1

2

3

4

5

6

7

8

9

INTRODUO

Pavimento um conceito amplo sobre revestimentos utilizados com a finalidade de melhorar as condies de rolamento, aferindo segurana e conforto aos usurios. A priori, pavimentos so classificados em trs tipos bsicos: rgido, flexvel e semi-rgido. O ligante asfalto-borracha utilizado como camada de revestimento de pavimento flexvel. O pavimento no dever possuir deformaes permanentes em seu perodo de vida til, para isso seu dimensionamento trabalha com dados do trfego de veculos pesados durante o perodo estipulado em projeto para a durao da estrutura do pavimento. Por meio de clculos estatsticos e tendo como base o trfego atual, estimado o volume de veculos que iro impor carregamento estrutura do pavimento durante sua vida. Relacionando este nmero com bacos, no mtodo de dimensionamento do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNER, estipulam-se as camadas bem como suas respectivas espessuras. Assim a estrutura do pavimento ser capaz de resistir, sem se deformar permanentemente, durante o perodo estipulado de servio para a mesma. O concreto asfltico, assim como qualquer outro tipo de concreto composto por aglomerante e agregados, que quando alcanam sua consistncia final possuem as propriedades projetadas para o mesmo. Para a confeco de concreto asfltico, o aglomerante o asfalto, que diverge entre diversos tipos para atingir diferentes objetivos, porem com o mesmo resultado. Dentre os vrios tipos de ligantes a maior nfase deste trabalho ser dada ao ligante asfalto-borracha. Este ligante composto por asfalto acrescido de borracha moda oriunda da reciclagem de pneus inservveis. A adio da borracha tem como principal finalidade o aumento da elasticidade do ligante, aumentando assim sua durabilidade. A escolha dos agregados, as suas respectivas faixas granulomtricas e a porcentagem na mistura possuem uma pr-definio em concordncia com os parmetros escolhidos; em geral a

10

composio expressa em faixas com valores mnimos e mximos para os tipos e tamanhos de agregados, sendo que a mistura final dever possuir porcentagem encaixada nesta faixa. Aps as definies do tipo de ligante e das faixas dos agregados, so produzidas misturas com diferentes teores de ligante para a definio da melhor quantidade do mesmo a ser adicionado mistura com a finalidade de alcanar o desempenho conforme um critrio previamente adotado. Para tal procedimento realiza-se a dosagem Marshall, a qual por meio de procedimentos corretamente ordenados conduz produo de grficos que denotam o comportamento das misturas em funo do teor de ligante aplicado. Os resultados deste mtodo so grficos que expressam os comportamentos de: massa especfica aparente, relao betume-vazios, volume de vazios, fluncia e estabilidade Marshall. Para a escolha do teor de ligante h vrios mtodos, que normalmente definido a partir do volume de vazios, da estabilidade Marshall ou da massa especfica aparente.

1.1.

OBJETIVO

Este trabalho tem por objetivo a divulgao e discusso da aplicabilidade do ligante de asfalto-borracha em obras de pavimentao de vias, analisando sua viabilidade tcnica e financeira, apesar desta ltima ser resultante de muitos fatores sendo que nem mesmo uma mistura de mesma origem possui os mesmos custos.

1.2.

JUSTIFICATIVA

A utilizao de borracha de pneu na confeco de asfalto no uma tecnologia nova, pois as primeiras tentativas datam do inicio do sculo XX, no entanto a efetiva utilizao teve

11

inicio na dcada de 1960, e a tecnologia permaneceu sobre patente at 1990, aps isso sua utilizao se globalizou e chegou entre outros pases no Brasil. O pneu um produto amplamente utilizado no mundo e atualmente com a popularizao dos veculos automotores, representa o segundo material mais consumido no veculo, s perde para a gasolina, gerando assim um passivo ambiental de grandes dimenses, at pelo fato de sua decomposio demorar em torno de 600 anos, o que faz com que nesse perodo esses pneus se acumulem em aterros, isto quando recebem a correta destinao. O conceito dos 3 Rs reduzir, reutilizar e reciclar deve ser observado com ateno para pneus, at pela ordem que ocorrem os processos em sua vida til. Dentro do conceito de reduzir pode se observar a melhora na eficincia dos pneus como forma de reduzir o nmero de trocas. No que diz respeito reutilizar, antes do mesmo ser reciclado na concepo original de reciclagem o mesmo costuma ser reutilizado, desde que atenda as condies mnimas de segurana, para isto o mesmo recebe uma nova camada de borracha. No entanto a quantidade possvel de pneus a serem reutilizados muito limitada, assim resultando, como melhor destinao aps esse perodo, a reciclagem da borracha e demais partes do pneu. A utilizao de pneus em pavimentao se tornou uma alternativa vivel de reciclagem de pneus, apesar de sua utilizao no ser amplamente difundida, pois implica em um maior investimento inicial, at 50% maior, tornando-se, em alguns casos, fator impeditivo para a utilizao de tal produto. O uso de pneus na mistura asfltica confere um incremento nas propriedades relacionadas elasticidade da mistura, que por sua vez possui ligao direta com a durabilidade do pavimento. Esta melhora nas propriedades da mistura garante maior impermeabilidade e viscosidade, resultando na menor susceptibilidade s aes do ambiente e numa melhor acomodabilidade dos pavimentos perante as deformaes impostas pelas solicitaes dos veculos em trnsito. Em estudos realizados sobre o acrscimo de vida til ao pavimento em

12

concreto asfltico modificado pela adio de borrachas de pneus cita-se tambm um aumento aproximado de trs vezes na vida til do pneu, podendo assim ser fator decisivo na escolha desta alternativa.

1.3.

ESTRUTURA DO TRABALHO

O trabalho estruturado a partir de uma reviso bibliogrfica sobre os conceitos gerais de pavimento apresentando conceitos fundamentais para o desenvolvimento do mesmo. A partir de um estudo de caso feita uma anlise qualitativa do comportamento do asfaltoborracha aplicado na manuteno de trechos experimentais do Sistema Anchieta Imigrantes, mais especificamente na Rodovia dos Imigrantes, apresentando resultados obtidos no controle tecnolgico das obras. Os resultados obtidos no estudo de caso so, ento, comparados com os valores de tolerncia especificados para o asfalto-borracha e para o asfalto convencional, discutindo-se os pontos positivos e os pontos a serem melhorados da aplicao da tecnologia com ligante asfalto-borracha.

