Pavimentação Asfáltica - Formação Básica para Engenheiros, Notas de estudo de Engenharia Civil

Baixe Pavimentação Asfáltica - Formação Básica para Engenheiros e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! AVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA « Formação Básica para Engenheiros . Liedi Bariani Bernucci Laura Maria Goretti da Motta Jorge Augusto Pereira Ceratti Jorge Barbosa Soares Curriculo resumido dos professores do PROASFALTO: Laura Maria Goretti da Motta Engenheira Civil (1976), pela Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Mestre em Engenharia Civil (1979), pela Coordenação dos Programas de Pós-graduação em Engenharia (COPPE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e Doutora pela COPPE/UFRJ, 1991. Professora Adjunta do Programa de Engenharia Civil da COPPE/UFRJ desde 1984. Coordena desde 1994 o Setor de Pavimentos do Laboratório de Geotecnia da COPPE. E membro da Comissão de Asfaltos do Instituto Brasileiro do Petróleo e Gás. Possui diversos trabalhos publicados no Brasil e exterior. Já orientou mais de 50 mestres e doutores. Já atuou em mais de 40 projetos de cooperação com empresas e órgãos do setor de pavimentação. Liedi Bariani Bernuccei Engenheira Civil pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (1981), especialização no Instituto de Geotécnica da Escola Politécnica Federal de Zurique na Suíça (1984 e 1985), Mestre em Engenharia de Solos pelo Departamento de Estruturas e Geotécnica da EPUSP (1987), estágio de Doutoramento pelo Jorge Ririosa Soares * Engenharia Civil pela Texas A&M University. Coordenador da Pós-Graduação em Engenharia de Transportes da UFC. Coordenador do * Laboratório de Mecânica dos Pavimentos da UFC ss + Engenheiro Civil pela Universidade Federal do ;, Ceará (1992). Mestre (1994) e Ph.D. (1997) em, E e da REDE ASFALTO N/NE. Professor Associado do Departamento de Engenharia de Transportes ,, da UFC, atua como docente em graduação e pós- graduação e na coordenação de projetos de pesquisa e capacitação junto a agências de fomento, empresas e órgãos do setor de pavimentação. E membro da Comissão de Asfaltos do Instituto Brasileiro do Petróleo e Gás. Atua também como consultor e possui diversas publicações nos principais periódicos e congressos técnico/científicos nacionais e internacionais na área de pavimentação. Jorge Augusto Pereira Ceratti Engenheiro Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 1976, Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 1979. Doutor em Engenharia Civil pela Coordenação dos » Instituto de Geotécnica da Escola Politécnica v Programas de Pós-Graduação em Engenharia da Federal de Zurique, na Suíça (1987 e 1988), | Universidade Federal do Rio de Janeiro - Doutora em Engenharia de Transportes pelo (COPPE/UFRJ), 1991. Professor Associado no * Rosie fngenheria, de a da A Departamento de Engenharia Civil da UFRGS, E ( ), EC a fe o e [8 onde atua como docente em graduação e pós- Tansportes pela (2001), a, | graduação, tendo formado, desde 1981, diversos + no Departamento de Engenharia de Transportes da EPUSP, Coordenadora do Laboratório de » Tecnologia de Pavimentação da EPUSP e Chefe *; do Departamento de Engenharia de Transportes 4 da EPUSP, atua como docente em graduação e mestres e doutores em Engenharia Civil. Coordenador do Laboratório de Pavimentação da UFRGS. É membro da Comissão de Asfaltos do Instituto Brasileiro do Petróleo e Gás. Atua como consultor em pavimentação, desenvolvendo projetos de cooperação com empresas e órgãos do setor de pavimentação. Possui diversas publicações nos principais periódicos e congressos técnico/científicos, nacionais e internacionais, na área de pavimentação. YA pós-graduação, como coordenadora de diversos * projetos de pesquisa e extensão. E membro da | Comissão de Asfaltos do Instituto Brasileiro do | Petróleo e Gás. É consultora em pavimentação, e possui diversas publicações e já formou diversos mestres e doutores em Hrasportts. a APRESENTAÇÃO tendo em vista a necessidade premente de melhoria da qualidade das rodovias brasileiras e a importância da ampliação da infra-estrutura de transportes, a Pe- tróleo Brasileiro S.A., a Petrobras distribuidora S.A. e a Associação Brasileira das empresas distribuidoras de Asfaltos – Abeda vêm investindo no desenvolvimento de novos produtos asfálticos e de modernas técnicas de pavimentação. Para efeti- vamente aplicar estes novos materiais e a recente tecnologia, é preciso promover a capacitação de recursos humanos. Assim, essas empresas, unidas em um empreendimento inovador, conceberam uma ação para contribuir na formação de engenheiros civis na área de pavimenta- ção: o Proasfalto – Programa Asfalto na universidade. este projeto arrojado foi criado para disponibilizar material didático para aulas de graduação de pavimentação visan- do oferecer sólidos conceitos teóricos e uma visão prática da tecnologia asfáltica. Para a elaboração do projeto didático, foram convidados quatro professores de renomadas instituições de ensino superior do Brasil. iniciou-se então o projeto que, após excelente trabalho dos professores Liedi Bariani Bernucci, da universidade de São Paulo, Laura Maria Goretti da Motta, da universidade Federal do Rio de Janei- ro, Jorge Augusto Pereira Ceratti, da universidade Federal do Rio Grande do Sul, e Jorge Barbosa Soares, da universidade Federal do Ceará, resultou no lançamento deste importante documento. o livro Pavimentação Asfáltica descreve os materiais usados em pavimentação e suas propriedades, além de apresentar as técnicas de execução, de avaliação e de restauração de pavimentação. A forma clara e didática como o livro apresenta o tema o transforma em uma excelente referência sobre pavimentação e permite que ele atenda às necessidades tanto dos iniciantes no assunto quanto dos que já atuam na área. A universidade Petrobras, co-editora do livro Pavimentação Asfáltica, sente-se honrada em participar deste projeto e cumprimenta os autores pela importante ini- ciativa de estabelecer uma bibliografia de consulta permanente sobre o tema. Petróleo Brasileiro S.A. – Petrobras Petrobras distribuidora S.A. – Asfaltos Abeda – Associação Brasileira das empresas distribuidoras de Asfaltos PReFáCio 7 1 Introdução 9 1.1 PAViMento do Ponto de ViStA eStRutuRAL e FunCionAL 9 1.2 uM BReVe hiStÓRiCo dA PAViMentAção 11 1.3 SituAção AtuAL dA PAViMentAção no BRASiL 20 1.4 ConSideRAçÕeS FinAiS 22 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 24 2 Ligantes asfálticos 25 2.1 intRodução 25 2.2 ASFALto 26 2.3 eSPeCiFiCAçÕeS BRASiLeiRAS 58 2.4 ASFALto ModiFiCAdo PoR PoLÍMeRo 59 2.5 eMuLSão ASFáLtiCA 81 2.6 ASFALto diLuÍdo 96 2.7 ASFALto-eSPuMA 97 2.8 AGenteS ReJuVeneSCedoReS 99 2.9 o PRoGRAMA ShRP 100 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 110 3 Agregados 115 3.1 intRodução 115 3.2 CLASSiFiCAção doS AGReGAdoS 116 3.3 PRodução de AGReGAdoS BRitAdoS 124 3.4 CARACteRÍStiCAS teCnoLÓGiCAS iMPoRtAnteS doS AGReGAdoS PARA PAViMentAção ASFáLtiCA 129 3.5 CARACteRiZAção de AGReGAdoS SeGundo o ShRP 150 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 154 SumáRiO 4 Tipos de revestimentos asfálticos 157 4.1 intRodução 157 4.2 MiStuRAS uSinAdAS 158 4.3 MiStuRAS IN SITU eM uSinAS MÓVeiS 185 4.4 MiStuRAS ASFáLtiCAS ReCiCLAdAS 188 4.5 tRAtAMentoS SuPeRFiCiAiS 191 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 200 5 Dosagem de diferentes tipos de revestimento 205 5.1 intRodução 205 5.2 deFiniçÕeS de MASSAS eSPeCÍFiCAS PARA MiStuRAS ASFáLtiCAS 207 5.3 MiStuRAS ASFáLtiCAS A Quente 217 5.4 doSAGeM de MiStuRAS A FRio 253 5.5 MiStuRAS ReCiCLAdAS A Quente 256 5.6 tRAtAMento SuPeRFiCiAL 263 5.7 MiCRoRReVeStiMento e LAMA ASFáLtiCA 269 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 281 6 Propriedades mecânicas das misturas asfálticas 287 6.1 intRodução 287 6.2 enSAioS ConVenCionAiS 288 6.3 enSAioS de MÓduLo 290 6.4 enSAioS de RuPtuRA 308 6.5 enSAioS de deFoRMAção PeRMAnente 316 6.6 enSAioS CoMPLeMentAReS 327 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 332 7 Materiais e estruturas de pavimentos asfálticos 337 7.1 intRodução 337 7.2 PRoPRiedAdeS doS MAteRiAiS de BASe, SuB-BASe e ReFoRço do SuBLeito 339 7.3 MAteRiAiS de BASe, SuB-BASe e ReFoRço do SuBLeito 352 7.4 ALGuMAS eStRutuRAS tÍPiCAS de PAViMentoS ASFáLtiCoS 365 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 369 8 Técnicas executivas de revestimentos asfálticos 373 8.1 intRodução 373 8.2 uSinAS ASFáLtiCAS 373 e eng. Luis Alberto do nascimento (Centro de Pesquisa da Petrobras), eng. ilonir Antonio tonial (Petrobras distribuidora), eng. Armando Morilha Júnior (Abeda), Prof. dr. Glauco túlio Pessa Fabbri (escola de engenharia de São Carlos/univer- sidade de São Paulo), Prof. Sérgio Armando de Sá e Benevides (universidade Fe- deral do Ceará), Prof. álvaro Vieira (instituto Militar de engenharia) e eng. Alfredo Monteiro de Castro neto (desenvolvimento Rodoviário S.A.). A experiência de escrever este livro a oito mãos foi deveras enriquecedora, construindo-o em camadas, com materiais convencionais e alternativos, cuida- dosamente analisados, compatibilizando-se sempre as espessuras das camadas e a qualidade dos materiais. no livro, competências e disponibilidades de tempo foram devidamente dosadas entre os quatro autores. um elemento presente foi o uso de textos anteriormente escritos pelos quatro autores em co-autoria com seus respectivos alunos e colegas de trabalho, sendo estes devidamente referen- ciados. Por fim, tal qual uma estrada, por melhor que tenha sido o projeto e a execu- ção, esta obra está sujeita a falhas, e o olhar atento dos pares ajudará a realizar a manutenção no momento apropriado. o avanço do conhecimento na fascinante área de pavimentação segue em alta velocidade e, portanto, alguns trechos da obra talvez mereçam restauração num futuro não distante. novos trechos devem surgir. Aos autores e aos leitores cabe permanecer viajando nas mais diversas es- tradas, em busca de paisagens que ampliem o horizonte do conhecimento. Aqui, espera-se ter pavimentado mais uma via para servir de suporte a uma melhor compreensão da engenharia rodoviária. Que esta via estimule novas vias, da mesma forma que uma estrada possibilita a construção de outras tantas. os autores notA iMPoRtAnte: os quatro autores participaram na seleção do conteúdo, na organização e na redação de todos os onze capítulos, e consideram suas respec- tivas contribuições ao livro equilibradas. A ordem relativa à co-autoria levou em consideração tão somente a coordenação da produção do livro. 1.1 PAVIMENTO DO PONTO DE VISTA ESTRUTURAL E FUNCIONAL Pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, construída sobre a superfície final de terraplenagem, destinada técnica e economicamente a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com conforto, economia e segurança. O pavimento rodoviário classifica-se tradicionalmente em dois tipos básicos: rígidos e flexíveis. Mais recentemente há uma tendência de usar-se a nomenclatura pavimentos de concreto de cimento Portland (ou simplesmente concreto-cimento) e pavimentos asfálti- cos, respectivamente, para indicar o tipo de revestimento do pavimento. Os pavimentos de concreto-cimento são aqueles em que o revestimento é uma placa de concreto de cimento Portland. Nesses pavimentos a espessura é fixada em função da resistência à flexão das placas de concreto e das resistências das camadas subjacentes. As placas de concreto podem ser armadas ou não com barras de aço – Figura 1.1(a). É usual designar-se a subcamada desse pavimento como sub-base, uma vez que a qua- lidade do material dessa camada equivale à sub-base de pavimentos asfálticos. Os pavimentos asfálticos são aqueles em que o revestimento é composto por uma mistura constituída basicamente de agregados e ligantes asfálticos. É formado por quatro camadas principais: revestimento asfáltico, base, sub-base e reforço do subleito. O reves- timento asfáltico pode ser composto por camada de rolamento – em contato direto com as rodas dos veículos e por camadas intermediárias ou de ligação, por vezes denomina- das de binder, embora essa designação possa levar a uma certa confusão, uma vez que esse termo é utilizado na língua inglesa para designar o ligante asfáltico. Dependendo do tráfego e dos materiais disponíveis, pode-se ter ausência de algumas camadas. As cama- das da estrutura repousam sobre o subleito, ou seja, a plataforma da estrada terminada após a conclusão dos cortes e aterros – Figura 1.1(b). O revestimento asfáltico é a camada superior destinada a resistir diretamente às ações do tráfego e transmiti-las de forma atenuada às camadas inferiores, impermeabi- lizar o pavimento, além de melhorar as condições de rolamento (conforto e segurança). Os diversos materiais que podem constituir esse revestimento são objeto deste livro. As tensões e deformações induzidas na camada asfáltica pelas cargas do tráfego estão associadas ao trincamento por fadiga dessa camada. Ela ainda pode apresentar trin- camento por envelhecimento do ligante asfáltico, ação climática etc. Parte de problemas 1 Introdução 10 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros relacionados à deformação permanente e outros defeitos pode ser atribuída ao revesti- mento asfáltico. Nos pavimentos asfálticos, as camadas de base, sub-base e reforço do subleito são de grande importância estrutural. Limitar as tensões e deformações na estrutura do pavimento (Figura 1.2), por meio da combinação de materiais e espessuras das camadas constituintes, é o objetivo da mecânica dos pavimentos (Medina, 1997). Figura 1.1 Estruturas de pavimentos (a) Concreto-cimento (corte longitudinal) (b) Asfáltico (corte transversal) Os revestimentos asfálticos são constituídos por associação de agregados e de mate- riais asfálticos, podendo ser de duas maneiras principais, por penetração ou por mistura. Por penetração refere-se aos executados através de uma ou mais aplicações de material asfáltico e de idêntico número de operações de espalhamento e compressão de camadas de agregados com granulometrias apropriadas. No revestimento por mistura, o agregado é pré-envolvido com o material asfáltico, antes da compressão. Quando o pré-envolvi- mento é feito na usina denomina-se pré-misturado propriamente