altamente viscoso. durvel e tem excelentes

    caractersticas impermeveis e de adesividade, sendo altamente resistente ao da maioria

    dos cidos, lcalis e sais. O maior uso dos cimentos asflticos nas misturas asflticas para

    pavimentao (ROBERTS et al. 1991).

    Leite (1999), relata que Samanos definiu o cimento asfltico de petrleo como um adesivo

    termoplstico, impermevel gua, viscoelstico e pouco reativo, que:

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    pelo comportamento termoplstico, possibilita o prprio manuseio a quente, para

    aplicao em pavimentos e, por simples resfriamento, o retorno s suas propriedades

    viscoelsticas correspondentes s condies de servio;

    sendo utilizado na impermeabilizao da estrutura do pavimento, evita a penetrao da

    gua de chuva, acarretando escoamento superficial para os canais de drenagem;

    tem na viscoelasticidade a base do comportamento mecnico que exerce sobre a

    estrutura do pavimento. Como essa propriedade indica, o CAP combina dois

    comportamentos distintos: o elstico, sob aplicao de carga de curta durao (trfego

    rpido), e o viscoso, sob longos perodos de aplicao de carga;

    tem boa durabilidade, em face da pouca reatividade qumica. O contato com o ar

    propicia oxidao lenta, que pode ser acelerada pelo aumento da temperatura.

    2.2.1.1 Constituio qumica do asfalto

    Existe uma grande dificuldade em definir a composio qumica dos asfaltos devido

    dificuldade de caracterizao de todas as substancias que o compem, algumas ainda

    desconhecidas.

    A proporo aproximada de seus principais componentes, de acordo origem dos cru da qual

    provem o asfalto so:

    Carbono (82 a 87%)

    Hidrognio (9 a 11%)

    Nitrognio (0,2 a 1,2%)

    Enxofre (0,9 a 5,3%)

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    Oxignio (0,2 a 0,8%)

    Vandio (4 a 1400 ppm)

    Nquel (0,4 a 110 ppm).

    O fracionamento qumico separa o CAP em compostos saturados, nafteno-aromticos, polar-

    aromticos e asfaltenos (insolveis em n-heptano). Os asfaltenos separam-se primeiro, por

    precipitao, com a adio de n-heptano. Os outros constituintes, denominados maltenos,

    solveis em n-heptano, so separados por cromatografia de adsoro. Os asfaltenos so

    aglomerados de compostos polares e polarizveis, formados em conseqncia de associaes

    intermoleculares. So considerados responsveis pelo comportamento reolgico dos CAP e

    constitudos de hidrocarbonetos naftnicos condensados e de cadeias curtas de saturados

    (LEITE e BITTENCOURT, 2004).

    2.2.1.2 Relao entre composio qumica e propriedades fsicas do asflto

    Segundo Corbett1 (1978 apud LEITE, 1999), os componentes do CAP tm as seguintes

    propriedades:

    Saturados: Tm influncia negativa na suscetibilidade trmica. Em maior concentrao

    amolecem o produto;

    Aromticos: Agem como plastificantes, contribuindo para a melhoria de suas

    propriedades fsicas;

    1CORBETT, L. W. & PETROSSI, U. (1978)- Differences in distillation and solvent asphalt - IndustrialEngineers Chemical Production, Research & Development, vol 17, p. 342

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    Resinas: Tm influncia negativa na suscetibilidade trmica, mas contribuem na

    melhoria da ductilidade e disperso dos asfaltenos;

    Asfaltenos: Contribuem para a melhoria da suscetibilidade trmica e aumento da

    viscosidade.

    Embora a composio qumica e a estrutura coloidal sejam somente auxiliares na explicao

    de alguns fenmenos do comportamento do CAP como ligante asfltico, os parmetros

    reolgicos de CAP obtidos atravs de viscosmetros e remetros de cisalhamento dinmico

    apresentam correlao com ensaios de desempenho de misturas betuminosas (LEITE, 1999).

    2.2.1.3 Envelhecimento

    O envelhecimento do ligante asfltico pode ser definido como o processo que sofre o cimento

    asfltico durante a estocagem, usinagem, aplicao e vida em servio, responsvel pela

    alterao de suas caractersticas fsicas, qumicas e reolgicas que causam um aumento na sua

    consistncia.

    Segundo Leite (1999), quatro so os mecanismos principais que explicam o endurecimento ou

    envelhecimento do asfalto, a saber: oxidao, perda de volteis, endurecimento fsico e

    endurecimento exsudativo.