13

CONSIDERAES GERAIS DE PAVIMENTAO 1.4. PAVIMENTO

Pavimento por definio uma estrutura de mltiplas camadas de espessura finita, sobre semi-espao teoricamente infinito, designado como sub-leito. Esta estrutura dever se capaz de suportar, sem maiores deformaes, s aes dos esforos cclicos provenientes da ao dos veculos sobre o mesmo e possveis aes do clima. Tem como funo garantir uma melhor condio de rolamento, em termos de conforto, segurana e economia. So normalmente classificados em trs tipos: flexvel, rgido e semi-rgido. Neste trabalho ser estudada alternativa de materiais para o primeiro supracitado.

1.4.1. Pavimento flexvel

Pavimento flexvel aquele sofre deformaes elsticas sob carregamento aplicado, ou seja, distribui em parcelas aproximadamente iguais para as camadas subjacentes, amortizando-as. Em geral, pavimentos flexveis possuem a estrutura de camadas conforme mostra a Figura 2.1, podendo ou no haver supresso de camadas:

14

Revestimento Base Sub-base Reforo de Sub-leito Sub-leito

Figura 2.1 Estrutura bsica de pavimentos flexveis.

Sendo as camadas assim definidas: a) Sub-leito: Espao que servir como fundao para o pavimento, sendo oriundo de terraplenagem para que o mesmo possua geometria e caractersticas especificadas; b) Reforo de Sub-leito: Camada que possui caractersticas de suporte superior ao subleito porm inferior sub-base, utilizada quando o sub-leito no possui capacidade portante mnima. c) Sub-base: Camada complementar a base, quando a mesma no puder ficar diretamente acima do reforo de sub-leito. d) Base: Camada destinada a receber os esforos oriundos do trfego de veculos e distribu-los s camadas subjacentes. e) Revestimento: Camada mais impermevel possvel, recebedora direta dos esforos do trfego, responsvel pelas boas condies de rolamento, garantindo conforto e segurana aos usurios.

15

1.4.2. Critrios para dimensionamento de pavimentos flexveis

Como o escopo deste trabalho no diz respeito a critrios de dimensionamento de pavimentos, no haver um maior aprofundamento nos procedimentos dos diversos processos de dimensionamento usuais no Brasil e no mundo. Portanto, como forma de esclarecer os critrios e procedimentos de dimensionamento de pavimentos, ser apresentado, de maneira sucinta, o mtodo do DNER, devido a sua ampla aplicao. Este mtodo por sua vez foi baseado no trabalho Design of Flexible Pavements Considering Loads and Traffic Volume, de autoria de W. J. Tumbull, C. R. Foster e R. G. Ahlvin, do corpo de engenheiros dos E.E.U.U. e concluses obtidas na pista experimental da AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials). Os materiais constituintes do pavimento possuem um equivalente estrutural obtido na pista experimental da ASHTO, com possveis mudanas propostas pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes DNIT. A capacidade de suporte do subleito e dos materiais determinada pelo CBR (California Bearing Ratio). O CBR determina, em percentual, a penetrao do material em relao a uma brita padronizada. Alm dos parmetros relacionados ao material, tambm possuem relevncia as caractersticas quanti-qualitativas do trfego. O pavimento dimensionado em funo do nmero de operao de eixo padro (N), durante o perodo escolhido de projeto. Para a determinao do valor de N necessria uma contagem do trfego na via, sendo que nesta contagem devero ser desconsiderados veculos de passeio e utilitrios. O roteiro de clculo do mtodo do DNER est descrito abaixo:

Vm =

Vl 2 + ( P 1) t 2

[

( 1 0 )0]

(E q2.1) .

Onde:

16

Vl o volume mdio de trfego no ano de abertura; P o perodo especificado no projeto, em anos; t a taxa de crescimento anual, em porcentagem; Vm o volume mdio de trfego. Com valor obtido na equao 2.1, obtm-se o volume de trfego total conforme equao abaixo:Vt = 365 Vm P ( Eq.2.2)

O nmero de operaes do eixo padro obtido a partir do volume de trfego total em acordo com a equao descrita abaixo:N = Vt Fv ( Eq.2.3)

Onde: Fv o fator de veculos (adimensional que pondera o nmero de veculos, eixos e carga por eixo). Com o valor de N possvel determinar a espessura mnima da camada de revestimento atravs da Tabela 2.1.Tabela 2.1 Espessura mnima do revestimento betuminoso R (DNER, 2006).

N N 106 106 < N 5106 5106 < N 107 107 < N 5107 N > 107

Espessura Mnima de Revestimento Betuminoso Tratamentos superficiais betuminosos Revestimento betuminosos com 5,0cm de espessura Revestimento betuminosos com 7,5cm de espessura Revestimento betuminosos com 10,0cm de espessura Revestimento betuminosos com 12,5cm de espessura

Com o valor de N e o CBR da camada granular, obtm-se a espessura total do pavimento a partir do baco da Figura 2.2.

17

Figura 2.2 Determinao de espessuras de pavimento (DNER, 2006).

Para a camada granular o CBR fica fixado o mximo de 20%, por isso sua espessura designada como H20. A partir de H20, R (espessura do revestimento) e os valores dos coeficientes de equivalente estrutural (k), obtido a partir da Tabela 2.2, so determinadas as espessuras das demais camadas do pavimento atravs das inequaes abaixo:

18

Tabela 2.2 Coeficiente de equivalncia estrutural (DNER, 2006).