dito. Quando o pré-en- volvimento é feito na pista denomina-se pré-misturado na pista. Os diferentes tipos de revestimento serão abordados em maior detalhe no Capítulo 4. Figura 1.2 Ilustração do sistema de camadas de um pavimento e tensões solicitantes (Albernaz, 1997) 13Introdução No que diz respeito à geometria, as vias romanas eram traçadas geralmente em linhas retas. Embora fosse comum que seguissem o curso de um riacho ou rio, as vias não possuíam o traçado suave como é usual nos dias de hoje, sendo compostas por peque- nos trechos retos que mudavam de direção com a forma do terreno (Margary, 1973). Destaque-se que à época os veículos possuíam eixos fixos, sendo, portanto, as curvas incômodas para as manobras. Havia uma grande preocupação com aterros e drenagem. Em geral a fundação era formada por pedras grandes dispostas em linha de modo a proporcionar uma boa plata- forma e ainda possibilitar a drenagem. A camada intermediária era então colocada sobre a fundação sólida. De acordo com Margary (1973), é comum encontrar-se areia nessa camada intermediária, misturada ou não com pedregulho ou argila, a fim de adicionar resiliência ao pavimento. A última camada de superfície varia bastante; entretanto a maioria possui pedras nas bordas formando uma espécie de meio-fio (Adam, 1994). É comum o uso de pedregulhos, sílex e outras pedras quebradas (Margary, 1973). A grande variabilidade das estradas romanas se deve exatamente à disponibilidade ou não desses materiais. A partir do século II, placas de pedras maiores começaram a ser mais usadas, em especial nas cidades principais (Adam, 1994). Nas localidades nas quais se trabalhava o ferro, o resíduo da produção era usado na superfície das estradas servindo de mate- rial ligante das pedras e agregados, formando assim uma espécie de placa. Chevallier (1976) aponta que embora atualmente se observem superfícies de estradas romanas antigas recobertas com pedras não-conectadas, é provável que o tempo e o tráfego tenham retirado o material ligante. Investigações indicam que a espessura da camada de superfície variava de 5 a 7,5cm nos casos mais delgados, até situações em que se constata uma espessura variável, de 60cm no centro da via a poucos centímetros nas bordas. Espessuras maiores são encontradas próximas a pontes, sendo atribuídas ao preenchimento necessário para nivelar a estrada (Margary, 1973). Há vários casos de sucessivas camadas de recapeamento levando o pavimento a atingir cerca de 1 a 1,5m de espessura (Chevallier, 1976). A superfície possui ainda grande declividade a partir do centro, chegando a valores de caimento de 30cm para 4,5m de largura, ou seja, uma declividade superior a 6%. Das vias romanas, a mais conhecida de todas, a Via Ápia, foi a primeira a ser nomea- da em homenagem ao seu construtor, Appius Claudius, que a criou em 312 a.C., durante a segunda Guerra Samnita. O objetivo era ligar Roma a Cápua (195km), permitindo ao exército romano chegar rapidamente, durante o período não-invernoso, às áreas de Cam- pania e Samnium, retornando a Roma no inverno. A via atravessa os pântanos de Pontino por meio de um aterro de 28km construído sobre estrado de pranchas de madeira. Após o sucesso da Via Ápia, foi realizada uma série de outros projetos viários. A Figura 1.3(a) traz uma foto nos dias atuais da Via Ostiense que ligava Óstia a Roma; a Figura 1.3(b) mostra uma via urbana em Pompéia, no sul da Itália, onde entrou em erupção o vulcão Vesúvio em 79 d.C. Observa-se nessa foto que as vias eram pavimentadas com pedras 14 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros devidamente intervaladas para permitir a circulação dos veículos rodantes; as calçadas para pedestres utilizavam a mesma técnica. A partir da queda do Império Romano em 476 d.C., e durante os séculos seguintes, as novas nações européias fundadas perderam de vista a construção e a conservação das estradas. A França foi a primeira, desde os romanos, a reconhecer o efeito do transporte no comércio, dando importância à velocidade de viagem (Mascarenhas Neto, 1790). Carlos Magno, no final dos anos 700 e início dos anos 800, modernizou a França, seme- lhantemente aos romanos, em diversas frentes: educacional, cultural e também no que diz respeito ao progresso do comércio por meio de boas estradas (Bely, 2001). Masca- renhas Neto (1790) aponta os séculos X a XII como de pouco cuidado com os Caminhos Reais da França, sendo esse descuido uma das causas da decadência do comércio e das comodidades da Europa civilizada. O mesmo autor aponta uma mudança significativa no reinado de Felipe Augusto (1180-1223), a partir do qual a França passa a ter novamente a preocupação de construir novas estradas e conservá-las. O autor indica a legislação francesa pertinente ao longo dos anos até a data de sua obra, 1790. Aponta ainda que os ingleses, observando a forma como eram calçados os caminhos da França, conseguiram então construir as vias mais cômodas, duráveis e velozes da Europa, o que foi importante para o progresso da indústria e comércio do país. A partir da experiência praticada na Inglaterra, Escócia e França, e de sua própria experiência nas províncias de Portugal, Mascarenhas Neto (1790) apresenta um Tratado para construção de estradas, uma preciosa referência para o meio rodoviário. Destaca o autor a facilidade de se encontrar em todas as províncias do reino de então, na superfície ou em minas, o saibro, o tufo, terras calcárias e arenosas, podendo, assim, construir em Portugal estradas com menos despesas do que na Inglaterra e na França. Figura 1.3 Vias romanas (a) Via Ostiense, ligando Óstia a Roma (b) Via urbana em Pompéia, Itália 15Introdução Já à época havia uma grande preocupação com diversos aspectos hoje sabidamente importantes de se considerar para uma boa pavimentação (trechos extraídos de Masca- renhas Neto, 1790): l drenagem e abaulamento: “o convexo da superfície da estrada é necessário para que as águas, que chovem sobre ela, escorram mais facilmente para os fossos, por ser esta expedição mais conveniente à solidez da estrada”; l erosão: “quando o sítio não contém pedra, ou que ela não se consegue sem longo carreto, pode suprir-se formando os lados da estrada com um marachão de terra de grossura de quatro pés, na superfície do lado externo, formando uma escarpa; se devem semear as gramas ou outras quaisquer ervas, das que enlaçam as raízes”; l distância de transporte: “o carreto de terras, que faz a sua maior mão-de-obra”; l compactação: “é preciso calcar artificialmente as matérias da composição da estrada, por meio de rolos de ferro”; l sobrecarga: “devia ser proibido, que em nenhuma carroça de duas rodas se pudessem empregar mais de dois bois, ou de duas bestas, e desta forma se taxava a excessiva carga; liberdade para o número de forças vivas, empregadas nos carros de quatro rodas, ... peso então se reparte, e causa menos ruína”; l marcação: “todas as léguas devem estar assinaladas por meio de marcos de pedra”. O autor discorre ainda sobre temas como a importância de se ter na estrada em construção uma casa móvel com ferramentas, máquinas e mantimentos, e até sobre a disciplina de trabalho e a presença de um administrador (fiscal). É dedicado um capítulo específico à conservação das estradas no qual se coloca entre as obrigações “vigiar qual- quer pequeno estrago, que ou pelas chuvas, ou pelo trilho dos transportes, principia a formar-se no corpo da estrada, nos caixilhos, nos fossos e nos aquedutos”. Finalmente o autor discorre sobre os fundos específicos para construção e administração das estradas, reconhecendo a importância do pedágio em alguns casos: “A contribuição de Barreira é evidentemente o melhor meio para a construção das estradas, e como tal se tem es- tabelecido legitimamente na Inglaterra”; mas não em todos, “pela pouca povoação, ou pela pouca afluência de viajantes nacionais, e estrangeiros, a maior parte das estradas de Portugal não são suscetíveis de semelhante meio”. Na América Latina, merecem destaque as estradas construídas pelos incas, habitan- tes da região hoje ocupada pelo Equador, Peru, norte do Chile, oeste da Bolívia e noroes- te da Argentina. O alemão Alexander Von Humboldt, combinação de cientista e viajante que durante os anos de 1799 e 1804 realizou expedições científicas por várias partes da América do Sul, qualifica as estradas dos incas como “os mais úteis e estupendos trabalhos realizados pelo homem”. O império incaico se inicia em 1438, sendo invadido por Francisco Pizarro em 1532, quando cai sob o domínio espanhol. A avançada civili- zação inca construiu um sistema de estradas que abrangia terras hoje da Colômbia até o Chile e a Argentina, cobrindo a região árida do litoral, florestas, até grandes altitudes na Cordilheira dos Andes. Havia duas estradas principais correndo no sentido longitudinal: 18 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros estrada tinha um traçado que permitia a então impressionante velocidade de 20km/h das diligências. Muito além do seu percurso de 144km, a União e Indústria representa um marco na modernização da pavimentação e do país. Sua construção envolveu o le- vantamento de capital em Londres e no Rio de Janeiro. Da antiga estrada ainda restam pontes e construções, incluindo o Museu Rodoviário, onde se pode aprender mais sobre a história da estrada em questão e do rodoviarismo brasileiro. A estrada original está hoje alterada e absorvida em alguns trechos pela BR-040/RJ. Durante o Império (1822-1889) foram poucos os desenvolvimentos nos transportes do Brasil, principalmente o transporte rodoviário. No início do século XX, havia no país 500km de estradas com revestimento de macadame hidráulico ou variações, sendo o tráfego restrito a veículos de tração animal (Prego, 2001). Em 1896 veio da Europa para o Brasil o primeiro veículo de carga. Em 1903 foram licenciados os primeiros carros particulares e em 1906 foi criado o Ministério da Viação e Obras Públicas. Em 1909 o automóvel Ford modelo T foi lançado nos Estados Unidos por Henry Ford, sendo a Ford Motor Company instalada no Brasil em 1919. Em 1916 foi realizado o I Congresso Na- cional de Estradas de Rodagem no Rio de Janeiro. Em 1928 foi inaugurada pelo presidente Washington Luiz a Rodovia Rio-São Paulo, com 506km de extensão, representando um marco da nova política rodoviária federal. Em 1949, quando da entrega da pavimentação de mais um trecho da que era conhecida como BR-2, a rodovia passou a se chamar Presidente Dutra. Também em 1928 foi inau- gurada pelo presidente a Rio-Petrópolis. Destaca-se em 1937 a criação, pelo presidente Getúlio Vargas, do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), subordinado ao Ministério de Viação e Obras Públicas. Na década de 1940 observou-se um avanço de pavimentação fruto da tecnolo- gia desenvolvida durante a 2ª Guerra Mundial. Em 1942, houve o contato de engenhei- ros brasileiros com engenheiros norte-americanos que construíram pistas de aeroportos e estradas de acesso durante a guerra utilizando o então recém-desenvolvido ensaio Figura 1.6 Estrada União e Indústria – foto à época de sua construção (Concer, 1997) 19Introdução California Bearing Ratio (CBR). Neste ano o Brasil possuía apenas 1.300km de rodovias pavimentadas, uma das menores extensões da América Latina. O grande impulso na construção rodoviária brasileira ocorreu nas décadas de 1940 e 1950, graças à criação do Fundo Rodoviário Nacional (FRN) em 1946, oriundo do im- posto sobre combustíveis líquidos. Destaque-se ainda a criação da Petrobras em 1953. O ano de 1950 foi destacado por Prego (2001) como o início da execução de pavimen- tos em escala industrial e da organização de grandes firmas construtoras. Anteriormente, embora já existisse o Laboratório Central do DNER, não havia ainda procedimentos amplamente aceitos para a aplicação das tecnologias rodoviárias. Isto tanto é verdadeiro que a pavimentação da Presidente Dutra, em 1950, foi feita sem estudo geotécnico, com espessuras constantes de 35cm, sendo 20cm de base de macadame hidráulico e 15cm de um revestimento de macadame betuminoso por penetração dosado pela regra “a quantidade de ligante é a que o agregado pede”. Em alguns trechos se adotou pavi- mento de concreto de cimento Portland. Registre-se, contudo, já nesta obra os esforços de alguns engenheiros para implantação de métodos de projeto e controle. Na década de 1950 foi feito um programa de melhoria das estradas vicinais, incluindo a abertura e melhoramento de estradas no Nordeste como forma de aliviar a precária situação dessa região castigada por secas periódicas. Em 1955 entrou em funcionamento a fábrica de asfalto da Refinaria Presidente Bernardes da Petrobras, com capacidade de 116.000t/ ano. Em 1956, a indústria automobilística foi implantada no país. O governo de Juscelino Kubitschek (1956-1961) impulsionou o rodoviarismo aumentando sobremaneira a área pavimentada do país. Em 1958 e 1959, foram criados, respectivamente, o Instituto de Pesquisas Rodoviárias (IPR), no âmbito do CNPq, atuando em colaboração com o DNER, e a Associação Brasileira de Pavimentação (ABPv). Brasília foi inaugurada em 1960. Durante o governo militar (1964-1984), entre os projetos de estradas de destaque estão a Rodovia Transamazônica e a Ponte Rio-Niterói. Em 1985, o Brasil contava com aproximadamente 110.000km de rodovias pavimentadas, saltando em 1993 para apro- ximadamente 133.000km, conforme indica a evolução da rede rodoviária ilustrada na Tabela 1.1, que não inclui a rede viária municipal, responsável pela grande malha não-pa- vimentada no país. Números de 2005 apontam 1.400.000km de rodovias não-pavimen- tadas (federais, estaduais e municipais) e 196.000km de rodovias pavimentadas, sendo 58.000km federais, 115.000km estaduais e 23.000km municipais. Esse percentual (de cerca de 10% de vias pavimentadas) contrasta com um percentual nos Estados Unidos e na Europa de mais de 50% e de uma média na América do Sul superior a 20%. Para ilustrar o atraso do país em relação aos investimentos na área de infra-estrutura, principalmente na pavimentação, em 1998 o consumo de asfalto por ano nos Estados Unidos era de 27 milhões de toneladas, tendo ultrapassado 33 milhões em 2005. No Brasil, somente nos últimos 2 anos é que este consumo retomou a marca de 1998 de cerca de 2 milhões de toneladas por ano. Levando-se em consideração que os dois paí- ses têm áreas semelhantes, de 9,8 e 8,5 milhões de km2, respectivamente, fica clara a condição precária de desenvolvimento do país neste aspecto. 