    A oxidao a mais importante causa do endurecimento. Durante a usinagem, a alta

    temperatura empregada e a presena do ar tornam a oxidao violenta. Os grupos polares

    oxigenados tendem a associar-se, formando micelas de alto peso molecular e maior

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    viscosidade. Embora a estocagem do CAP se faa tambm a altas temperaturas, a oxidao do

    CAP em tanques minimizada pela pequena superfcie exposta ao ar

    O endurecimento resultante da perda de volteis baixo, tendo em vista que os cimentos

    asflticos de petrleo no so volteis;

    O endurecimento fsico ocorre temperatura ambiente e atribudo reordenao de

    molculas e cristalizao de parafinas. um fenmeno reversvel;

    O endurecimento exsudativo resulta de movimento de componentes oleosos do ligante para o

    agregado mineral.

    A primeira alterao da estrutura qumica do CAP aps sua produo ocorre durante a

    usinagem, espalhamento e compactao da mistura betuminosa e depois ocorre uma evoluo

    mais lenta, durante a vida em servio.

    Segundo Bicheron et al.2(1986 apudLEITE, 1999), o processo de oxidao descrito pelas

    seguintes modificaes na composio qumica do CAP:

    inrcia qumica dos saturados, cujo teor se mantm praticamente inalterado;

    oxidao parcial dos aromticos que se transformam em resinas;

    oxidao das fraes mais pesadas das resinas que se transformam em asfaltenos;

    uma parte dos prprios asfaltenos se oxida, modificando seu comportamento.

    2 BICHERON G., BRUL B., MIGLIORI F (1986) Rgneration des liants pour enrobs:

    mthodologie dtude en laboratoire . Exemple de quelques cas de chantiers. Bull. Liaison Labo.P. Ch., vol 143, p104-110, mai/juin 1986

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    2.2.2Asfalto Modificado por Polmero

    Os ligantes asflticos tm uma grande importncia em muitos aspectos do desempenho de

    uma rodovia, suportando os carregamentos do trfego sob diferentes condies climticas.

    Assim, uma mistura asfltica necessita ser flexvel em temperaturas de servio baixas, para

    prevenir as trincas trmicas no pavimento, e suficientemente rgida a temperaturas altas de

    servio, para prevenir as deformaes permanentes. Nem sempre as misturas asflticas

    produzidas com asfalto convencional apresentam as propriedades desejveis, havendo uma

    busca constante de novos materiais, que melhorem o desempenho dos pavimentos asflticos,

    como, por exemplo, os asfaltos modificados por polmeros.

    Os asfaltos modificados por polmero so obtidos a partir da incorporao de polmero ao

    CAP, em unidade apropriada, podendo ou no envolver reao qumica. Os ligantes asflticos

    que se prestam modificao so aqueles que apresentam compatibilidade com o polmero a

    ser empregado. Um bom asfalto modificado deve apresentar o polmero e o asfalto

    entrelaados, formando duas fases contnuas, uma permeando a outra. Caso a mistura no

    seja realizada de forma adequada, ou o polmero e o asfalto no sejam quimicamente

    compatveis, formam-se duas fases com predominncia de uma ou de outra. Em ambos os

    casos, as propriedades do asfalto modificado no sero adequadas para utilizao.

    Segundo Leite e Soares (1997), a modificao de ligantes asflticos pela introduo de

    polmeros empregada h mais de trinta anos em pases desenvolvidos, visando melhorar a

    resistncia fadiga e deformao permanente dos pavimentos. Porm a utilizao deste tipo

    de produto no chega a quinze por cento do mercado Americano e Europeu de ligantes

    asflticos devido ao preo elevado. Seu uso se destina a novos tipos de aplicaes, tais como,

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    asfaltos drenantes, concretos asflticos de alto mdulo, micro revestimento, membranas

    antifissuras etc.

    Porm, segundo Yildirim (2005), a modificao dos asfaltos com polmero se incrementou

    nas ultimas trs dcadas, tornando-se norma nos projetos de pavimentos de alto desempenho,

    particularmente nos Estados Unidos, Canad, Europa e Austrlia.

    2.2.2.1 Polmeros

    Os polmeros so substncias macromoleculares, ou seja, que contm centenas ou milhares de

    tomos, que podem ser extradas da natureza (madeira, leo lubrificante, cortia etc.) ou

    podem ser obtidas artificialmente, pela unio em rede ou estrutura de rede de pequenas

    molculas, chamadas de monmeros.

    A classificao dos polmeros pode ser feita em quatro categorias: plsticos, elastmeros,

    fibras e aditivos. Os plsticos so subdivididos em termoplsticos e termorrgidos, enquanto

    os elastmeros subdividem-se em borracha natural e sinttica (ISACSSON & LU, 1995).

    Termoplsticos:so aqueles que depois de formados pela ao do calor, amolecem de formareversvel, sendo possvel mold-los novamente. Em outras palavras, amolecem quando

    aquecidos e endurec