Componentes do pavimento Base ou revestimento de concreto betuminoso Base ou revestimento pr-misturado a quente, graduao densa Base ou revestimento pr-misturado a frio, de graduao densa Base ou revestimento betuminoso por penetrao Camadas granulares Solo cimento com resistncia compresso a 7 dias, superior a 45 kg/cm Idem, com resistncia compresso a 7 dias, entre 45 kg/cm e 28 kg/cm Idem, com resistncia compresso a 7 dias, entre 28 kg/cm e 21 kg/cm

Coeficiente K 2,00 1,70 1,40 1,20 1,00 1,70 1,40 1,20

R k R + B k B H 20 R k R + B k B + H 20 k S H n R k R + B k B + H 20 k S + H n k REF H m

( Eq .2.4) ( Eq .2.5) ( Eq .2.6)

A partir dos valores obtidos anteriormente chega-se a uma estrutura como a descrita na Figura 2.3.

Figura 2.3. Dimensionamento de pavimento (DNER,2006).

1.5.

PROPRIEDADES MECNICAS DAS MISTURAS ASFLTICAS

As principais caractersticas das misturas asflticas para fins de pavimentao so (FAXINA, 2002): a) Estabilidade; b) Flexibilidade; c) Durabilidade;

19

d) Resistncia derrapagem.

1.5.1. Estabilidade

A estabilidade a capacidade de resistir formao de deformaes permanentes excessivas, sobre aes de cargas estticas ou repetidas. caracterizada pelos ensaios de fluncia por compresso uniaxial, compresso triaxial (por carregamento esttico e repetido), compresso diametral (com carregamento esttico e repetido), ensaio de trilha de roda, e estabilidade Marshall. So os fatores que interferem na estabilidade de uma mistura asfltica: tipo e teor de Concreto Asfltico de Petrleo CAP, natureza e teor de fler, forma e textura dos agregados e temperatura.

1.5.2. Flexibilidade

A flexibilidade caracteriza a capacidade da mistura asfltica de resistir flexo sob a ao de cargas repetidas, sem que haja a formao de fissuras, ou basicamente, a resistncia fadiga. Tambm relacionada acomodabilidade, capacidade de se acomodar a deformao permanente da camada de base. Os fatores que intervenientes na flexibilidade so: quantidade e caracterstica do CAP e a temperatura da mistura. Em laboratrio a flexibilidade medida em ensaios de flexo em viga, toro de amostra cilndrica, trao uniaxial, trao indireta por compresso diametral e ensaio em amostras trapezoidais.

20

1.5.3. Durabilidade

A durabilidade a capacidade de resistir a desintegrao causada pelo trfego de veculos e intemperismo. Depende da quantidade e das caractersticas fsico-qumica do CAP, qualidade dos agregados e volume de vazios da mistura.

1.5.4. Resistncia derrapagem

Resistncia derrapagem a capacidade do revestimento resistir ao deslizamento dos pneus dos veculos. funo no somente das caractersticas do revestimento, bem como das caractersticas e estado de conservao do pneu. A textura do revestimento depende por sua vez da granulometria dos agregados, com especial ateno presena de agregados grados de superfcie rugosa. Quando, por uma razo qualquer, uma destas caractersticas estiver prejudicada, dever ser estudadas alternativas para resoluo de tais problemas, pois os mesmos possuem influncia direta na segurana de rolamento, podendo ocasionar acidentes.

1.6.

MATERIAIS UTILIZADOS PARA FABRICAO DO CONCRETO ASFLTICO

21

1.6.1. Asfalto

O asfalto utilizado em pavimentao um ligante betuminoso que provm da destilao do petrleo e que tem a propriedade de ser um adesivo termoviscoplstico, impermevel gua e pouco reativo (BERNUCCI et tal, 2008). H dois tipos bsicos de asfaltos, dependendo da sua origem: o asfalto natural (AN) e o asfalto de petrleo (AP). O Asfalto Natural surge na superfcie como resultado da destilao natural pela do petrleo pela ao do vento e do sol, pelo seguinte princpio de fundamento: o sol e o vento retiram do petrleo os gases e leos leves resultando em um produto denso, o asfalto, no entanto este processo raro. O asfalto de petrleo obtido a partir do processo de destilao para obteno dos demais derivados de petrleo, sendo o asfalto o resduo do processo de destilao. Devido suas propriedades qumicas possui caractersticas aglutinantes e impermeabilizantes, propriedades estas de intenso interesse em obras de pavimentao. Por ser aglutinante proporciona uma ligao entre os agregados da mistura asfltica, fazendo com que essa ligao capaz de suportar as solicitaes impostas pelo trfego de veculos. A sua capacidade impermeabilizante importante para a manuteno da estrutura do pavimento, pois no permite a penetrao e percolao de gua nas camadas granulares e no solo do subleito.

1.6.1.1.

Composio qumica

A composio qumica do asfalto varia de acordo com o mtodo de produo e o tipo de petrleo, portanto muito complexa, necessitando uma discusso aprofundada, o que foge

22

do escopo deste trabalho, portanto, para que sua definio fique generalista, e paralelamente clara para a compreenso das propriedades e comportamentos, define-se asfalto como uma disperso coloidal de partculas de asfalteno em meio oleoso denominado malteno. As partculas de asfaltenos so slidos duros temperatura ambiente (25C), portanto a sua presena determinante na consistncia do asfalto. No entanto, devido a essas caractersticas, sua presena no processo de refino do petrleo pode ser problemtica, vindo a causar entupimentos dos tubos de extrao e de transporte, deposio nos tanques de armazenamento e reduo da ao dos catalisadores. Os maltenos so constitudos por leos saturados, leos aromticos e resinas; so menos viscosos que o asfalteno e sensvel a oxidao. Uma pequena parte do asfalto constituda de carbenos e carbides. Os asfaltos possuem certa coeso e aptido ao escoamento em funo da durao da solicitao da carga imposta. Para cargas de curta durao o asfalto se comporta como slido elstico, para cargas e longa durao o mesmo se comporto como um lquido viscoso. Os asfaltos utilizados em pavimentao so oriundos de destilao fracionada de petrleo. Quando este processo de destilao controlado, no havendo mudanas qumicas, tem-se o que se chama de processo de destilao direta e os produtos so leos residuais asflticos ou asfalto de destilao direta. 1.6.2. Destilao do petrleo

Para separao dos produtos de petrleo utiliza-se uma torre de destilao, onde o petrleo aquecido sob presso a elevadas temperaturas, ate que se obtenham os seguintes produtos derivados de petrleo nas suas respectivas temperaturas conforme a Tabela 2.3.