20 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros O programa de concessões no país iniciou-se em 1996 e essas vêm apresentando qualidade superior quando comparadas às vias não-concessionadas, numa clara indica- ção de que há tecnologia no país para produção de vias duráveis e de grande conforto ao rolamento. Em 2007 a malha concedida nas esferas federais, estaduais e municipais era da ordem de 9.500 km. 1.3 SITUAÇÃO ATUAL DA PAVIMENTAÇÃO NO BRASIL Levantamentos recorrentes da Confederação Nacional do Transporte – CNT têm conside- rado a grande maioria dos pavimentos do Brasil de baixo conforto ao rolamento, incluindo muitos trechos concessionados da malha federal. Estima-se de 1 a 2 bilhões de reais, por ano, para manutenção das rodovias federais. Acredita-se que seriam necessários R$ 10 bilhões para recuperação de toda a malha viária federal. Nas últimas décadas, o investi- mento em infra-estrutura rodoviária se encontra bem aquém das necessidades do país, havendo uma crescente insatisfação do setor produtivo com esse nível de investimento. Observa-se que os bens produzidos no país podem ser mais competitivos na fase de produ- ção, mas perdem competitividade, notadamente, no quesito infra-estrutura de transportes, devido a uma matriz modal deficiente, onde as estradas (principal meio de escoamento da produção nacional) encontram-se em estado tal que não são capazes de atender as ne- cessidades de transporte de carga nacionais. Essa realidade nos torna pouco competitivos no mercado exterior e cria uma situação econômica nacional insustentável. Segundo dados do Geipot, 2001, aproximadamente 60% do transporte de cargas realizado no Brasil é rodoviário. O modal ferroviário responde por 21%, o aquaviário por Ano FEDERAL ESTADUAL Pavimentada Não- pavimentada Total Pavimentada Não- pavimentada Total 1970 24.146 27.394 51.540 24.431 105.040 129.471 1975 40.190 28.774 68.964 20.641 86.320 106.961 1980 39.685 19.480 59.165 41.612 105.756 147.368 1985 46.455 14.410 60.865 63.084 100.903 163.987 1990 50.310 13.417 63.727 78.284 110.769 189.053 1993 51.612 13.783 65.395 81.765 110.773 192.538 2003 57.143 14.049 71.192 84.352 111.410 195.762 2005 58.149 14.651 72.800 98.377 109.963 208.340 2007 61.304 13.636 74.940 106.548 113.451 219.999 Fonte: Ministério dos Transportes - http://www.transportes.gov.br/bit/inrodo.htm TABELA 1.1 EVOLUÇÃO DA REDE RODOVIáRIA FEDERAL E ESTADUAL (kM) 23Introdução cadeia estão as universidades, atuando em três vertentes fundamentais: (i) ensino, por meio da formação de pessoal; (ii) pesquisa, através do avanço do conhecimento e apro- fundamento do entendimento dos fenômenos que regem o comportamento dos materiais de pavimentação e dos pavimentos em serviço; (iii) extensão, por meio da prestação de serviços não-convencionais para solução de problemas específicos. Esses três aspectos – pessoal, conhecimento, serviços especializados – são vitais para uma eficiente cadeia produtiva. No que diz respeito à formação de pessoal, o país é hoje ainda carente de bibliografia consolidada e didática que apresente os conceitos fundamentais da área de pavimentação, em particular dos revestimentos asfálticos. Espera-se que a presente iniciativa contribua para a formação de uma massa crítica em todo o país de modo a possibilitar discussões e ações coordenadas para a pesquisa e o desenvolvimento das diversas tecnologias de pavimentação asfáltica. 24 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros BIBLIOGRAFIA CITADA E CONSULTADA ADAM, J-P. Roman building: materials and techniques. London: B.T. Batsford, 1994. BELY, L. The history of France. Paris: Éditions Jean-Paul Gisserot, 2001. BITTENCOURT, E.R. Caminhos e estradas na geografia dos transportes. Rio de Janeiro: Editora Rodovia, 1958. BOHONG, J. In the footsteps of Marco Polo. 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Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros Índice de figuras e tabelas 1 intrOduÇÃO Figura 1.1 Estruturas de pavimentos 10 Figura 1.2 Ilustração do sistema de camadas de um pavimento e tensões solicitantes (Albernaz, 1997) 10 Figura 1.3 Vias romanas 14 Figura 1.4 Estrada do Mar (História das rodovias, 2004) 16 Figura 1.5 Resquícios do Caminho do Ouro ou Estrada Real e pavimentação urbana em Paraty, RJ 17 Figura 1.6 Estrada União e Indústria – foto à época de sua construção (Concer, 1997) 18 Tabela 1.1 Evolução da rede rodoviária federal e estadual (km) 20 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros carga de partícula, 86 desemulsibilidade, 89 determinação do pH, 92 10% de finos, 134, 139, 140 efeito do calor e do ar, 49 equivalente de areia, 132, 133, 153 espuma, 53 estabilidade à estocagem, 67, 72 flexão, 291, 303 mancha de areia, 430, 431, 432 pêndulo britânico, 430, 431 peneiração, 88 penetração, 42 placa, 266 ponto de amolecimento, 48 ponto de fulgor, 52, 53 ponto de ruptura Fraass, 54, 55 recuperação elástica por torção, 78, 79 resíduo por destilação, 90, 91 resíduo por evaporação, 90 sanidade, 143, 144 Schulze-Breuer and Ruck, 188, 271, 272, 273 sedimentação, 87 separação de fases, 72, 73 solubilidade, 49, 50 tenacidade, 73, 74, 75 tração direta, 108, 109 tração indireta, 308 Treton, 137, 138 viscosidade, 43, 45, 46, 91 envelhecimento, 49, 50, 51, 52, 108 escória de aciaria, 119, 355 escória de alto-forno, 119 escorregamento, 419, 420 especificação brasileira de asfalto diluído, 96, 97 especificação brasileira de emulsões asfálticas catiônicas, 84 especificação brasileira de emulsões asfálticas modificadas por polímero, 94, 95 especificação de emulsões asfál- ticas para lama asfáltica, 85 especificações para cimento asfáltico de petróleo, 60 espuma de asfalto, 53, 192, 474 estabilidade, 67, 72, 92, 121, 132, 222, 223, 288 estocagem, 33, 36, 37, 38, 67, 72, 376, 384 estufa de filme fino rotativo, 50, 51 estufa de película fina plana, 50, 51 EVA, 66, 67, 68 expressão de Duriez, 255 exsudação, 415, 416, 420 F fadiga, 288, 311, 312, 313, 315, 316, 445 feldspato, 117, 119 fendas, 117, 119 fibras, 172, 252 fíler, 120, 160 filtro de mangas, 380 fluência, 106, 222, 318 fluxo paralelo, 379, 383 forma dos agregados, 141, 142, 172 fórmula de Vogt, 254 fragilidade, 73 fresadoras, 189, 192 fresagem, 188, 190, 191, 468 fundação, 337 FWD, 445, 448, 450, 451, 452 G gabro, 118, 119 GB, 176, 179, 180 gel, 28, 30, 31 geogrelhas, 471 geossintéticos, 469 geotêxteis, 469, 470 gerência, 403, 413, 441 gnaisse, 117, 118, 362 graduação, 122, 123, 131, 159, 161, 169, 172, 183, 229, 264, 323 graduação aberta, 122, 159 graduação com intervalo, 172 graduação densa, 122, 159 graduação descontínua, 159 graduação do agregado, 159 graduação uniforme, 123 gráfico de Heukelom, 56, 57 granito, 117, 118, 119 grau de compactação, 389 grau de desempenho, 101, 259 grumos, 88, 89, 132, 213, 216 H hidrocarbonetos, 25, 27, 30, 33, 37 hidroplanagem, 429, 433 histórico, 11, 16 Hveem, 50, 291, 346 I IBP, 70, 80, 99, 291 IFI, 434 IGG, 415, 424, 427, 428, 429 IGI, 427, 428 impacto, 72, 127, 128, 205, 206, 448 imprimação, 97, 414 índice de atrito internacional, 434 índice de degradação após compactação Marshall, 139, 140 índice de degradação após compactação Proctor, 137 índice de degradação Washington, 136 índice de forma, 141, 264 índice de gravidade global, 415, 424, 428 índice de gravidade individual, 427, 428 índice de irregularidade internacional, 407 índice de penetração, 55, 56 índice de suporte Califórnia, 342 índice de susceptibilidade térmica, 41 IRI, 407, 408, 413 irregularidade, 404, 405, 407, 408, 409, 410, 411, 412, 413 irregularidade longitudinal, 407, 410 J juntas, 76, 469, 472 Índice remissivo de termos L lama asfáltica, 85, 185, 186, 187, 269, 277, 397 laterita, 119, 355, 362 ligantes asfálticos modificados com polímeros, 59, 63, 69, 473 limpeza, 132, 167, 386 Lottman, 143 LWT, 185, 187, 197, 198, 269, 270, 271, 275 M macadame betuminoso, 194, 195, 352 macadame hidráulico, 352, 353, 357 macadame seco, 353, 357, 358 macromoléculas, 59 macrotextura, 430, 432, 433 maltenos, 27, 30, 68 manutenção, 406, 407, 413, 441 manutenção preventiva, 406, 407, 441 massa específica, 53, 54, 144, 145, 148, 149, 237, 389, 390, 443 massa específica aparente, 146, 207, 208, 209 massa específica efetiva, 146, 211 massa específica máxima medida, 209, 211, 214 massa específica máxima teórica, 209 massa específica real, 145 materiais asfálticos, 10, 352 materiais estabilizados granulometricamente, 358 material de enchimento, 120, 185, 358 matriz pétrea asfáltica, 159, 168 Mecânica dos Pavimentos, 10, 339, 453 megatextura, 430 método Marshall, 205, 217, 227, 228 metodologia MCT, 359, 360, 361 microrrevestimento, 186, 269, 274, 397 microtextura, 430, 431 mistura asfáltica, 26, 157, 205, 373 misturas asfálticas drenantes, 179 módulo complexo, 104, 303, 305, 306 módulo de resiliência, 291, 294, 296, 297, 300, 301, 345, 346, 348, 349 módulo de rigidez, 106 módulo dinâmico, 304, 306 multidistribuidor, 395 O ondulações transversais, 415 osmometria por pressão de vapor, 28 oxidação, 34, 50 P panela, 415, 416, 422, 427 parafinas, 33, 58 partículas alongadas e achatadas, 150, 152, 153 PAV, 108 pavimentação, 10, 20, 25, 373, 403 pavimentos asfálticos, 9, 10, 337, 338, 365, 366, 367, 368, 441 pavimentos de concreto de cimento Portland, 9, 338 pavimentos flexíveis, 337, 415 pavimentos rígidos, 337 pedregulhos, 115, 116 pedreira, 124, 126 peneiramento, 88, 121, 122, 125 peneiras, dimensões, 122 penetração, 10, 42, 43, 55, 56, 58, 194, 343, 393, 443 penetrômetro de cone dinâmico, 345 percolação, 159, 165 perda ao choque, 137, 138 perda por umidade induzida, 328 perfilômetro, 408, 409 permeabilidade, 165, 166, 183 petróleo, 25, 33, 96 PG, 101, 102, 103, 259, 260 pH, 86, 92 pintura de ligação, 414, 420, 422 plastômeros, 65, 68 PMF, 183, 184, 253, 255 pó, 65, 76, 120, 132, 195, 198, 380 pó de pedra, 120, 184, 274 polimento, 117, 421, 433 ponto de amolecimento, 33, 48, 55, 100 ponto de amolecimento anel e bola, 48 pré-misturado, 10, 385, 468, 472 processo estocável, 76 processo seco, 76, 78, 80 processo úmido, 76 produção de asfalto, 27, 35, 36, 37, 38 propriedades físicas, 41, 126, 129 Q QI, 412, 413 quarteamento, 131, 132 quartzito, 118, 119 quartzo, 117, 118, 119 quociente de irregularidade, 412, 413 R raio de curvatura, 446, 447, 449, 454 RASF, 37, 178 recapeamento, 441, 468, 469, 470, 471, 472 reciclado, 116, 119, 261, 352, 355 reciclagem, 53, 99, 119, 188, 190, 191, 352, 441, 473, 474 reciclagem em usina, 191 reciclagem in situ, 191, 192, 474 reconstrução, 22, 406, 441 recuperação elástica, 69, 70, 71, 78, 79, 80, 300, 472 refino do petróleo, 33, 35, 36, 37, 38, 39 reforço, 9, 337, 339, 342, 352, 365, 424, 441, 453, 468 rejeitos, 352 remendo, 416, 422 reologia, 30, 259 reômetro de cisalhamento dinâmico, 103, 104 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros reômetro de fluência em viga, 103, 106 reperfilagem, 467, 468 resíduo, 34, 75, 87, 89, 90, 91, 120, 178, 355 resíduo de vácuo, 34, 36 resinas, 28, 30 resistência, 67, 133, 143, 150, 165, 176, 251, 302, 308, 327, 342, 351, 431 resistência à abrasão, 133, 134, 153, 264, 269 resistência à deformação permanente, 67, 150, 165, 179 resistência à fadiga, 67, 179 resistência à tração estática, 249, 288, 308 resistência à tração retida, 251 resistência ao atrito, 119, 140 resistência ao trincamento por fadiga, 178, 315 ressonância nuclear magnética, 28, 72 restauração, 176, 185, 188, 406, 407, 413, 441, 442, 463, 466, 467, 468 retorno elástico, 68, 70, 79 retroanálise, 452, 453, 454, 455, 456, 457 revestimento asfáltico drenante, 165 revestimentos asfálticos, 10, 157, 164, 205, 373, 473 revestimentos delgados, 165, 179, 473 RNM, 28, 72 rochas ígneas, 116, 117, 118 rochas metamórficas, 116 rochas sedimentares, 116 rolagem, 206, 390, 391, 392, 393 rolo compactador, 390, 391, 392, 393 rolos compactadores estáticos, 390 rolos compactadores vibratórios, 391 rolos de pneus, 390 RTFOT, 50, 51, 103, 108 ruído, 165, 172, 179, 435, 436, 437 ruptura da emulsão, 87, 92 RV, 36, 103 S SAMI, 472 SARA, 27, 28, 29 saturados, 27, 28, 30, 32 Saybolt-Furol, 46, 91, 219 SBR, 66, 92, 94 SBS, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 95 Schellenberg, 252 secador, 377, 378, 379, 380, 383 secador de contrafluxo, 379 secador de fluxo paralelo, 379, 383 segmentos homogêneos, 463, 464, 465, 466 segregação, 120, 123, 130, 172, 386, 393, 423 segurança, 52, 97, 100, 403, 429 selagem de trincas, 466, 467 serventia, 404, 405, 406, 407, 409, 441 SHRP, 32, 100, 102, 120, 123, 150, 229, 230 silos frios, 377, 378 silos quentes, 381, 382 simuladores de laboratório, 317 simuladores de tráfego, 321, 457, 458, 459 sintético, 62, 134 SMA, 161, 168, 169, 170, 171, 172, 249, 250, 251, 252 sol, 30, 31 solo arenoso fino laterítico, 354, 360 solo-agregado, 358, 359 solo-areia, 354, 359 solo-brita descontínuo, 354, 359 solo-cal, 352, 356, 364 solo-cimento, 351, 352, 356, 363, 364 sub-base, 9, 337, 339, 342, 352 Superpave, 100, 103, 229, 232, 233, 236, 259 suscetibilidade térmica, 41, 55, 56 t tamanho máximo, 120, 131, 230 tamanho nominal máximo, 120, 164 teor de argila, 153 teor de asfalto, 162, 221, 224, 226, 234 teor de parafinas, 33, 58 teor de sílica, 119 termoplásticos, 62, 63, 64 textura superficial, 140, 166, 435 TFOT, 49, 50, 51 tipos de ligantes asfálticos, 40, 41 tipos de modificadores, 65 tipos de rochas, 118 transporte, 11, 12, 14, 18, 20, 384 tratamento superficial duplo, 192, 263, 395 tratamento superficial primário, 193, 195 tratamento superficial simples, 192, 194, 196, 263, 400 tratamento superficial triplo, 192, 263, 395 tratamentos superficiais, 180, 191, 193, 194, 393 triaxial com carregamento repetido, 317, 347, 348 trincamento, 9, 230, 350, 361, 406, 445, 469 trincamento por fadiga, 9, 150, 230, 315 trincas, 311, 354, 356, 415, 417, 418, 425, 467, 469, 472, 473 U usina asfáltica por batelada, 374, 381, 382 usina contínua, 383 usina de asfalto, 374 usina de produção, 374, 381, 382 usina gravimétrica, 374, 381 usinas asfálticas, 373, 379, 384 V valor de resistência à derrapagem, 172, 429, 430, 431 valor de serventia atual, 404, 406 vaso de envelhecimento sob pressão, 108 vibroacabadora de esteiras, 388 vibroacabadora de pneus, 387 Índice remissivo das bibliografias ASTM (1986) ASTM C496, 332 ASTM (1993) ASTM C 1252, 282 ASTM (1994) ASTM D5002, 282 ASTM (1995) ASTM D1856, 282 ASTM (1997) ASTM D5, 111 ASTM (1998) ASTM C702, 154 ASTM (1999) ASTM D4791, 154 ASTM (2000) ASTM D2041, 282 ASTM (2000) ASTM D2726, 282 ASTM (2000) ASTM D 1075-96, 154 ASTM (2000) ASTM D 4791-99, 282 ASTM (2000) ASTM D244, 111 ASTM (2000) ASTM D5840, 111 ASTM (2000) ASTM D5976, 111 ASTM (2000) ASTM D6521, 111 ASTM (2001) ASTM D2042, 111 ASTM (2001) ASTM D2170, 112 ASTM (2001) ASTM D2171, 112 ASTM (2001) ASTM D2172, 282 ASTM (2001) ASTM D4124, 112 ASTM (2001) ASTM D5581, 282 ASTM (2001) ASTM D5801, 112 ASTM (2001) ASTM D5841, 111 ASTM (2001) ASTM D6648, 112 ASTM (2001) ASTM E 965-96, 438 ASTM (2002) ASTM D 1754/97, 112 ASTM (2002) ASTM D1188, 282 ASTM (2002) ASTM D4402, 112 ASTM (2002) ASTM D6723, 112 ASTM (2002) ASTM D6816, 112 ASTM (2003) ASTM D3497-79, 332 ASTM (2003a) ASTM E 303-93 S, 438 ASTM (2004) ASTM D2872, 111 ASTM (2004) ASTM D6084, 112 ASTM (2004) ASTM D7175, 112 ASTM (2005) ASTM C 125, 154 ASTM C127, 154 ASTM C128, 282 ASTM D 113, 111 ASTM D 2007, 111 ASTM D 270, 111 ASTM D 36, 111 ASTM D 5329, 112 ASTM D 5858, 461 ASTM D 88, 111 ASTM D 92, 112 ASTM D 95, 111 ASTM D4748-98, 461 ASTM E102, 112 ASTM(2002) ASTM D402, 112 b Balbo, J.T. (1993), 369 Balbo, J.T. (2000), 332 Barksdale (1971), 332 Beligni, M., Villibor, D.F. e Cincer- re, J.R. (2000), 200 Bely, L. (2001), 24 Benevides, S.A.S. (2000), 332 Benkelman, A.C.; Kingham, R.I. e Fang, H.Y. (1962), 369 Bernucci, L.L.B. (1995), 369 Bernucci, L.B.; Leite, L.M. e Mou- ra, E. (2002), 332 Bertollo, S.A.M. (2003), 112 Bertollo, S.A.M., Bernucci, L.B., Fernandes, J.L. e Leite, L.M. (2003), 112 Bittencourt, E.R. (1958), 24 Bohong, J. (1989), 24 Bonfim, V. (2000), 200 Bonnaure, F., Gest, G., Gravois, A. e Uge, P. (1977), 332 Boscov, M.E.G. (1987), 369 Bottin Filho, I.A. (1997), 332 Bottura, E.J. (1998), 438 Brito, L.A.T (2006), 333 Brosseaud, Y. (2002), 438 Brosseaud, Y. (2002a), 200 Brosseaud, Y. (2002b), 201 Brosseaud, Y., Bogdanski, B., Car- ré, D., (2003), 201 Brosseaud, Y., Delorme, J-L., Hier- naux, R.(1993), 201 Buchanan, M.S.; Brown, E.R. (2001), 282 Bukowski, J.R. (1997), 282 C Cabral, G.L.L. (2005), 154 Camacho, J. (2002), 369 Carey Jr., W.N. e Irick, P.E. (1960), 438 Carey Jr., W.N.; Huckins, H.C. e Leathers, R.C. (1962), 438 Carneiro, F.L. (1943), 333 Carneiro, F.B.L.(1965), 461 Carpenter, S.H.; K.A. Ghuzlan, e S. Shen (2003) , 333 Castelo Branco, V.T.F., Aragão, F.T.S. e Soares, J.B. (2004), 282 Castro Neto, A.M. (1996), 282 Castro Neto, A.M. (2000), 282 Castro, C.A.A. (2003), 112 Centro de Estudios de Carreteras (1986), 333 Ceratti, J.A.P. (1991), 369 Chevallier, R. (1976), 24 Christensen, R.M. (1982), 333 CNT (2004), 333 Coelho, W. e Sória, M.H.A. (1992), 282 COMITEE ON TROPICAL SOILS OF ISSMFE (1985), 369 Concer (1997), 24 Cordeiro, W.R. (2006), 201 Corté, J.-F. (2001), 201 Costa, C.A. (1986), 201 Croney, D. (1977), 438 Cundill, M.A. (1991), 438 D DAER/RS-EL 108/01, 282 Dama, M.A. (2003), 112 Daniel, J.S. e Y.R. Kim (2002), 333 Daniel, J.S. e Y.R. Kim e Lee, H.J. (1998), 333 DERBA (1985), 201 DER-BA ES P 23/00, 201 DER-PR (1991), 402 DER-SP (1991), 369 Dijk, W.V. (1975), 333 DNC (1993), 112 DNC 733/1997 (1997), 112 DNER (1979) DNER PRO-10/79, 461 DNER (1979) DNER PRO-11/79, 461 DNER (1985) DNER PRO- 159/85, 461 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros DNER (1994), 112 DNER (1994) DNER-ME 138/94, 333 DNER (1994) DNER-IE 006/94, 154 DNER (1994) DNER-ME 053/94, 154 DNER (1994) DNER-ME 061/94, 461 DNER (1994) DNER-ME 063/94, 112 DNER (1994) DNER-ME 078/94, 154 DNER (1994) DNER-ME 086/94, 154 DNER (1994) DNER-ME 089/94, 154 DNER (1994) DNER-ME 093/94, 154 DNER (1994) DNER-ME 107/94, 282 DNER (1994) DNER-ME 117/94, 282 DNER (1994) DNER-ME 133/94, 333, DNER (1994) DNER-ME 222/94, 154 DNER (1994) DNER-ME 24/94, 461 DNER (1994) DNER-PRO 08/94, 438 DNER (1994) DNER-PRO 269/94, 461 DNER (1994a) DNER-PRO 164/94, 438 DNER (1994b) DNER ME 228/94, 370 DNER (1994b) DNER-PRO 182/94, 438 DNER (1994c) DNER ME 256/94, 370 DNER (1994c) DNER-PRO 229/94, 438 DNER (1994d) DNER ME 258/94, 370 DNER (1995) DNER-EM 035/95, 154 DNER (1995) DNER-ME 043/95, 282 DNER (1995) DNER-ME 084/95, 155 DNER (1996), 113 DNER (1996) DNER-ME 193/96, 283 DNER (1996) DNER-PRO 199/96, 155 DNER (1996) DNER-PRO 273/96, 461 DNER (1997), 283, 402 DNER (1997) DNER ME 367/97, 155 DNER (1997) DNER-ES 308/97, 201 DNER (1997) DNER-ES 309/97, 201 DNER (1997) DNER-ES 310/97, 201 DNER (1997) DNER-ES 311/97, 201 DNER (1997) DNER-ES 312/97, 201 DNER (1997) DNER-ES 313/97, 201 DNER (1997) DNER-ES 314/97, 201 DNER (1997) DNER-ES 317/97, 201 DNER (1997) DNER-ES 318/97, 201 DNER (1997) DNER-ES 319/97, 201 DNER (1997) DNER-ES 320/97, 201 DNER (1997) DNER-ME 054/97, 155 DNER (1997) DNER-ME 153/97, 283 DNER (1997) DNER-ME 197/97, 155 DNER (1997) DNER-PRO 120/97, 155 DNER (1997c) DNER ES 301/97, 370 DNER (1997d) DNER ES 303/97, 370 DNER (1997e) DNER ES 304/97, 370 DNER (1997f) DNER ES 305/97, 370 DNER (1997g) DNER ME 254/97, 370 DNER (1998), 113, 283 DNER (1998) DNER-ME 035/98, 155 DNER (1998) DNER-ME 081/98, 155 DNER (1998) DNER-ME 083/98, 155 DNER (1998) DNER-ME 096/98, 155 DNER (1999) DNER-ES 386/99, 201 DNER (1999) DNER-ES 387/99, 201 DNER (1999) DNER-ES 388/99, 475 DNER (1999) DNER-ES 389/99, 202 DNER (1999) DNER-ES 390/99, 202 DNER (1999) DNER-ME 382/99, 201 DNER (1999) DNER-ME 383/99, 333 DNER (1999) DNER-ME 397/99, 155 DNER (1999) DNER-ME 398/99, 155 DNER (1999) DNER-ME 399/99, 155 DNER (1999) DNER-ME 400/99, 155 DNER (1999) DNER-ME 401/99, 155 DNIT (2003) DNIT 005-TER, 439 DNIT (2003) DNIT 006-PRO, 439 DNIT (2003c) DNIT 009-PRO, 439 DNIT (2004) DNIT 031/04-ES, 155 DNIT (2005), 155 DNIT (2005) DNIT 034/05-ES, 202 DNIT (2005) DNIT 035/05-ES, 202 DNIT (2006), 370 DNIT(2005) DNIT 032/05-ES, 202 DNIT(2005) DNIT 033/05-ES, 202 Índice remissivo das bibliografias Duque Neto, F.S, (2004), 202 Duque Neto, F.S., Motta, L.M.G. e Leite, L.F.M. (2004), 202 E EN 12591 (2000), 113 EN 12593 (2000), 113 EN 12697-5 (2002), 283 Epps, Jª., Sebaaly, P.E., Penaran- da, J., Maher, M.R. Mccann, M.B. e Hand, A.J. (2000), 333 Epps, J.A. e C.L. Monismith (1969), 333 Espírito Santo, N.R. e Reis, R.M. (1994), 283 f Falcão, M.F.B. e Soares, J.B. (2002), 333 Fernandes Jr., J.L. e Barbosa, R.E. (2000), 439 Fernandes, C.G. (2004), 155 Ferry, J.D. (1980), 333 FHWA (1994), 283 FHWA (1995), 283 Finn, F.N., Monismith, C.L. e Makevich, N.J. (1983), 334 Fonseca, O.A. (1995), 334 Fortes, R.M. e Nogami, J.S. (1991), 370 Francken, L.; Eustacchio, E.; Isacsson, U e Partl, M.N. (1997), 283 Francken, L. e Partl, M.N. (1996), 334 Fritzen, M.A (2005), 202 g GEIPOT (1981), 24, 439 Ghuzlan, K.A. e Carpenter, S.H. (2000), 334 Gillespie, T.D.; Sayers, M.W. e Segel, L. (1980), 439 Girdler, R.B. (1965), 113 Godoy, H. (1997), 370 Godoy, H. ; e Bernucci, L.L.B. (2002), 370 Gonçalves, F.P., Ceratti, J.A.P. (1998), 461 Gontijo, P.R.A. (1984), 402 Goodrich, J.L. (1991), 334 Gouveia, L.T. (2002), 155 Guimarães, A.C.R. e Motta, L.M.G. (2000), 155 H Haas, R. Hudson, W.R e Za- niewski, J. (1994), 439 Hafez, I.H. e Witczak, M.W. (1995), 283 Hagen, V.W. (1955), 24 Harman, T.; Bukowski, J.R.; Mou- tier, F.; Huber, G.; McGennis, R. (2002), 283 Hawkes, I. e Mellor, M. (1970), 334 Heide J.P.J. e J.C. Nicholls (2003), 283 Henry, J. (2000), 439 Heukelom, W. (1969), 113 Hill, J.F. (1973), 334 Hinrichsen, J. (2001), 283 História das Rodovias (2004), 24 Hondros, G. (1959), 334 Huang, Y.H. (1993), 334 Huang, Y.H. (2003), 461 Hunter, R.N. (2000), 113 Hveem, F. N (1955), 334 Hveem, F. N.; Zube, E.; Bridges, R.; Forsyth, R. (1963), 113 I IA (Instituto do Asfalto, versão em português) (2001), 113 IBP (1999), 113 Instituto do Asfalto (1989), 283 IPR (1998), 155 ISSA (2001), 202 ISSA (2005), 202 ISSA (2005a), 202 ISSA TB-100 (1990), 284 ISSA TB-109 (1990), 284 ISSA TB-114 (1990), 284 ISSA TB-145 (1989), 283 J Jackson, N.M. e Czor, L.J. (2003), 284 Jooste, F.J.; A. Taute; B.M.J.A. Verhaeeghe; A.T. Visser e O.A. Myburgh (2000), 284 K Kandhal, P.S. e Koehler, W.S. (1985), 284 Kandhal, P.S. e Brown, E.R. (1990), 284 Khandal, P. e Foo, K.Y. (1997), 284 Kim, Y.R. e Y.C. Lee (1995), 334 Kim, Y.R., H.J. Lee e D.N. Little (1997), 334 Kim, Y.R.; D.N. Little e F.C. Ben- son (1990)’’, 334 Kleyn, E. G. (1975), 370 Klumb, R.H. (1872), 24 l Lama, R.D. e Vutukuri, V.S. (1978), 334 Láo, V.L.E.S.T. (2004), 439 Láo, V.L.E.S.T. e Motta, L.M.G. (2004), 439 Larsen, J. (1985), 202 LCPC (1976), 113 LCPC (1989), 402 Lee, H.J. e Kim, Y.R. (1998), 334 Leite, L.F.M (1999), 113 Leite, L.F.M (2003), 113 Leite, L.F.M. & Tonial, I.A. (1994), 113 Leite, L.F.M., Silva, P., Edel, G., Motta, L.M. e Nascimento L. (2003), 113 Lentz, R.W. and Baladi, G.Y. (1980), 370 Liberatori, L.A. (2000), 113 Little, D.N.; R.L. Lytton; D. Willia- ms e R.Y. Kim (1999)’’, 334 Livneh, M (1989), 371 Loureiro, T.G. (2003), 334 Lovato, R.S. (2004), 371 Love, A.E.H. (1944), 334 Luong, M.P. (1990), 334 ç “e º “ e ó e Ve Soo CM Des. e as , e e e t. e as e “4 o » e “q “q > o ts, ºC. . “a. q º e. Ss. & ºs ” o o o e . o e . = e p e Es “ e. “oe a > » ? ASZea ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS EMPRESAS DISTRIBUIDORAS DE ASFALTOS  AVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA « Formação Básica para Engenheiros . Liedi Bariani Bernucci Laura Maria Goretti da Motta Jorge Augusto Pereira Ceratti Jorge Barbosa Soares Curriculo resumido dos professores do PROASFALTO: Laura Maria Goretti da Motta Engenheira Civil (1976), pela Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Mestre em Engenharia Civil (1979), pela Coordenação dos Programas de Pós-graduação em Engenharia (COPPE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e Doutora pela COPPE/UFRJ, 1991. Professora Adjunta do Programa de Engenharia Civil da COPPE/UFRJ desde 1984. Coordena desde 1994 o Setor de Pavimentos do Laboratório de Geotecnia da COPPE. E membro da Comissão de Asfaltos do Instituto Brasileiro do Petróleo e Gás. Possui diversos trabalhos publicados no Brasil e exterior. Já orientou mais de 50 mestres e doutores. Já atuou em mais de 40 projetos de cooperação com empresas e órgãos do setor de pavimentação. Liedi Bariani Bernuccei Engenheira Civil pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (1981), especialização no Instituto de Geotécnica da Escola Politécnica Federal de Zurique na Suíça (1984 e 1985), Mestre em Engenharia de Solos pelo Departamento de Estruturas e Geotécnica da EPUSP (1987), estágio de Doutoramento pelo Jorge Ririosa Soares * Engenharia Civil pela Texas A&M University. Coordenador da Pós-Graduação em Engenharia de Transportes da UFC. Coordenador do * Laboratório de Mecânica dos Pavimentos da UFC ss + Engenheiro Civil pela Universidade Federal do ;, Ceará (1992). Mestre (1994) e Ph.D. (1997) em, E e da REDE ASFALTO N/NE. Professor Associado do Departamento de Engenharia de Transportes ,, da UFC, atua como docente em graduação e pós- graduação e na coordenação de projetos de pesquisa e capacitação junto a agências de fomento, empresas e órgãos do setor de pavimentação. E membro da Comissão de Asfaltos do Instituto Brasileiro do Petróleo e Gás. Atua também como consultor e possui diversas publicações nos principais periódicos e congressos técnico/científicos nacionais e internacionais na área de pavimentação. Jorge Augusto Pereira Ceratti Engenheiro Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 1976, Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 1979. Doutor em Engenharia Civil pela Coordenação dos » Instituto de Geotécnica da Escola Politécnica v Programas de Pós-Graduação em Engenharia da Federal de Zurique, na Suíça (1987 e 1988), | Universidade Federal do Rio de Janeiro - Doutora em Engenharia de Transportes pelo (COPPE/UFRJ), 1991. Professor Associado no * Rosie fngenheria, de a da A Departamento de Engenharia Civil da UFRGS, E ( ), EC a fe o e [8 onde atua como docente em graduação e pós- Tansportes pela (2001), a, | graduação, tendo formado, desde 1981, diversos + no Departamento de Engenharia de Transportes da EPUSP, Coordenadora do Laboratório de » Tecnologia de Pavimentação da EPUSP e Chefe *; do Departamento de Engenharia de Transportes 4 da EPUSP, atua como docente em graduação e mestres e doutores em Engenharia Civil. Coordenador do Laboratório de Pavimentação da UFRGS. É membro da Comissão de Asfaltos do Instituto Brasileiro do Petróleo e Gás. Atua como consultor em pavimentação, desenvolvendo projetos de cooperação com empresas e órgãos do setor de pavimentação. Possui diversas publicações nos principais periódicos e congressos técnico/científicos, nacionais e internacionais, na área de pavimentação. YA pós-graduação, como coordenadora de diversos * projetos de pesquisa e extensão. E membro da | Comissão de Asfaltos do Instituto Brasileiro do | Petróleo e Gás. É consultora em pavimentação, e possui diversas publicações e já formou diversos mestres e doutores em Hrasportts. a APRESENTAÇÃO tendo em vista a necessidade premente de melhoria da qualidade das rodovias brasileiras e a importância da ampliação da infra-estrutura de transportes, a Pe- tróleo Brasileiro S.A., a Petrobras distribuidora S.A. e a Associação Brasileira das empresas distribuidoras de Asfaltos – Abeda vêm investindo no desenvolvimento de novos produtos asfálticos e de modernas técnicas de pavimentação. Para efeti- vamente aplicar estes novos materiais e a recente tecnologia, é preciso promover a capacitação de recursos humanos. Assim, essas empresas, unidas em um empreendimento inovador, conceberam uma ação para contribuir na formação de engenheiros civis na área de pavimenta- ção: o Proasfalto – Programa Asfalto na universidade. este projeto arrojado foi criado para disponibilizar material didático para aulas de graduação de pavimentação visan- do oferecer sólidos conceitos teóricos e uma visão prática da tecnologia asfáltica. Para a elaboração do projeto didático, foram convidados quatro professores de renomadas instituições de ensino superior do Brasil. iniciou-se