23

Tabela 2.3 Produtos derivados do processo de destilao de petrleo (adaptado de INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA, 2009)

Produto Gasolina Querosene leo Diesel leos Lubrificantes

Temperatura 37 a 204C 177 a 302C 218 a 317C Acima de 343C

Quando o ponto de ebulio do asfalto alto utiliza-se a reduo da presso e utilizao de vapor para a obteno do mesmo em processo denominado de destilao a vcuo e vapor. As propriedades fsicas do asfalto so extremamente sensveis ao mtodo de obteno do mesmo.

Figura 2.4 Processo de destilao do petrleo (INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA, 2009).

1.6.2.1.

Propriedades fsicas

O asfalto pode ser caracterizado pelas suas propriedades fsicas ou qumicas, contudo para o uso em pavimentao em geral, sua caracterizao feita por suas caractersticas fsicas. As propriedades mais utilizadas para acompanhar seu desempenho so:

24

Durabilidade

Relaciona as mudanas nas propriedades fsicas do asfalto com o tempo. Devido sua pouca reatividade e susceptibilidade gua possui boa durabilidade. No entanto, com o passar do tempo tende sofre aumento da sua viscosidade, tornando-o quebradio sob a ao do trfego.

Termoviscoplasticidade

Refere-se a sua susceptibilidade velocidade, tempo e intensidade de carregamento. Conforme demonstrado no captulo 4.1.1, o asfalto comporta-se como slido elstico sob carregamento de curta durao enquanto que sob carregamento de longa durao se comporta como liquido viscoso.

Pureza

O cimento asfltico (CAP) deve possuir somente material betuminoso, pois o processo de cimentao no produz impurezas, que so, em geral, prejudiciais a desempenho do mesmo.

25

Segurana

O CAP possui uma temperatura partir da qual seus vapores se inflamam sob ao de chama. Este ponto definido ponto de fulgor, a ser melhor definido no capitulo 6.5, portanto seu manuseio deve obedecer esta temperatura.

1.6.2.2.

Tipos de ligantes de base asfltica

Asfalto modificado por polmero

Em grande parte das situaes o asfalto convencional satisfaz as condies necessrias para que o pavimento desempenhe bem sua funo, contudo h situaes em que o trfego de veculos pesados em funo do tempo ou grande amplitude trmica entre as estaes do ano, situaes essas que tornam imprescindveis a melhora de algumas propriedades dos asfaltos. Dentre os possveis aditivos para melhora dessas caractersticas encontram-se os polmeros. Segundo Bernucci et al(2008), polmeros so macromolculas sintticas, estruturalmente simples, constitudas de unidades estruturais repetidas em sua longa cadeia. Devem ser estudadas as possibilidades de adio de polmero ao asfalto, pois h certa limitao nos polmeros passiveis de mistura com CAP, e limitao do CAP estocagem aps a adio de polmero. A dosagem do polmero a ser adicionada a mistura asfltica funo das propriedades desejadas, e tambm da reatividade do polmero com o CAP, ou seja, se a matriz polimrica esteja fixada na estrutura dos asfaltos.

26

O uso deste tipo de asfalto indicado em vias de difcil acesso, onde seria muito oneroso a interrupo do trfego ou locais de trfego canalizado, pois o aumento da vida de servio desejvel nestes tipo de vias. Para garantir a viabilidade tcnica, garantindo a modificao do asfalto com polmero, fundamental que o polmero no se degrade a temperatura de aplicao do asfalto, haja interao entre suas macromolculas e os componentes do asfalto, o polmero deve melhorar a fluidez do asfalto a altas temperaturas, o ligante no deve ficar muito viscoso para misturao e espalhamento e nem quebradio s baixas temperaturas. O asfalto modificado por polmero deve manter suas propriedades durante a estocagem e aplicao em aparelhos convencionais e sem necessitar temperaturas muito diferenciadas de mistura convencionais.

Emulso asfltica

A emulso asfltica tem como objetivo ser um ligante alternativo que no necessite de aquecimento para atingir a consistncia desejada. Emulso uma disperso estvel de dois ou mais lquidos miscveis, neste caso asfalto e gua. A emulso asfltica um tipo especial de emulso leo-gua. O asfalto possui alta viscosidade, e para que a emulso seja estvel necessrio a adio de um produto chamado de emulsionante ou emulsificante. O emulsificante produz uma tenso superficial, fazendo que as partculas permaneam separadas por determinado tempo antes que as mesmas se aglomerem.

27

Asfalto diludo

O asfalto diludo produzido a partir da adio de um diluente voltil (oriundo de petrleo), que funo do tempo necessrio para a perda do mesmo, restando somente o asfalto residual. O diluente tem como funo apenas a reduo da viscosidade, tornando possvel a aplicao em temperatura ambiente. Segundo Bernucci et al (2008), no Brasil h dois tipos de asfalto diludo, de cura rpida e cura media. O processo de cura refere-se a perda dos volteis , e a denominao de rpida e mdia funo da velocidade de evaporao diluente voltil. Em geral o processo de cura rpida utiliza como solvente gasolina ou nafta, enquanto que no processo de cura mdia utiliza-se querosene. Outra forma de classificao e nomeao vinculada ao inicio da faixa de viscosidade cinemtica de aceitao. Por exemplo, um ligante denominado CM 30, um asfalto diludo de cura mdia, cujo faixa de viscosidade a 60C comea em 30cSt. Seu uso, geralmente, se d na imprimao de base de pavimentos e em tratamento superficial, contudo seu uso vem sido reduzido devido a problemas de segurana e meio ambiente (emisso de compostos volteis orgnicos VOCs). Asfalto espuma

Em condies normais no devera haver espumao do asfalto, porm em condies especiais a espumao do asfalto controlada pode se mostrar positiva para que o asfalto melhor envolva os agregados e at mesmo o solo.