então o projeto que, após excelente trabalho dos professores Liedi Bariani Bernucci, da universidade de São Paulo, Laura Maria Goretti da Motta, da universidade Federal do Rio de Janei- ro, Jorge Augusto Pereira Ceratti, da universidade Federal do Rio Grande do Sul, e Jorge Barbosa Soares, da universidade Federal do Ceará, resultou no lançamento deste importante documento. o livro Pavimentação Asfáltica descreve os materiais usados em pavimentação e suas propriedades, além de apresentar as técnicas de execução, de avaliação e de restauração de pavimentação. A forma clara e didática como o livro apresenta o tema o transforma em uma excelente referência sobre pavimentação e permite que ele atenda às necessidades tanto dos iniciantes no assunto quanto dos que já atuam na área. A universidade Petrobras, co-editora do livro Pavimentação Asfáltica, sente-se honrada em participar deste projeto e cumprimenta os autores pela importante ini- ciativa de estabelecer uma bibliografia de consulta permanente sobre o tema. Petróleo Brasileiro S.A. – Petrobras Petrobras distribuidora S.A. – Asfaltos Abeda – Associação Brasileira das empresas distribuidoras de Asfaltos PReFáCio 7 1 Introdução 9 1.1 PAViMento do Ponto de ViStA eStRutuRAL e FunCionAL 9 1.2 uM BReVe hiStÓRiCo dA PAViMentAção 11 1.3 SituAção AtuAL dA PAViMentAção no BRASiL 20 1.4 ConSideRAçÕeS FinAiS 22 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 24 2 Ligantes asfálticos 25 2.1 intRodução 25 2.2 ASFALto 26 2.3 eSPeCiFiCAçÕeS BRASiLeiRAS 58 2.4 ASFALto ModiFiCAdo PoR PoLÍMeRo 59 2.5 eMuLSão ASFáLtiCA 81 2.6 ASFALto diLuÍdo 96 2.7 ASFALto-eSPuMA 97 2.8 AGenteS ReJuVeneSCedoReS 99 2.9 o PRoGRAMA ShRP 100 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 110 3 Agregados 115 3.1 intRodução 115 3.2 CLASSiFiCAção doS AGReGAdoS 116 3.3 PRodução de AGReGAdoS BRitAdoS 124 3.4 CARACteRÍStiCAS teCnoLÓGiCAS iMPoRtAnteS doS AGReGAdoS PARA PAViMentAção ASFáLtiCA 129 3.5 CARACteRiZAção de AGReGAdoS SeGundo o ShRP 150 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 154 SumáRiO 4 Tipos de revestimentos asfálticos 157 4.1 intRodução 157 4.2 MiStuRAS uSinAdAS 158 4.3 MiStuRAS IN SITU eM uSinAS MÓVeiS 185 4.4 MiStuRAS ASFáLtiCAS ReCiCLAdAS 188 4.5 tRAtAMentoS SuPeRFiCiAiS 191 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 200 5 Dosagem de diferentes tipos de revestimento 205 5.1 intRodução 205 5.2 deFiniçÕeS de MASSAS eSPeCÍFiCAS PARA MiStuRAS ASFáLtiCAS 207 5.3 MiStuRAS ASFáLtiCAS A Quente 217 5.4 doSAGeM de MiStuRAS A FRio 253 5.5 MiStuRAS ReCiCLAdAS A Quente 256 5.6 tRAtAMento SuPeRFiCiAL 263 5.7 MiCRoRReVeStiMento e LAMA ASFáLtiCA 269 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 281 6 Propriedades mecânicas das misturas asfálticas 287 6.1 intRodução 287 6.2 enSAioS ConVenCionAiS 288 6.3 enSAioS de MÓduLo 290 6.4 enSAioS de RuPtuRA 308 6.5 enSAioS de deFoRMAção PeRMAnente 316 6.6 enSAioS CoMPLeMentAReS 327 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 332 7 Materiais e estruturas de pavimentos asfálticos 337 7.1 intRodução 337 7.2 PRoPRiedAdeS doS MAteRiAiS de BASe, SuB-BASe e ReFoRço do SuBLeito 339 7.3 MAteRiAiS de BASe, SuB-BASe e ReFoRço do SuBLeito 352 7.4 ALGuMAS eStRutuRAS tÍPiCAS de PAViMentoS ASFáLtiCoS 365 BiBLioGRAFiA CitAdA e ConSuLtAdA 369 8 Técnicas executivas de revestimentos asfálticos 373 8.1 intRodução 373 8.2 uSinAS ASFáLtiCAS 373 e eng. Luis Alberto do nascimento (Centro de Pesquisa da Petrobras), eng. ilonir Antonio tonial (Petrobras distribuidora), eng. Armando Morilha Júnior (Abeda), Prof. dr. Glauco túlio Pessa Fabbri (escola de engenharia de São Carlos/univer- sidade de São Paulo), Prof. Sérgio Armando de Sá e Benevides (universidade Fe- deral do Ceará), Prof. álvaro Vieira (instituto Militar de engenharia) e eng. Alfredo Monteiro de Castro neto (desenvolvimento Rodoviário S.A.). A experiência de escrever este livro a oito mãos foi deveras enriquecedora, construindo-o em camadas, com materiais convencionais e alternativos, cuida- dosamente analisados, compatibilizando-se sempre as espessuras das camadas e a qualidade dos materiais. no livro, competências e disponibilidades de tempo foram devidamente dosadas entre os quatro autores. um elemento presente foi o uso de textos anteriormente escritos pelos quatro autores em co-autoria com seus respectivos alunos e colegas de trabalho, sendo estes devidamente referen- ciados. Por fim, tal qual uma estrada, por melhor que tenha sido o projeto e a execu- ção, esta obra está sujeita a falhas, e o olhar atento dos pares ajudará a realizar a manutenção no momento apropriado. o avanço do conhecimento na fascinante área de pavimentação segue em alta velocidade e, portanto, alguns trechos da obra talvez mereçam restauração num futuro não distante. novos trechos devem surgir. Aos autores e aos leitores cabe permanecer viajando nas mais diversas es- tradas, em busca de paisagens que ampliem o horizonte do conhecimento. Aqui, espera-se ter pavimentado mais uma via para servir de suporte a uma melhor compreensão da engenharia rodoviária. Que esta via estimule novas vias, da mesma forma que uma estrada possibilita a construção de outras tantas. os autores notA iMPoRtAnte: os quatro autores participaram na seleção do conteúdo, na organização e na redação de todos os onze capítulos, e consideram suas respec- tivas contribuições ao livro equilibradas. A ordem relativa à co-autoria levou em consideração tão somente a coordenação da produção do livro. 2.1 INTRODUÇÃO O asfalto é um dos mais antigos e versáteis materiais de construção utilizados pelo homem. O Manual de asfalto (IA, 1989 versão em português, 2001) lista mais de 100 das princi- pais aplicações desse material, desde a agricultura até a indústria. O uso em pavimenta- ção é um dos mais importantes entre todos e um dos mais antigos também. Na maioria dos países do mundo, a pavimentação asfáltica é a principal forma de revestimento. No Brasil, cerca de 95% das estradas pavimentadas são de revestimento asfáltico, além de ser também utilizado em grande parte das ruas. Há várias razões para o uso intensivo do asfalto em pavimentação, sendo as prin- cipais: proporciona forte união dos agregados, agindo como um ligante que permite flexibilidade controlável; é impermeabilizante, é durável e resistente à ação da maioria dos ácidos, dos álcalis e dos sais, podendo ser utilizado aquecido ou emulsionado, em amplas combinações de esqueleto mineral, com ou sem aditivos. As seguintes definições e conceituações são empregadas com referência ao material: l betume: comumente é definido como uma mistura de hidrocarbonetos solúvel no bissulfeto de carbono; l asfalto: mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo de forma natural ou por destilação, cujo principal componente é o betume, podendo conter ainda outros ma- teriais, como oxigênio, nitrogênio e enxofre, em pequena proporção; l alcatrão: é uma designação genérica de um produto que contém hidrocarbonetos, que se obtém da queima ou destilação destrutiva do carvão, madeira etc. Portanto, o asfalto e o alcatrão são materiais betuminosos porque contêm betume, mas não podem ser confundidos porque suas propriedades são bastante diferentes. O alcatrão praticamente não é mais usado em pavimentação desde que se determinou o seu poder cancerígeno, além do fato de sua pouca homogeneidade e baixa qualidade em termos de ligante para pavimentação, derivada da própria forma de obtenção do mesmo. No que diz respeito à terminologia, há uma preferência dos europeus em utilizar o ter- mo betume para designar o ligante obtido do petróleo, enquanto os americanos, inclusive os brasileiros, utilizam mais comumente o termo asfalto para designar o mesmo material. Veja como exemplo, The Asphalt Institute dos Estados Unidos e a Comissão de Asfalto do Instituto Brasileiro do Petróleo e Gás que empregam o termo asfalto, e os conhecidos The 2 Ligantes asfálticos 26 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros Shell Bitumen Handbook e o Congresso Eurobitume, europeus, que dão preferência para a outra designação. Os europeus utilizam às vezes o termo asphalt para designar a mistura dos agregados com o asfalto (Shell, 2003), o que se designa atualmente no Brasil generi- camente de mistura asfáltica e nos Estados Unidos de asphalt mixture ou asphalt mix. Com a total predominância atual do ligante proveniente do petróleo na pavimentação, com o abandono do alcatrão, fica aceitável a utilização dos termos betume e asfalto como sinôni- mos, sendo que a grande facilidade de divulgação dos conhecimentos entre os países hoje em dia faz com que se tenha acesso a informações tanto européias quanto americanas. Quando o asfalto se enquadra em uma determinada classificação particular, que em geral se baseia em propriedades físicas que pretendem assegurar o bom desempenho do material na obra, ele passa a ser denominado comumente pela sigla CAP – cimento asfáltico de petróleo, seguida de algum outro identificador numérico, como se verá neste capítulo, no item 2.3. Há ainda os asfaltos naturais, provenientes de “lagos” formados a partir de depósito de petróleo que migraram para a superfície, e após processos naturais de perda de outras frações, resultaram num produto que contém betume e eventualmente materiais mine- rais. Foram as primeiras e únicas fontes de asfalto para os vários usos nos últimos 5.000 anos até que, no início do século XX, o domínio das técnicas de exploração de petróleo em profundidade e posterior refino tornaram a utilização dos asfaltos naturais restrita. As primeiras pavimentações asfálticas no Brasil empregaram asfalto natural, importado de Trinidad, em barris, nas ruas do Rio de Janeiro em 1908 (Prego, 1999). 2.2 ASFALTO 2.2.1 Natureza O asfalto utilizado em pavimentação é um ligante betuminoso que provém da destilação do petróleo e que tem a propriedade de ser um adesivo termoviscoplástico, impermeável à água e pouco reativo. A baixa reatividade química a muitos agentes não evita que esse material possa sofrer, no entanto, um processo de envelhecimento por oxidação lenta pelo contato com o ar e a água. No Brasil utiliza-se a denominação CAP para designar esse produto semi-sólido a temperaturas baixas, viscoelástico à temperatura ambiente e líquido a altas tempera- turas, e que se enquadra em limites de consistência para determinadas temperaturas estabelecidas em especificações que serão mostradas mais adiante. A característica de termoviscoelasticidade desse material manifesta-se no comportamen- to mecânico, sendo suscetível à velocidade, ao tempo e à intensidade de carregamento, e à temperatura de serviço. O comportamento termoviscoelástico é mais comumente assumido do que o termoviscoplástico, com suficiente aproximação do real comportamento do material. O CAP é um material quase totalmente solúvel em benzeno, tricloroetileno ou em bissulfeto de carbono, propriedade que será utilizada como um dos requisitos de especificação. 29Ligantes asfálticos Cromatografia Detector de ionização de chama (a) Vista dos equipamentos usados para análise de CAp (b) esquema Figura 2.1 equipamentos utilizados no método SARA e esquema da análise química do ligante asfáltico (adaptado de Shell, 2003) lentamente, entrando no meio poroso da coluna, ao passo que estruturas maiores não conseguem penetrar, passando rapidamente pela coluna. O cromatograma resultante é o de distribuição de tamanho dos constituintes, começando pelos maiores e finalizando pelos menores. Efetua-se a comparação dos CAPs pelos perfis obtidos na análise (Leite, 1999). 30 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros Os asfaltenos são aglomerados de compostos polares e polarizáveis formados por as- so cia ções intermoleculares, constituídos de hidrocarbonetos naftênicos condensados e de cadeias saturadas curtas, sendo sólidos amorfos pretos ou marrons. A quantidade de asfal- tenos tem grande efeito nas características reológicas do CAP: quanto maior o percentual de asfaltenos, mais duro e mais viscoso será o ligante asfáltico, embora se deva considerar ainda a forma do asfalteno, sendo maior o efeito sobre a reologia quanto mais esférica for a partícula. Em geral os asfaltenos constituem de 5 a 25% do CAP (Shell, 2003). As resinas são solúveis em n-heptano. São compostos de hidrogênio e carbono, com pequena proporção de oxigênio, enxofre e nitrogênio. São sólidos ou semi-sólidos marrom- escuros, sendo de natureza polar e fortemente adesiva. As proporções de resinas e asfal- tenos governam o comportamento como solução (Sol) ou como gelatina (Gel) do CAP. Os componentes aromáticos são de baixa massa molar e em maior proporção no asfal- to, sendo o meio de dispersão e peptização dos asfaltenos. Esses componentes formam um líquido viscoso amarelo polar, com cadeias não-saturadas de carbono, constituindo de 40 a 65% do total do asfalto. Os saturados são cadeias retas e ramificadas de hidrocarbonetos, sendo óleos viscosos não-polares transparentes, compondo de 5 a 20% dos asfaltos. O CAP é tradicionalmente considerado uma dispersão coloidal (Girdler, 1965) de asfaltenos em saturados e aromáticos, conhecidos genericamente por maltenos, imersos em resinas, que são como micelas diretas ou reversas, ou seja, grupos polares orien- tados para fora ou para o centro. O modelo de Yen ou modelo de micelas (Yen, 1991) está representado na Figura 2.3. Uma micela é um aglomerado de moléculas em uma solução coloidal. Um colóide é uma mistura que consiste de grandes moléculas simples, dispersas em uma segunda substância (Leite, 1999; Hunter, 2000). Em presença de quantidade suficiente de resinas e aromáticos, os asfaltenos formam micelas com boa mobilidade e resultam em ligantes conhecidos como Sol. Porém, se as frações não estão bem balanceadas, há formação de estruturas de pacotes de micelas com Figura 2.2 Representação esquemática dos componentes dos asfaltos (apud Shell, 2003) (a) Saturados (b) Asfaltenos (c) Aromáticos (d) Resinas 31Ligantes asfálticos vazios internos que resultam em ligantes de comportamento conhecido como Gel, sendo um exemplo desse tipo os asfaltos oxidados utilizados em impermeabilizações. Esse comporta- mento Gel pode ser minimizado com o aumento de temperatura (Leite, 1999; Shell, 2003). A Figura 2.4 mostra a representação esquemática dos comportamentos Sol e Gel. Ramos et al. (1995) dizem que os asfaltos tipo Sol apresentam maior suscetibilidade térmica por terem óleos intermicelares muito aromáticos, o que os torna mais moles, me- nos resistentes à aplicação direta das cargas, porém mais suscetíveis a um pleno retorno à posição original após a aplicação da carga. Já os asfaltos tipo Gel são mais resistentes à (a) Ligante Sol (b) Ligante Gel Figura 2.4 Representação esquemática do ligante asfáltico de comportamento Sol e Gel (Shell, 2003) Figura 2.3 modelo de micelas de Yen (1991) 34 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros venezuelanos Boscan, Bachaquero, Lagunillas e Tia Juana, e o brasileiro Fazenda Alegre, é necessário apenas um estágio de destilação a vácuo e este processo produz um CAP de consistência adequada para a pavimentação. Se o petróleo não é de base asfáltica, como por exemplo os leves: Árabe Leve, Safa- niya, Kirkuk e Kuwait, são necessários dois estágios de destilação: atmosférica e a vácuo. Petróleos ditos intermediários são processados em dois estágios, resultando no chamado resíduo de vácuo, cujas condições de pressão e temperatura definem o atendimento às especificações para uso em pavimentação. Pode ser ainda empregada a desasfaltação por solvente quando o petróleo processado é leve ou intermediário, que consiste em um processo de extração com alcanos de baixa massa molar (ex. propano/butano) dos resí- duos de vácuo (Leite, 1999; Shell, 2003). As Figuras 2.6(a, b, c, d, e, f), elaboradas originalmente por Tonial e Bastos (1995) da Petrobras, mostram os possíveis processos utilizados para a produção de asfaltos, pelos métodos citados acima. As refinarias têm colunas ou torres de destilação que são divididas em intervalos por faixa de temperatura de obtenção dos vários cortes do petróleo (nafta, querosene, gasóleos) antes de se obter o asfalto. Daí, muitas vezes o asfalto ser denominado “resíduo” do petróleo, embora esse termo não se associe de for- ma alguma a um material sem características adequadas ao uso, mas sim ao processo de refino. Quando acondicionados de maneira apropriada, o que acontece de uma forma geral nos tanques das refinarias, os asfaltos podem ser mantidos a elevadas temperaturas por um tempo considerável sem que sejam afetados adversamente (Tonial, 2001; Shell, 2003). Porém, um aquecimento a temperaturas elevadas (maiores do que 150ºC), mes- mo por tempos relativamente curtos (menores que um minuto, como ocorre na usina- gem) pode causar um envelhecimento elevado do ligante desde que haja presença de ar e uma espessura muito fina de asfalto. Portanto, quanto maior a temperatura, o tempo de aquecimento e menor a espessura de película asfáltica, maior será o envelhecimento do ligante. A espessura do ligante ao envolver os agregados pode ser muito fina se a relação entre o volume de ligante e a superfície específica dos agregados não for bem proporcionada. De forma a evitar um possível endurecimento e envelhecimento do ligante durante a estocagem, os tanques devem ser munidos de sensores de temperatura, posicionados na região dos aquecedores e serem removíveis para manutenção freqüente. A oxidação e a perda de frações voláteis podem ocorrer pela superfície exposta sendo proporcional a essa área e à temperatura do tanque, e, portanto, os tanques verticalmente mais altos são preferíveis aos mais baixos, ou seja, a relação altura/raio do tanque circular deve ser tecnicamente a maior possível, considerando a relação área/volume de estocagem (Shell, 2003). A recirculação de material, quando o tempo de estocagem é elevado, deve tam- bém ser feita considerando esses fatores, ou seja, a entrada no tanque não pode ser fonte de ar para o sistema, e deve ser utilizada somente de forma intermitente. 35Ligantes asfálticos (a) esquema de produção de asfalto em um estágio (b) esquema de produção de asfalto por dois estágios de destilação Figura 2.6 esquemas de refino do petróleo para obtenção do asfalto (Tonial e bastos, 1995) 36 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros (c) esquema de produção de asfalto por mistura de resíduo de vácuo (RV) de alta e baixa viscosidades Os tanques de estocagem de CAP nas usinas de fabricação de misturas devem ter controle automático do nível de estocagem e, antes de se colocar ligante adicional no tanque, é necessário conferir os limites permitidos de altura de estocagem, bem como se certificar de que o tipo adicionado seja do mesmo preexistente. O CAP deve ser sempre estocado e manuseado à temperatura mais baixa possível em relação à fluidez suficiente ao uso, considerando a viscosidade adequada para a opera- cionalidade das ações necessárias aos processos de mistura em linha ou transferência para os sistemas de transportes (Hunter, 2000; Shell, 2003). Figura 2.6 esquemas de refino do petróleo para obtenção do asfalto (Tonial e bastos, 1995) 39Ligantes asfálticos 2.2.4 produção brasileira A Figura 2.7 mostra a localização das refinarias que produzem asfalto, atualmente exis- tentes no Brasil. A Petrobras possui nove conjuntos produtores e distribuidores de as- falto de petróleo no Brasil: Amazonas, Ceará, Bahia, Minas Gerais, Rio de Janeiro, São Paulo (dois), Paraná e Rio Grande do Sul, além de uma unidade de exploração de xisto, localizada no Paraná, que produz insumos para pavimentação. Possui ainda fábricas de emulsões asfálticas pertencentes à Petrobras Distribuidora e laboratórios de análise em todas as suas 11 refinarias. Conta também com o Centro de Pesquisas e Desenvolvi- mento Leopoldo Américo Miguez de Mello (Cenpes) para desenvolvimento de produtos, acompanhamento da qualidade dos asfaltos comercializados e pesquisas conjuntas com universidades e outras instituições de pesquisa. (f) Unidade de desasfaltação a propano Figura 2.6 esquemas de refino do petróleo para obtenção do asfalto (Tonial e bastos, 1995) 40 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros No final da década de 1990, segundo Leite (1999), a Petrobras produzia cerca de 2 milhões de toneladas anuais de cimento asfáltico de petróleo, sendo 60% a partir de petróleos nacionais, 20% de petróleos venezuelanos e os 20% restantes de petróleos argentinos e árabes, sendo que a meta prevista para a primeira década do século XXI era o emprego de petróleos brasileiros para toda a produção de cimentos asfálticos, o que vem se confirmando. Os tipos de ligantes asfálticos existentes no mercado brasileiro são denominados: a) cimentos asfálticos de petróleo – CAP; b) asfaltos diluídos – ADP; c) emulsões asfálticas – EAP; Figura 2.7 Localização e denominação das refinarias de petróleo brasileiras que produzem asfalto (Fonte: Petrobras) 41Ligantes asfálticos d) asfaltos oxidados ou soprados de uso industrial; e) asfaltos modificados por polímero – AMP ou por borracha de pneus – AMB; f) agentes rejuvenescedores – AR e ARE. Atualmente, há ainda a técnica de asfalto-espuma sendo empregada no Brasil, mas que rigorosamente não constitui uma outra classe de material pelo tipo de modificação de curta duração que sofre o CAP convencional nesta condição como será visto mais adiante neste capítulo. Como o CAP é a base de praticamente todos os outros produtos, apresenta-se na Figura 2.8 o consumo brasileiro de asfalto de 2000 a 2009. Em 2008, registrou-se o maior consumo com mais de 2.125 mil toneladas, excedendo a marca de 1.970 mil toneladas de 1998. Figura 2.8 Consumo brasileiro de asfalto entre 2000 e 2009 (Fonte: Petrobras) 2.2.5 propriedades físicas do asfalto: ensaios correntes e cálculo da suscetibilidade térmica Todas as propriedades físicas do asfalto estão associadas à sua temperatura. O modelo estrutural do ligante como uma dispersão de moléculas polares em meio não-polar ajuda a entender o efeito da temperatura nos ligantes asfálticos. Em temperaturas muito baixas, as moléculas não têm condições de se mover umas em relação às outras e a viscosidade fica muito elevada; nessa situação o ligante se com- porta quase como um sólido. À medida que a temperatura aumenta, algumas moléculas começam a se mover podendo mesmo haver um fluxo entre as moléculas. O aumento do movimento faz baixar a viscosidade e, em temperaturas altas, o ligante se comporta como um líquido. Essa transição é reversível. Um dos critérios mais utilizados de classificação dos ligantes é a avaliação da sua sus- cetibilidade térmica, por algum ensaio que meça direta ou indiretamente sua consistência ou viscosidade em diferentes temperaturas. A faixa de temperatura correspondente à transição entre sólido e líquido é influenciada pela proporção dos quatro componentes do ligante asfáltico e pela interação entre eles. 44 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros A viscosidade também pode ser medida em m2/s, ou mais comumente em mm2/s, unidade referida como centistoke (cSt). Trata-se, nesse caso, da viscosidade cinemática (hc) obtida a partir de tubos capilares. A viscosidade cinemática é relacionada com a vis- cosidade absoluta (ha) através da massa específica do material (r) pela expressão (2.3): (2.3) Um viscosímetro que não apresente a facilidade para variar Dg/Dt e t é chamado vis- cosímetro secundário. Um exemplo clássico é o viscosímetro capilar de Cannon-Manning – Figura 2.11(a). Nesse viscosímetro capilar, para a determinação da viscosidade, é me- dido o tempo que um volume fixo do material leva para escoar em um tubo capilar, de baixo para cima, sob condição preestabelecida e controlada de temperatura e de vácuo. A viscosidade, em poise, é calculada multiplicando-se o tempo de escoamento, em se- gundos, pelo fator de calibração do viscosímetro (ABNT NBR 5847/2001). Os fabricantes calibram seus viscosímetros com um material padrão. Quando se en- saia um cimento asfáltico de viscosidade desconhecida, a tensão de cisalhamento é a mesma da utilizada quando se calibrou o viscosímetro com o material padrão (apenas tensão gravitacional atuando). A única diferença será a velocidade de deformação (taxa de cisalhamento), que é inversamente proporcional ao tempo requerido para passar o líquido pelo tubo (h a t). A relação dada pela expressão (2.4) é usada para determinar a viscosidade cinemática: (2.4) Onde: h1 = viscosidade do material padrão; h2 = viscosidade do material ensaiado; t1 = tempo para o material padrão passar pelo tubo (tempo de escoamento); t2 = tempo para o material ensaiado passar pelo mesmo tubo capilar (tempo de escoamento); h1/t1 = fator de calibração (constante). Em equipamento semelhante, e com o mesmo princípio, na ausência de vácuo, mede- se também a viscosidade cinemática, com os chamados viscosímetros Cannon-Fenske – Figura 2.11(b), à temperatura de 135°C, suficientemente elevada de forma a tornar desnecessária a aplicação de vácuo para iniciar o deslocamento do ligante asfáltico (ABNT NBR 14756/2001). Algumas especificações no mundo, e também a penúltima no Brasil, que foi válida até julho de 2005, adotam ou adotavam a viscosidade absoluta a 60ºC, com 300mm 45Ligantes asfálticos de mercúrio de vácuo (Cannon-Manning) e a viscosidade cinemática a 135ºC (Cannon- Fenske) para classificar os asfaltos em termos de consistência considerando as seguintes observações (DNER 1996): l A temperatura de 60ºC para determinação da viscosidade absoluta foi escolhida por acreditar-se que expressa a máxima temperatura da superfície em concreto asfáltico de pavimentos durante o período do verão nos Estados Unidos – Figura 2.11(a); l A temperatura de 135ºC para determinação da viscosidade cinemática foi escolhida como representativa da temperatura de mistura e de execução usadas na construção de pavimentos de mistura asfáltica. A essa temperatura o asfalto é suficientemente líquido para fluir e não há necessidade de se aplicar vácuo – Figura 2.11(b). (a) equipamento de ensaio de viscosidade capilar Cannon-manning, bomba de vácuo correspondente e exemplo de viscosímetro utilizado no ensaio equipamento Unidade de vácuo Viscosímetro (b) equipamento de viscosidade cinemática Cannon-Fenske Figura 2.11 equipamentos para ensaios de viscosidade absoluta e cinemática 46 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros No Brasil o viscosímetro mais usado para os materiais asfálticos é o de Saybolt-Furol ilustrado na Figura 2.12 (Saybolt: o inventor; e Furol: Fuel Road Oil; ASTM 102-93, ABNT NBR 14756/2001). Trata-se de uma medida empírica da viscosidade obtida por meio de um aparelho mais robusto para uso em campo, porém não está presente em nenhuma especificação americana ou européia. O aparelho consta, basicamente, de um tubo com formato e dimensões padronizadas, no fundo do qual fica um orifício de diâmetro 3,15 ± 0,02mm. O tubo, cheio de material a ensaiar, é colocado num recipiente com óleo (banho) com o orifício fechado. Quando o material estabiliza na temperatura exigida (25 a 170ºC dependendo do material e 135ºC para os cimentos asfálticos), abre-se o orifício e inicia-se a contagem do tempo. Desliga- se o cronômetro quando o líquido alcança, no frasco inferior, a marca de 60ml. O valor da viscosidade é reportado em segundos Saybolt-Furol, abreviado como SSF, a uma dada temperatura de ensaio. Além do uso na especificação, a medida da viscosidade do ligante asfáltico tem grande importância na determinação da consistência adequada que ele deve apresentar quando da mistura com os agregados para proporcionar uma perfeita cobertura dos mesmos e quando de sua aplicação no campo. Para isso é necessário se obter, para cada ligante asfáltico, uma curva de viscosidade com a temperatura que permita escolher a faixa de temperatura adequada para as diversas utilizações como será visto no Capítulo 5. Para se fazer esta curva viscosidade-temperatura utilizando-se qualquer um dos equi- pamentos descritos, é necessário empregar várias amostras, uma para cada temperatura de determinação, o que torna o processo demorado. Figura 2.12 exemplo de equipamento Saybolt-Furol de ensaio de viscosidade e esquema do interior do equipamento (b) Interior do equipamento(a) equipamento completo 49Ligantes asfálticos ensaio de dutilidade A coesão dos asfaltos é avaliada indiretamente pela medida empírica da dutilidade que é a capacidade do material de se alongar na forma de um filamento. Nesse