28

Esta tcnica consiste em aumentar o volume do CAP por choque trmico causado pela injeo de um pequeno volume de gua temperatura ambiente, em asfalto aquecido dentro de uma cmara que controla as variveis do processo.

1.6.3. Agregados

O concreto asfltico constitudo de ligante asfltico e agregado. Esta mistura dever ser durvel pelo perodo previsto da vida de servio. Para isso, deve-se selecionar as propriedades desejveis do agregado. Como definido pela NBR 9.935 (ABNT, 2005) agregado o material sem forma ou volume definido, geralmente inerte, de dimenses e propriedades adequadas para produo de argamassas e de concreto. Para que se tenha um maior controle sobre o comportamento dos agregados necessrio que conhecer sua origem e vida geolgica, podendo assim, melhor prever suas reaes e durabilidade. O agregado escolhido com determinada funo dever ser capaz de suportar as tenses impostas tanto na superfcie do pavimento bem como no interior do mesmo. A escolha feita em laboratrio, embasada em ensaios utilizados para predio do seu comportamento em servio. 1.6.3.1. Classificao dos agregados

Conforme citado anteriormente o desempenho do agregado est em funo de sua origem e suas caractersticas em servio. Segundo Bernucci et al (2008), dentre estas

29

caractersticas h a possibilidade de classificar os agregados segundo: sua natureza, tamanho e distribuio granulomtrica.

Quanto a sua natureza

Natural: todas as fontes de ocorrncia naturais e obtidas por processos de desmonte, escavao e dragagem em depsitos naturais. Podem ser utilizados em seu tamanho natural ou processados. Agregados provenientes de rochas naturais so divididos em quatro grupos: Rochas gneas so oriundas de um processo de solidificao a partir de um estado lquido. Outros tipos so extrusivos, oriundos da liberao de lava para a superfcie da terra. Rochas sedimentares so resultantes do intemperismo e eroso das rochas j existentes. Diferencia-se por sua estrutura estratificada, originada pelo processo de disposio. Rochas metamrficas: Rochas gneas ou sedimentares modificadas por aquecimento, presso ou atividade qumica. Areias e pedregulhos so provenientes de rochas naturais que sofreram processo de transporte antes da disposio. Artificial: resduos de processos industriais como escria de alto-forno e de aciaria, ou fabricadas para um melhor desempenho tais como argila calcinada e argila expandida. A utilizao de agregados artificiais requer maior ateno devido a possveis problemas de expansibilidade e heterogeneidade, contudo este tipo de agregado possui alta resistncia ao atrito. Reciclado: material oriundo do reaproveitamento de diversos tipos de materiais. Atualmente h a possibilidade de reaproveitamento de revestimento asfltico e material

30

proveniente de demolio. O interesse neste tipo de material crescente, pois possibilita um melhor destino aos detritos da atividade da construo civil e em situaes onde no haja condies naturais que permitam explorar novas fontes de material.

Quanto ao tamanho

A classificao dos agregados quanto ao seu tamanho, para pavimentao, conforme DNIT 031/2004-ES (DNIT, 2004): Grado: material com dimetro superior a 2,0 mm, que fica retido na peneira n10. Mido: material com dimetro variando entre 0,075mm e 2,0mm, ou seja, material retido na peneira n200, mas passante na peneira n10.

Quanto distribuio dos gros

A distribuio granulomtrica dos agregados influi diretamente nas propriedades mais importantes em pavimentao, como: rigidez, estabilidade, durabilidade, permeabilidade, trabalhabilidade, resistncia fadiga e deformao permanente, resistncia ao dano por umidade induzida. A distribuio dos agregados determinada a partir do ensaio de peneiramento onde uma amostra do solo submetida agitao em peneiras de malha gradativamente menor, obtendo a massa de material retida em cada peneira, expressa em percentagem da amostra total.

31

A diferenciao em classes de graduao do agregado auxilia para posterior caracterizao dos revestimentos exposta na Tabela 2.4.Tabela 2.4 Caractersticas do agregado em funo de sua graduao (adaptado BERNUCCI et tal, 2008).

Graduao Densa ou Bem Graduada Aberta Uniforme Descontnua

Caractersticas Distribuio granulomtrica contnua, prxima densidade mxima. Distribuio granulomtrica contnua, contudo com pouco material fino, resultando em maior volume de vazios. A maior parte das partculas entre uma pequena faixa de tamanho. Possui pequena percentagem de agregados com tamanho intermedirio, muito suscetvel segregao.

1.7.

DOSAGEM DA MISTURA ASFLTICA

A dosagem de uma mistura asfltica o procedimento no qual determinado o teor de ligante asfltico partir de uma faixa granulomtrica dos agregados predefinida. Este teor de ligante, denominado teor de projeto, tambm designado como teor timo, no entanto a determinao do mesmo possui critrios subjetivos fazendo com que o teor timo em um mtodo no equivalha aos demais, assim para que no haja conflitos utiliza-se a denominao de teor de projeto. O teor de projeto depende do mtodo de dosagem adotado, pois o mesmo varia em funo de parmetros como a energia de compactao, tipo de mistura, temperatura a qual o pavimento estar submetido. O mtodo mais comumente utilizado no mundo o mtodo Marshall. O surgimento do mtodo SHRP superpave se deu aps questionamento da eficincia da metodologia Marshall, aps a apario de casos nos Estados Unidos em que foram impostas deformaes permanentes prematuras em estradas de trfego pesado devido ao excesso de ligante. A falha foi atribuda ao mtodo de compactao por impacto, incoerente com o mtodo de compactao utilizado em campo. Neste trabalho, no entanto, se restringir a discutir a metodologia Marshall devido a sua longa utilizao em territrio nacional e sua aceitao pelos rgos competentes.

32

1.7.1. Volumetria das misturas asflticas

A compreenso da relao massa-volume de misturas asflticas compactadas fundamental para um bom desempenho da mistura projetada. O projeto de misturas determinar os volumes de asfalto e agregado para que a mistura resulte nas propriedades desejadas. No entanto a determinao dos volumes, tanto em campo, como em laboratrio complicada, portanto determina-se a massa especfica possibilitando converter unidades volumtricas em unidades de massa. A volumetria exemplificada na Figura 2.5.