ensaio, cor- pos-de-prova de ligantes colocados em moldes especiais (em forma de osso de cachorro – dog bone – ou gravata-borboleta), separados ao meio na seção diminuída do molde, são imersos em água dentro de um banho que compõe o equipamento (Figura 2.15). A dutilidade é dada pelo alongamento em centímetros obtido antes da ruptura de uma amostra de CAP, na seção diminuída do molde com largura inicial de 10mm, em banho de água a 25ºC, submetida pelos dois extremos à velocidade de deformação de 5cm/mi- nuto (ABNT NBR 6293/2001). Figura 2.15 esquema do ensaio de dutilidade em andamento e equipamento completo ensaio de solubilidade Uma amostra do asfalto é dissolvida por um solvente, sendo então filtrada através de um cadinho perfurado que é montado no topo de um frasco ligado ao vácuo. A quantidade de material retido no filtro representa as impurezas no cimento asfáltico (ASTM D 2042, ABNT NBR 14855/2002), conforme ilustrado na Figura 2.16. O ensaio de solubilidade no bissulfeto de carbono é utilizado para medir a quantidade de betume presente na amostra de asfalto. O cimento asfáltico refinado consiste basica- mente de betume puro, que, por definição, é inteiramente solúvel em bissulfeto de carbono (S2C). Para determinar o grau de pureza do asfalto (teor de betume), é realizado o ensaio de solubilidade. As especificações para asfaltos de pavimentação geralmente requerem um mínimo de 99,0% do asfalto solúvel em tricloroetileno (é mais usual uma vez que o bissulfeto de carbono é muito tóxico). A porção insolúvel é constituída de impurezas. ensaios de durabilidade Os asfaltos sofrem envelhecimento (endurecimento) de curto prazo quando misturados com agregados minerais em usinas devido a seu aquecimento. O envelhecimento de lon- go prazo do ligante ocorre durante a vida útil do pavimento que estará submetido a diver- sos fatores ambientais. Os ensaios de envelhecimento acelerado designados de “efeito do calor e do ar” são usados para tentar simular o envelhecimento do ligante na usinagem. O ensaio de efeito do calor e do ar (ECA) como é conhecido no Brasil (ABNT NBR 14736/2001) corresponde ao designado no exterior como ensaio de estufa de filme fino – Thin Film Oven Test – TFOT (ASTM D 1754) ou ensaio de película delgada. Consiste 50 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros (d) Filtragem, com auxílio de vácuo, da amostra dissolvida em tricloroetileno (c) Amostra dissolvida em tricloroetileno para filtragem no cadinho Figura 2.16 equipamentos e arranjo experimental para o ensaio de solubilidade (Fotos: Silva, 2005) em submeter amostras do ligante, colocadas em película de pequena espessura dentro de um recipiente padronizado, a um certo tempo de solicitação de temperatura elevada e jatos de ar, por exposição dentro de uma estufa especial. A Figura 2.17 mostra uma estufa empregada para a realização desse ensaio. A estufa de película fina plana (TFOT) provoca o envelhecimento do ligante asfáltico por oxidação e evaporação, permitindo avaliar a presença de frações de óleos mais leves e a oxidação que ocorre durante o aquecimento a 163ºC durante 5 horas. Esse ensaio procura simular o efeito do envelhecimento do ligante que ocorre durante a usinagem e compactação da mistura. Mede-se o efeito do envelhecimento acelerado nas modifica- ções das características de penetração, dutilidade ou viscosidade do ligante envelhecido em relação ao ligante original. Hveem et al. (1963) propuseram um novo ensaio de avaliação do envelhecimento do asfalto para substituir o ensaio TFOT que passou a ser conhecido como Rolling Thin Film Oven Test – estufa de filme fino rotativo (RTFOT) ou película delgada rotacional. Esse en- saio também mede o envelhecimento por oxidação e evaporação, porém de forma mais se- vera por estar continuamente expondo nova porção do ligante ao efeito do ar. Nesse ensaio, uma fina película de asfalto de 35g é continuamente girada dentro de um recipiente de vidro a 163ºC por 85 minutos, com uma injeção de ar a cada 3 a 4 segun dos. O endureci- (a) Conjunto de equipamentos para o ensaio (b) Cadinho com papel-filtro no interior e erlenmeyer com a amostra antes da filtragem 51Ligantes asfálticos mento do asfalto durante o ensaio, que causa queda na penetração e aumento no ponto de amolecimento, de acordo com dados reportados na literatura, tem-se correlacionado bem com o endurecimento do ligante que ocorre durante a usinagem de uma mistura asfáltica. O RTFOT, que está padronizado pela ASTM desde 1970 (ASTM D 2872-97), e pela Shell desde 1973, recentemente foi incluído como parte da especificação da Comunidade Eu- ropéia (EN 12591/2000) e, em 2005, foi aprovada no Brasil a especificação ABNT NBR 15235/2005, substituindo o ensaio ECA na caracterização de ligantes asfálticos. A Figura 2.18 mostra uma estufa RTFOT empregada no ensaio de envelhecimento acelerado. Há muitos mecanismos envolvidos no envelhecimento dos ligantes asfálticos, porém dois são mais relevantes: a perda de componentes voláteis (saturados e aromáticos) e a reação química do asfalto com o oxigênio do ar. É importante se ter um parâmetro que avalie o potencial de envelhecimento de cada ligante nas várias fases de utilização: Figura 2.17 estufa de película fina plana (TFOT) para medidas do efeito do calor e do ar (eCA) em ensaio de envelhecimento de ligante asfáltico simulado em laboratório (a) estufa TFOT (b) placa rotativa, prato e termômetro Figura 2.18 estufa de filme fino rotativo ou película delgada rotacional (Rolling Thin Film Oven Test – RTFOT) (a) esquema de RTFOT (b) exemplo de RTFOT 54 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros ensaio de ponto de ruptura Fraass Em 1937 o pesquisador Fraass propôs um método de ensaio para qualificar o asfalto sob condição de temperaturas negativas, que consiste basicamente em buscar determi- nar a temperatura que leva o ligante a uma rigidez crítica que resulta em trincamento. Muitos países que têm invernos muito rigorosos como, por exemplo, Canadá, Finlândia, Noruega, Alemanha e Suécia, têm valores máximos de “temperatura Fraass” nas espe- cificações de asfaltos. É a temperatura na qual o CAP, quando submetido à flexão, tende mais pronunciada- mente a romper do que a fluir. No ensaio, uma placa de aço de 41mm × 20mm, reves- tida de uma fina camada de CAP, flexionada sob condições padronizadas, é submetida a temperaturas decrescentes. O ponto de ruptura é a temperatura em que aparece a primeira fissura na película de CAP. Esse ensaio mede a temperatura mínima na qual o material resiste à flexão. Tem sido também utilizado nas especificações de asfaltos modificados por polímero. A Figura 2.22 mostra um equipamento empregado para a realização deste ensaio. A Comunidade Européia possui a norma EN 12593/2000 para (a) picnômetros com asfalto e água (b) Determinação da massa do picnômetro totalmente preenchido com água a 25°C (c) Determinação da massa do picnômetro preenchido até a metade com asfalto a 25°C (d) Determinação da massa do picnômetro preenchido metade com água e metade com asfalto, a 25°C Figura 2.21 etapas do ensaio de massa específica do ligante (Fotos: Silva, 2005) 55Ligantes asfálticos a medida da temperatura Fraass; no entanto, devido às nossas condições climáticas, não há norma brasileira para a mesma. A temperatura Fraass pode ser estimada pelo ensaio de penetração admitindo-se que haja uma correspondência com a penetração de 1,25. Suscetibilidade térmica A suscetibilidade térmica indica a sensibilidade da consistência dos ligantes asfálticos à variação de temperatura. Trata-se de uma propriedade importante dos ligantes asfálticos uma vez que se eles forem muito suscetíveis à variação de estado ou de propriedades frente à variação de temperatura, não serão desejáveis na pavimentação. É desejável que o ligante asfáltico apresente variações pequenas de propriedades mecânicas, nas tempe- raturas de serviço dos revestimentos, para evitar grandes alterações de comportamento frente às variações de temperatura ambiente. Diferentes abordagens podem ser usadas para se determinar a suscetibilidade térmica dos ligantes. Normalmente tem-se calculado para essa finalidade o Índice de Suscetibili- dade Térmica ou Índice de Penetração. Pelo procedimento proposto em 1936 por Pfeiffer e Van Doormaal esse índice é determinado a partir do ponto de amolecimento (PA) do CAP e de sua penetração a 25ºC, incluindo-se a hipótese que a penetração do CAP no seu ponto de amolecimento é de 800 (0,1mm). Muitos autores têm reportado que a penetração de um grande número de CAPs no seu PA pode diferir consideravelmente de 800, principalmente nos casos de CAPs com altos valores de PA. Portanto, é prudente medir-se a penetração em alguma outra temperatura em adição à medida a 25ºC, em vez de admitir a hipótese mencionada. Os pontos correspondentes ao logaritmo da penetra- ção pela respectiva temperatura do ensaio, sendo que as penetrações são determinadas em duas temperaturas diferentes, são grafados, fornecendo uma reta como resultado. O coeficiente angular da reta a é dado por: Figura 2.22 equipamento de ensaio de ponto de ruptura Fraass (Foto: Cenpes) 56 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros (2.5) Onde: PTi = penetração em 0,1mm medida à temperatura de ensaio Ti; Ti = temperatura de ensaio (ºC). A seguinte relação empírica é utilizada para determinar o Índice de Suscetibilidade Térmica ou Índice de Penetração IP: (2.6) Como exemplo, considere a penetração de um CAP a 25ºC como 120 (0,1mm) e a 4,4ºC como 10 (0,1mm). O valor do IP será: (2.7) Quanto menor o IP de um cimento asfáltico, em valor absoluto, menor será a sua suscetibilidade térmica. A atual norma brasileira que classifica os CAPs estabelece uma faixa admissível para o IP entre (-1,5) e (+0,7) – item 2.3 deste capítulo. A maioria dos cimentos asfálticos tem um IP entre (-1,5) e (0). Valores maiores que (+1) indicam asfaltos oxidados (pouco sensíveis a elevadas temperaturas e quebradiços em temperaturas mais baixas); valores menores que (-2) indicam asfaltos muito sensíveis à temperatura. Assumindo a hipótese da penetração (P) de qualquer CAP à temperatura correspon- dente ao ponto de amolecimento (PA) ser próxima de 800 (0,1mm), conforme Pfeiffer e Van Doormaal, a suscetibilidade térmica é definida simplesmente a partir da expressão (2.8), que é a forma de estimativa da suscetibilidade térmica dos ligantes que consta da especificação brasileira de CAP: (2.8) Sendo: (2.9) Outra forma de se avaliar as mudanças físicas dos ligantes com a temperatura é uti- lizando um gráfico especial conhecido como BTDC (Bitumen Test Data Chart) ou gráfico de Heukelom (1969), cuja característica principal é combinar os dados de penetração, 59Ligantes asfálticos Os intervalos entre as classes foram criados somente para resolver a questão comer- cial dos preços de cada uma delas. A razão de viscosidade referida na especificação, das Tabelas 2.2 e 2.3, é dada por: Razão de Viscosidade = O Índice de Suscetibilidade citado nas Tabelas 2.2 e 2.3 refere-se ao obtido pela ex- pressão 2.7, de Pfeiffer e Van Doormaal. Em julho de 2005 foi aprovada pela Agência Nacional de Petróleo, Gás e Energia (ANP) uma nova especificação de CAP para todo o Brasil, em substituição às duas ante- riores mostradas. Essa nova especificação baseia-se na penetração e nos ensaios vistos anteriormente e é apresentada na Tabela 2.4. A título comparativo apresenta-se na Tabela 2.5 a especificação de CAP da Comuni- dade Européia, acordada entre os países-membros em 2000, com as exigências mínimas para asfaltos para pavimentação, dada pela especificação EN 12591/2000. Os ensaios e respectivos valores admissíveis dessa tabela podem ser acrescidos de outras exigências adicionais em cada país-membro da Comunidade Econômica Européia (CEE). Essa es- pecificação está atualmente em revisão e será substituída por critérios de desempenho, seguindo a tendência do Superpave. 2.4 ASFALTO mODIFICADO pOR pOLímeRO Para a maioria das aplicações rodoviárias, os asfaltos convencionais têm bom comporta- mento, satisfazendo plenamente os requisitos necessários para o desempenho adequado das misturas asfálticas sob o tráfego e sob as condições climáticas. No entanto, para condições de volume de veículos comerciais e peso por eixo crescente, ano a ano, em rodovias especiais ou nos aeroportos, em corredores de tráfego pesado canalizado e para condições adversas de clima, com grandes diferenças térmicas entre inverno e verão, tem sido cada vez mais necessário o uso de modificadores das propriedades dos asfaltos. En- tre esses, citam-se asfaltos naturais, gilsonita ou asfaltita, mas especialmente polímeros de vários tipos que melhoram o desempenho do ligante. Mano (1985, 1991) apresenta as seguintes definições de polímeros e macromo- léculas: l macromoléculas são moléculas gigantescas que resultam do encadeamento de dez mil ou mais átomos de carbono, unidos por ligações covalentes, podendo ser naturais (madeira, borracha, lã, asfalto etc.) ou sintéticas (plásticos, borrachas, adesivos etc.); l polímeros (do grego “muitas partes”) são macromoléculas sintéticas, estruturalmente simples, constituídas de unidades estruturais repetidas em sua longa cadeia, denomi- nadas monômeros. Os homopolímeros são constituídos por apenas um monômero, e os copolímeros são os que apresentam pelo menos dois monômeros em sua estrutura. 