Figura 2.5 Volumetria de uma mistura asfltica (BERNUCCI et tal,2008)

Onde: VV o volume de vazios na mistura total (tambm chamado de VTM) ou vazios de ar na mistura asfltica compactada; VAM o volume de vazios nos agregados minerais, representa o que no agregado na mistura; VCB o volume de vazios cheio com betume, representa o asfalto disponvel para a mistura e o absorvido. A relao betume-vazios (RBV) dada pela relao entre VCB e VAM.

1.7.2. Dosagem Marshall

33

A determinao dos parmetros necessrios para a dosagem de uma mistura asfltica pelo mtodo Marshall segue os passos descritos por Bernucci et al (2008): I)Determinao das massas especficas reais do CAP e dos agregados; II)Seleo da faixa granulomtrica de acordo com a mistura asfltica; III)Escolha da composio dos agregados, para que a faixa granulomtrica escolhida. O percentual de cada faixa dever ser enquadrado dentro de um mximo e mnimo especificado para cada tipo de mistura; IV)Escolha da temperatura de mistura e compactao, por meio da curva de Viscosidade x Temperatura do ligante. Preferencialmente a viscosidade do ligante no instante da mistura deve ser entre 0,15 e 0,19 Pas. A temperatura, por sua vez, deve se situar entre 107 e 177C, enquanto que a temperatura dos agregados devem estar 10 a 15C acima do ligante, porm abaixo 177C. V)Adoo de teores de asfalto para grupos de corpos de prova (CP) a serem moldados, obedecendo ao mnimo de trs CPs por famlia. A partir da adoo de um teor T% parar uma primeira famlia, haver duas famlias com teores inferiores (T-0,5% e T-1,0%) e dois com teores superiores (T+0,5% e T+1,0%). VI) Aps o esfriamento e desmoldagem dos CPs obtm-se as suas medidas e suas

massas seca e submersa em gua. Assim se torna possvel determinar a massa especfica aparente dos CPs, que por comparaes com a massa especfica mxima terica, permite relaes tpicas de dosagem; VII) Com o teor de asfalto, ajusta-se o percentual (em massa) do agregado;

VIII) Clculo da massa especfica mxima terica aos respectivos teores de asfalto dos grupos de CPs;

34

IX)

Clculo dos seguintes parmetros de dosagem: volume do corpo de prova,

massa especfica aparente da mistura, volume de vazios, vazios com betume, vazios do agregado mineral, relao betume-vazios; X)Imerso dos CPs em banho Maria a 60C por trinta e quarenta minutos. Aps a sua retirada do banho Maria posiciona-se imediatamente no molde de compresso para determinao da estabilidade Marshall e fluncia. Aps a realizao de todos os procedimentos geram-se curvas de massa especfica aparente, massa especfica mxima terica, volume de vazios, vazios do agregado mineral, relao betume-vazios, fluncia e estabilidade em funo do teor de ligante. A escolha do teor de projeto depende do critrio escolhido, variando de acordo com o rgo, empresa ou instituto de pesquisa que balize os resultados. Em vias gerais determinado partir do volume de vazios, estabilidade Marshall ou massa especfica.

35

1.8.

ENSAIOS PARA CARACTERIZAO DE MISTURA ASFLTICA

Os ensaios de caracterizao so importantes para uma melhor compreenso do comportamento dos materiais utilizados em pavimentao. Basicamente h duas propriedades de grande importncia para materiais de pavimentao: comportamento tenso-deformao e as caractersticas de desempenho destes materiais. Estas caractersticas que determinam a falncia da estrutura, dentre os principais critrios so as trincas por fadiga e a deformao permanente. H sempre preferncias por ensaios in situ como trechos experimentais, porm em muitos casos os mesmos so impraticveis por muitas razes (espao, tempo, custos, etc.). Assim os ensaios laboratoriais tentam ao mximo representar as condies in situ, dentre os quais tem como principais: Ensaio triaxial com carga repetida, ensaio de fluncia por compresso uniaxial esttica, ensaio de trao indireta, mdulo de resilincia, fadiga, penetrao, adesividade dos agregados, ponto de amolecimento, recuperao elstica, ponto de fulgor, densidade relativa, viscosidade Brookfield (ou Saybolt-Furol), trilha de roda e ensaio de estabilidade Marshall. Dentre os ensaios anteriormente citados, o mais utilizados sero melhor explanados a seguir.

1.8.1. Adesividade

Ensaio que caracteriza o agregado de forma conhecer seu comportamento reativo ao ligante asfltico. Basicamente a propriedade que tem o agregado em ser aderido por material betuminoso. Verificado pelo no deslocamento da pelcula betuminosa que recobre o

36

agregado, quando a mistura submetida, na temperatura de 40 C, ao de gua destilada durante 72 horas.

1.8.2. Penetrao

Esta propriedade determina a consistncia de um CAP em estado semi-slido, indicando assim seu grau de dureza. Consiste em determinar a profundidade que uma agulha de 100g penetra em uma mistura asfltica durante 5s, a 25C.

1.8.3. Ponto de amolecimento

Devido ao fato das misturas asflticas serem heterogneas, e assim suas propriedades terem grande variabilidade, foram desenvolvidos vrios ensaios para se determinar a qual temperatura a mistura possui certa consistncia, o ponto de amolecimento. O mtodo mais adotado no mundo e normalizado no Brasil o do Anel e Bola. Este ensaio consiste em colocar uma bola de ao padronizada no centro da amostra de uma mistura asfltica contida em um anel metlico tambm padronizado, e este conjunto dentro de um bquer com gua em banho-maria que tem taxa de aquecimento de 5C/min. Quando o asfalto est suficientemente amolecido a bola atravessa a mistura asfltica. O ponto de amolecimento a temperatura marcada no instante que a bola metlica toca o fundo do bquer.

37

1.8.4. Recuperao elstica

Este ensaio mede a capacidade de uma mistura asfltica de voltar ao tamanho original aps sofrer estiramento. uma forma de verificar a propriedade elstica da mistura, no caso de misturas modificados com polmero (ou outro material destinado a melhorar a elasticidade da mistura, como a borracha moda de pneu), permite a visualizao da sensvel diferena que h entre uma mistura que no recebeu nenhum tipo de aditivo. Para o ligante asfalto-borracha o ensaio de recuperao elstica feito por toro, ensaio esse que ainda no foi normatizado por rgos nacionais apesar da fabricao de equipamentos nacionais e a utilizao do mesmo.

1.8.5. Ponto de fulgor

O ponto de fulgor representa a menor temperatura na qual os vapores emanados durante o aquecimento do material asfltico se inflamam por contato com uma chama padronizada (BERNUCCI et tal, 2008). Este ensaio tem por objetivo aferir segurana, nas fases de transporte, estocagem e usinagem. Em geral o ponto de fulgor das misturas asflticas superior a 230C. H estudos que relacionam o ponto de fulgor com sua durabilidade, contudo ainda sem evidncias suficientes para tal afirmao.

38

1.8.6. Densidade Relativa

A densidade relativa a relao entre a massa de CAP e a massa de gua de igual volume. Sua determinao possibilita a transformaes de unidade gravimtricas em unidades volumtricas.

1.8.7. Viscosidade Brookfield

O viscosmetro Brookfield o mais utilizado nos Estados Unidos e Europa e comea a difundir sua utilizao no Brasil. O ensaio consiste em colocar uma amostra da mistura asfltica em uma cubeta que ser aquecida por um controlador de temperatura, dentro desta cubeta fica o sprindle (haste) que por meio de rotao da mesma a responsvel pela aplicao das taxas e tenses de cisalhamento, assim, permite diferentes taxas e tenses. A partir deste ensaio pode-se construir grficos com a temperatura e viscosidade para a mistura de projeto. Deste ensaio permite verificar a consistncia relacionada ao bombeamento e estocagem da mistura asfltica. A viscosidade rotacional uma viscosidade dinmica, expressa em centipoise (cP) que equivale a 10-3 Pa s.

1.8.8. Estabilidade Marshall

Ensaio criado pelo Corpo de Engenheiros dos Estados Unidos (United States Corps of Engeneers, USACE), em 1940, a partir de conceitos desenvolvidos por Bruce Marshall, do Departamento de Estradas do Mississipi. Tem como objetivo determinar a carga mxima suportada por um corpo de prova antes de seu colapso e a sua fluncia.

39

Consiste em aplicar uma carga de compresso em um corpo de prova cilndrico regular de 100 mm de dimetro e 63,5mm de altura. A carga aplicada por cabeotes curvos padronizados, sob temperatura de 60C e taxa de carregamento de 5cm/min. A parte superior da prensa fixa e o prato inferior desloca-se para cima na taxa supracitada, com o passar do tempo a fora necessria para manter a taxa de carregamento aumenta at que o corpo de prova perde a estabilidade por deslocamento ou quebra dos agregados. Esta carga mxima denominada como estabilidade Marshall expressa em unidade de fora, e o deslocamento do prato inferior a sua fluncia.

1.8.9. Resistncia trao

A determinao da resistncia trao de maneira direta difcil e de certa maneira imprecisa devido a fatores que influenciam o resultado, assim sendo o mais comum utilizar mtodos indiretos. O ensaio para determinao da resistncia trao indireta por compresso diametral muito difundido no Brasil e no mundo devido a sua facilidade, rapidez e por utilizar o mesmo corpo de prova que o ensaio para determinao da resistncia compresso. O ensaio consiste em aplicar duas forcas concentradas e diametralmente opostas em frisos metlicos, gerando assim tenses de trao uniformes perpendiculares a esse dimetro.

1.8.10. Mdulo de resilincia

Resilincia a energia armazenada num corpo deformado elasticamente, a qual devolvida quando cessam as tenses causadoras das deformaes. Estudos que relacionaram pela primeira vez deformaes recuperveis com fissuras no revestimento foram feitos por Francis Hveen em 1930.

40

determinado com auxilio de ferramentas computacionais como ELSYM5, elaborado pela Universidade da Califrnia e CHEV5L, desenvolvido pela Chevron Research Corporation. As variaes dos resultados para o mdulo de resilincia dependem: do tipo de mistura, faixa granulomtrica, tipo de ligante asfltico, propriedades volumtricas, energia de compactao e temperatura de ensaio.

41

USO DE PNEUS EM PAVIMENTAO A necessidade de uma melhor destinao dos pneus inservveis fez com que houvesse buscas de alternativas para a possvel reutilizao ou reciclagem.

1.9.

HISTRICO DA UTILIZAO DE BORRACHA PARA FABRICAO DE ASFALTO-BORRACHA

Segundo Faxina (2002), o inicio dos estudos para utilizar borracha juntamente com CAP data de 1920, sendo que durante anos engenheiros e qumicos tentaram incorporar borracha ao CAP para melhorar suas propriedades elsticas. No entanto, oficialmente a histria teve inicio em 1940 com a comercializao do produto denominado Ramflex, produzido pela Companhia de Reciclagem de Borracha (U. S. Rubber Reclaimin Company), este produto era composto de material asfltico e borracha desvulcanizada reciclada. Em 1963 o engenheiro Charles H. McDonald iniciou estudos para produo de material plstico ser utilizado na manuteno de pavimentos asflticos, resultando em produto composto de 25% de borracha moda (partculas de 0,6 a 1,2mm), misturados a 190C, durante 20 minutos, para ser empregado em restauraes, selante de juntas e em camadas de reforo. Este sistema denomina-se SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer). Esta tecnologia teve sua primeira experincia, pelo Departamento de Transporte do Arizona, em 1968, e a utilizao deste sistema na camada de revestimento se deu pela primeira vez em 1975. Na Europa o primeiro produto de asfalto-borracha foi anunciado pela Begnet em 1981, neste processo a borracha moda era misturada ao asfalto temperatura de 200C com leo extensor, o teor de borracha varia entre 10 a 30% e de leo de extensor entre 3 a 15% do peso do CAP. Este produto recebeu o nome de Flexochape.