60 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros TAbeLA 2.3 eSpeCIFICAÇõeS pARA CImeNTO ASFáLTICO De peTRóLeO (CAp) Classificação por viscosidade (portaria DNC 5 de 18/2/93) vigente até julho de 2005 Características Unidade Valores CAP-7 CAP-20 CAP-40 Viscosidade a 60°C P 700 a 1.500 2.000 a 3.500 4.000 a 8.000 Viscosidade Saybolt-Furol, 135°C, mín. s 100 120 170 Viscosidade Saybolt-Furol, 177°C s 15 a 60 30 a 150 40 a 150 Dutilidade a 25°C, mín. cm 50 20 10 Índice de Suscetibilidade Térmica (-1,5) a (+1) (-1,5) a (+1) (-1,5) a (+1) Penetração (100g, 5s, 25°C), mín. 0,1mm 90 50 30 Ponto de fulgor, mín. °C 220 235 235 Solubilidade em tricloroetileno, mín. % massa 99,5 99,5 99,5 Densidade (20/4°C), mín. 0,9990 0,9990 0,9990 Efeito do calor e do ar, 163°C por 5h Razão de viscosidade, máx. 4,0 4,0 4,0 Variação em massa, máx. % 1,0 1,0 1,0 TAbeLA 2.2 eSpeCIFICAÇõeS pARA CImeNTO ASFáLTICO De peTRóLeO (CAp) Classificação por penetração (portaria DNC 5 de 18/2/1993) vigente até julho de 2005 Características Unidade Valores CAP 30-45 CAP 50-60 CAP 85-100 CAP 150-200 Penetração (100g,5s, 25°C) 0,1mm 30 a 45 50 a 60 85 a 100 150 a 200 Dutilidade a 25°C, mín. cm 60 60 100 100 Índice de Suscetibilidade Térmica (-1,5) a (+1) (-1,5) a (+1) (-1,5) a (+1) (-1,5) a (+1) Ponto de fulgor, mín. °C 235 235 235 220 Solubilidade em tricloroetileno, mín. % massa 99,5 99,5 99,5 99,5 Viscosidade Saybolt-Furol, 135°C, mín. s 110 110 85 70 Efeito do calor e do ar, 163°C por 5h Penetração, mín. % 50 50 47 40 Variação em massa, máx. % 1,0 1,0 1,0 1,0 61Ligantes asfálticos TAbeLA 2.4 NOVA eSpeCIFICAÇÃO bRASILeIRA De CImeNTO ASFáLTICO De peTRóLeO (CAp) (ANp, 2005) Características Unidade Limites Métodos CAP 30-45 CAP 50-70 CAP 85-100 CAP 150-200 ABNT ASTM Penetração (100g, 5s, 25oC) 0,1mm 30 a 45 50 a 70 85 a 100 150 a 200 NBR 6576 D 5 Ponto de amolecimento, mín. ºC 52 46 43 37 NBR 6560 D 36 Viscosidade Saybolt-Furol a 135oC, mín. s 192 141 110 80 NBR 14950 E 102a 150oC, mín. 90 50 43 36 a 177oC 40 a 150 30 a 150 15 a 60 15 a 60 Viscosidade Brookfield a 135oC, mín. SP 21, 20rpm, mín. cP 374 274 214 155 NBR 15184 D 4402 a 150oC, mín. 203 112 97 81 a 177oC, SP 21 76 a 285 57 a 285 28 a 114 28 a 114 Índice de Suscetibilidade Térmica (-1,5) a (+0,7) (-1,5) a (+0,7) (-1,5) a (+0,7) (-1,5) a (+0,7) – – Ponto de fulgor, mín. oC 235 235 235 235 NBR 11341 D 92 Solubilidade em tricloroetileno, mín. % massa 99,5 99,5 99,5 99,5 NBR 14855 D 2042 Dutilidade a 25oC, mín. cm 60 60 100 100 NBR 6293 D 113 Efeito do calor e do ar a 163oC por 85 minutos Variação em massa, máx. % massa 0,5 0,5 0,5 0,5 D 2872 Dutilidade a 25oC, mín. cm 10 20 50 50 NBR 6293 D 113 Aumento do ponto de amolecimento, máx. oC 8 8 8 8 NBR 6560 D 36 Penetração retida, mín.(*) % 60 55 55 50 NBR 6576 D 5 (*) Relação entre a penetração após o efeito do calor e do ar em estufa RTFOT e a penetração original, antes do ensaio do efeito do calor e do ar. 64 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros e serviço, deve poder ser processado nos equipamentos convencionais, permanecer está- vel, física e quimicamente, ao longo de todas as fases e não necessitar de temperaturas muito diferenciadas para aplicação. Na Europa, particularmente na Alemanha, misturas asfálticas feitas com asfalto mo- dificado por polímero foram introduzidas na década de 1970. Nessa época, foram uti- lizados na Itália revestimentos asfálticos com polietileno adicionado na própria usina misturadora. O ramo rodoviário brasileiro começou a cogitar a utilização de ligantes modificados por polímero a partir de 1974 quando uma primeira experiência com CAP modificado com resina epóxi foi aplicada em um trecho de 275m na BR-116, Rio-São Paulo. Logo em seguida foi feita uma aplicação, na ponte Rio-Niterói, de asfalto com 15% de resina epóxi líquida mais 40% de extrato aromático e mais um reticulador, uma mistura que alterou profundamente o asfalto, mas ficou muito onerosa, justificando-se seu emprego somente em obras muito especiais como é o caso da Ponte Rio-Niterói com seu tabuleiro metálico. Houve em seguida uma experiência no Aeroporto Santos Dumont, um pequeno trecho na Avenida Atlântica e outro na Avenida Brasil, todos no Rio de Janeiro e com látex introduzi- do diretamente no tambor misturador da usina de concreto asfáltico, o que não foi muito eficiente e resultou em heterogeneidade da mistura final. Na forma de emulsão asfáltica modificada por polímero, a primeira experiência, ainda nos anos 1980, foi para uso em lama asfáltica e pintura de ligação no Autódromo de Jacarepaguá (Pinto e Farah, 1983). Nesse mesmo autódromo foi feita uma segunda aplicação de mistura asfáltica com polí- mero SBS entre 1996 e 1997, utilizando asfalto com SBR para a pintura de ligação. Trabalhos pioneiros envolvendo mistura de asfalto com polímero foram efetuados tam- bém pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem – DNER no Rio de Janeiro em 1990, que recobriu um trecho de cerca de 300m da Rua Leopoldo Bulhões com mistura asfáltica com asfalto modificado por copolímero SBS e outros 300m com asfalto modificado por copolímero EVA em comparação com trechos com ligante tradicional (Ramos et al., 1995). A companhia Ipiranga, em seu segmento dedicado a asfaltos, também investiu no asfalto-polímero e desde 1997 está comercializando asfaltos modificados por SBS. A Petrobras iniciou a comercialização de asfaltos modificados por SBS e SBR a partir de 1998 (Leite, 1999). A Tabela 2.6 mostra em termos qualitativos as influências de vários tipos de modi- ficadores de asfalto no comportamento da mistura asfáltica no pavimento ao longo da vida útil, considerando defeitos de deformação permanente, fadiga, trincas térmicas, envelhecimento e adesividade (Shell, 2003). 2.4.1 polímeros mais comuns para uso em pavimentação O grupo de polímeros termoplásticos normalmente usados em modificação de CAP con- siste de copolímeros em bloco de estireno-butadieno (SB), estireno-butadieno-estire- no (SBS), estireno-isopreno-estireno (SIS), estireno-etileno-butadieno-estireno (SEBS), 65Ligantes asfálticos acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) e acetato de vinila (EVA). As Figuras 2.24 e 2.25 mostram a representação esquemática de alguns desses polímeros. Porém, não basta conhecer somente o nome genérico do polímero, pois muitos deles têm apresentação comercial diferenciada, tanto na formulação e obtenção das cadeias como na forma de apresentação, se granulado grosso ou fino, pó fino, líquido etc. O copolímero SBS é comercializado tanto em forma de pó como em grânulos e, por exemplo, existe o da Shell tipo linear TR1101, produzido no Brasil, e o estrelado TR1186 importado, ambos com cerca de 30% de estireno. Os copolímeros em bloco SBS da Petroflex, fabricados no Brasil, são do tipo linear Coperflex 2032, 2040 e TR-D101. O TAbeLA 2.6 beNeFíCIOS De DIFeReNTeS TIpOS De mODIFICADOReS De ASFALTO (modificado de Shell, 2003) Modificador Deformação Permanente Trincas Térmicas Trincas de Fadiga Dano por Umidade Envelhecimento Elastômeros * * * * Plastômeros * Borracha de pneu * * * * Negro-de-fumo * * Cal * * Enxofre * Modificadores químicos * Antioxidante * Melhorador de adesividade * * Cal hidratada * * (*) Símbolo significa que há benefício. Figura 2.24 Representação esquemática da estrutura de um elastômero termoplástico à temperatura ambiente (Shell, 2003) 66 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros polímero SBR em geral é em forma de látex e EVA e LDPE (polietileno de baixa densida- de) em grânulos. Os copolímeros EVA fornecidos pela Politeno são denominados HM728, CEVA38 e 3019PE, com teor de acetato de vinila de 28, 19 e 19%, respectivamente. O polietileno da Eastman EE-2 é uma poliolefina funcionalmente modificada, desenvolvida para modificação do asfalto a ser aplicado a quente (Leite, 1999). O polímero TR 2040 da Petroflex tem menor massa molar – MM, maior teor de esti- reno e maior polidispersão que o TR1101 da Shell. A moagem dos TR1101 Shell ou TRD 101 Petroflex conduz a copolímeros de menor massa molar. O polímero SBS moído con- tém sílica para evitar reaglomeração. O polímero SBS estrelado TR1186 Shell apresenta MM duas vezes maior que o TR1101. Leite (1999) estudou quatro tipos de SBR, todos com 24% de estireno, da linha Buto- nal fornecidos pela Basf para preparo de asfaltos modificados. Dois deles são aniônicos, NS175 e NX1127, com 70 a 72% de sólidos e os outros dois são catiônicos, NS198 e NX1118, com 63 a 65% de sólidos. O polímero SBR não exige agitadores de alto cisa- lhamento para sua modificação, mas requer seleção da composição do CAP para alcance de compatibilidade. O copolímero randômico SBR, por se apresentar sob forma de látex, é de fácil dis- persão no CAP. Sua massa molar alta acarreta aumento de viscosidade, limitando seu emprego em 3%, o que influencia as propriedades mecânicas, sendo nesse caso infe- riores às do SBS. A Basf produz vários tipos de SBR de mesmo teor de estireno com propriedades distintas oriundos de diferentes massas molares que resultam em misturas compatíveis com CAPs de diferentes procedências. Existem numerosos polímeros atualmente disponíveis no mercado, inclusive muitos deles com nomes comerciais, tais como Kraton, Europrene, Coperflex, Cariflex etc., todos à base de polímero SBS. A Figura 2.25 mostra uma representação esquemática do polímero EVA. Quanto Figura 2.25 Representação esquemática de um elastômero termoplástico eVA 69Ligantes asfálticos O polímero EVA é de fácil incorporação e não requer alto cisalhamento. Apresenta boa resistência ao envelhecimento, semelhante à do CAP (Leite, 1999). 2.4.2 especificações brasileiras de asfalto modificado por polímeros Como é difícil acompanhar quimicamente a incorporação do polímero ao asfalto, em muitos países as especificações baseiam-se nas alterações das características físicas e mecânicas do asfalto modificado, com base nos ensaios já descritos no item 2.2.5 proce- didos da mesma forma ou com pequenas alterações para ressaltar a presença do políme- ro. Com o desenvolvimento de alguns outros ensaios físicos específicos complementares, foram montadas as principais especificações de asfalto modificado por polímero (AMP) no mundo. Leite (1999) faz um balanço de mais de uma dezena de especificações de vários países, e ressalta que em muitos existem especificações particulares para cada tipo de polímero empregado. Em geral, elas se baseiam em medidas de tensão versus deforma- ção, viscosidade versus temperatura, efeito do calor e do ar, estabilidade à estocagem, recuperação elástica, suscetibilidade térmica e módulo de rigidez. O DNER (atual DNIT) propôs uma especificação para asfalto modificado com SBS que está mostrada na Tabela 2.7 (Pinto et al., 1998; DNER, 1999). TAbeLA 2.7 eSpeCIFICAÇÃO TéCNICA pARA ASFALTO mODIFICADO COm pOLímeRO (Amp) (DNeR – em 396/99) Característica Exigência Mínima Máxima Penetração, 100g, 5s, 0,1mm 45 - Ponto de fulgor, ºC 235 - Dutilidade, 25ºC, 5cm/min, cm 100 – Densidade relativa 25oC/4oC 1,00 1,05 Ponto de amolecimento, ºC 60 85 Ponto de ruptura Fraass, ºC – -13 Recuperação elástica, 20cm, 25ºC, % 85 – Viscosidade cinemática, 135ºC, cSt 850 Estabilidade ao armazenamento, 500ml em estufa a 163ºC por 5 dias: l diferença de ponto de amolecimento, ºC – 4 l diferença de recuperação elástica, 20cm, 25oC, % – 3 Efeito do calor e do ar (ECA) l variação em massa, % – 1,0 l porcentagem da penetração original 50 – l variação do ponto de amolecimento, oC – 4 l recuperação elástica, % 80 – 70 Pavimentação asfáltica: formação básica para engenheiros O Instituto Brasileiro do Petróleo e Gás (IBP), através de sua Comissão de Asfalto, também propôs uma especificação de asfalto modificado por polímero que foi aprovada pela Agencia Nacional de Petróleo (ANP) conforme Resolução 31/2007. Essa proposta está mostrada na Tabela 2.8. Os ensaios referidos nas Tabelas 2.7 e 2.8, que são diferentes daqueles já citados no item 2.2.5, são descritos em linhas gerais a seguir. TAbeLA 2.8 eSpeCIFICAÇÃO De ASFALTO-pOLímeRO (SbS) (ANp, 2007) Tipo Grau (Ponto de amolecimento mín./ Recuperação elástica a 25°C mín.) (°C/%) Método ABNT 50/65 55/75 60/85 65/90 Ensaios na amostra virgem Penetração 25°C, 5s, 100g, 0,1mm NBR 6576 45-70 45-70 40-70 40-70 Ponto de amolecimento, mín., °C NBR 6560 50 55 60 65 Viscosidade Brookfield a 135°C, spindle 21, 20 RPM, máx., cP NBR 15184 1.500 3.000 3.000 3.000 Viscosidade Brookfield a 150°C, spindle 21, 50 RPM, máx., cP NBR 15184 1.000 2.000 2.000 2.000 Viscosidade Brookfield a 177°C, spindle 21, 100 RPM, máx., cP NBR 15184 500 1.000 1.000 1.000 Ponto de fulgor, mín., °C NBR 11341 235 235 235 235 Ensaio de separação de fase, máx., °C NBR 15166 5 5 5 5 Recuperação elástica a 25°C, 20cm, mín., % NBR 15086 65 75 85 90 Recuperação elástica a 4°C, 10cm, % NBR 15086 anotar anotar anotar anotar Ensaios no resíduo após RTFOT Variação de massa, máx., % NBR 15235 1 1 1 1 Aumento do ponto de amolecimento, °C, máx. NBR 6560 6 7 7 7 Redução do ponto de amolecimento, °C, máx. NBR 6560 3 5 5 5 Porcentagem de penetração original, mín. NBR 6576 60 60 60 60 Porcentagem de recuperação elástica original a 25°C, mín. NBR 15086 80 80 80 80 2.4.3 ensaios correntes Recuperação elástica ou retorno elástico A recuperação elástica é um ensaio que utiliza o dutilômetro com molde modificado; o teste é realizado a 25°C ou a 4°C; a velocidade de estiramento é de 5cm/min para distinguir bem materiais modificados com elastômeros dos demais. Interrompe-se o ensaio após atingir-se 200mm de estiramento e secciona-se o fio de ligante, em seu ponto médio, observando-se ao final de 60 minutos quanto houve de retorno das partes 71Ligantes asfálticos ao tamanho original, ou seja, após junção das extremidades seccionadas, mede-se nova- mente o comprimento atingido. Este valor é comparado com o especificado. As normas deste ensaio são ASTM D 6084 e ABNT NBR 14756/2004. Na Figura 2.27 estão apresentadas fotos que ilustram o ensaio e a diferença de com- portamento de um ligante modificado por polímero e um convencional. Esse ensaio mostra claramente o efeito do aumento do teor de elastômero no asfalto, porém é pouco sensível aos efeitos dos plastômeros; não depende linearmente do teor do polímero e sim da intera- ção do polímero com o asfalto, nem apresenta relação linear com ponto de amolecimento. Porém, não se relaciona facilmente com desempenho em campo (Leite, 1999). Existe ainda um outro tipo de ensaio que pode ser feito usando um dutilômetro acoplado a um transdutor de força que vem sendo chamado de força-dutilidade (force-ductility) que determina a força necessária para estiramento do ligante até a ruptura, sob taxa de alonga- mento constante. Esse tipo de ensaio é usado em algumas especificações internacionais. (a) equipamento com ensaio em andamento e detalhe do molde (c) Ruptura do ligante asfáltico (b) progressão do ensaio com alongamento do ligante asfáltico Figura 2.27 ensaio de recuperação elástica mostrando em (a) o início do alongamento; (b) dutilidade em amostra de asfalto sem modificação (ao fundo) e modificado por polímero (na frente) e (c) o mesmo ensaio de (b) após ruptura