42

Em 1991, foi criada nos Estados Unidos a Lei sobre a Eficincia do Transporte Intermodal de Superfcie (ISTEA-Intermodal Surface Transportation Efficiency Act, de 18 de Dezembro de 1991), nesta lei estabelecia uma quantidade mnima de borracha a ser utilizada em pavimentao asfltica, com intuito de diminuir o impacto ambiental causado pelo descarte indiscriminado de pneus. No Brasil estudos sobre o asfalto-borracha tiveram inicio em 1990, mais ainda hoje seu uso se encontra pouco difundido. O primeiro trecho documentado onde aplicou-se asfaltoborracha em pavimentao asfltica o recapeamento da BR-116, RS, empregando CAP20 e borracha. Com a preocupao ambiental no melhor destinamento ao descarte de pneus inservveis, o Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA editou a Resoluo n 258 de 1999, nesta resoluo determinou-se que a partir de 2002 a indstria de pneumticos seria responsveis pela correta destinao dos pneus inservveis. A principio a resoluo n 258 impunha que a cada quatro pneus novos inseridos no mercado, cinco deveriam ser corretamente descartados. No entanto recentemente o CONAMA reduziu a meta para a cada quatro inseridos no mercado sejam corretamente descartados quatro inservveis.

1.10.

PRODUO NACIONAL DE PNEUS

O crescimento econmico e o avano tecnolgico do pas conferiram a um nmero crescente da populao o acesso e a possibilidade de adquirir veculo automotor, com isso demanda de pneus. As Figuras 3.1, 3.2 e 3.3 evidenciam este crescimento.

43

Figura 3.1 Frota de veculos 2001 e 2009 (adaptado de G1,2009).

Figura 3.2 Evoluo da frota de 2001/2009 (adaptado de G1, 2009).

44

Figura 3.3 Frota nacional de veculos 2009 (adaptado G1, 2009).

Segundo a Associao Nacional da Indstria de Pneumticos (ANIP, 2009) a produo nacional de pneus no ano de 2008 foi no total de 61,5 milhes de unidades. O consumo elevado de pneus insinua um grande volume de pneus descartados, no entanto como o descarte nem sempre feito de maneira correta torna a tarefa de quantificar o nmero de pneus descartados por ano complicada.

1.11.

COMPOSIO FSICO-QUMICA DO PNEU

Os tipos e composies dos pneus so variveis, dependendo da sua finalidade. Os mais comuns e mais produzidos so os pneus para automveis, motocicletas, caminhes, nibus e utilitrios. O pneu constitudo de borrachas naturais e elastmeros (borracha sinttica). A adio de negro de fumo confere borracha uma melhora quanto resistncia mecnica e a

45

ao dos raios ultravioletas, durabilidade e desempenho. A vulcanizao feita a temperatura entre 120 e 160C, neste processo utiliza-se enxofre e compostos de zinco como aceleradores e alguns componentes ativadores e antioxidantes. Nos pneus tipo radial um fio de ao embutido no talo, e uma manta de tecido de nylon refora a carcaa e a mistura de borrachas espalmada com uma malha de arame de ao entrelaada nas camadas superiores (ANDRIETTA, 2002). O pneu possui sua estrutura fsica conforme Figura 3.4.

Figura 3.4. Estrutura fsica do pneu (ANDRIETTA, 2002). Onde: Borracha/Elastmeros: a capa que se pode encontrar no interior do pneu e funciona como uma cmara-de-ar, mantendo o ar no interior do mesmo. Tecido de nylon: Sobre a capa de borracha sinttica ficam pequenos cabos de fibras txteis colados diretamente na borracha sinttica. Estes que garantem estrutura do pneu resistncia presso. Talo: responsvel pela manuteno constante do pneu em contato com o pavimento. Arame de ao do talo: estes fixam o pneu jante e tm uma grande resistncia. Flancos de borracha: responsveis pela proteo contra os choques. Cinturo: constitudas por cabos de ao delgados, porm de alta resistncia. Estes cabos cruzam-se com os da carcaa de modo a formar uma estrutura rgida.

46

Banda de rolamento: est justaposta s lonas de reforo, em contato direto com o pavimento, onde esto as ranhuras e sulcos para melhor comportamento sobre filme de gua. A composio qumica descrita na Tabela 3.1 e sua macrocomposio na Tabela 3.2.Tabela 3.1 Composio qumica do pneu (ANDRIETTA, 2002).

Elemento/CompostoCarbono Hidrognio xido de zinco Enxofre Ferro Outros Material Borracha/Elastmeros Negro de fumo Ao Tecido de nylon Aditivos

%70,0 7,0 1,2 1,3 15,0 5,5 % 48,0 22,0 15,0 5,0 8,0

Tabela 3.2 Composio do pneu de veculos de passeio (ANDRIETTA, 2002).

1.12.

RECICLAGEM DE PNEUS

Dentre as possveis destinaes aos pneus utilizados esto a reforma (recauchutagem), recuperao e regenerao (desvulcanizao).

1.12.1. Reforma

A reforma do pneu se mostra alternativa positiva tanto ecologicamente como financeiramente, pois o pneu o segundo item de maior consumo no veculo. Segundo Andrietta (2002), o processo de recauchutagem a camada superior de borracha da banda de rolamento reposta e vulcanizada. Para que seja possvel este reaproveitamento o pneu o mesmo no deve apresentar cortes, deformaes, e a banda de rodagem dever apresentar os sulcos e salincias.

47

A precariedade do pavimento das ruas e estradas diminui as chances de reaproveitamento do pneu, em mdia apenas um tero dos pneus produzido anualmente reformado. Em boas condies a quantidade se pode reformar um pneu de caminho cinco vezes, sendo que seu custo um tero de um pneu novo. A quantidade mxima de reformas para pneus de veculos de passeio apenas uma vez e seu preo de 60% de um pneu novo.

1.12.2. Recuperao

A recuperao do pneu consiste na triturao dos pneus e moagem dos resduos, sendo que neste processo a borracha no separada dos demais compostos. O p de borracha moda tem propriedades semelhantes borracha vulcanizada, porm no poder ser utilizado como substituto para borracha crua. Seus usos principais so em pavimentao e em fbricas de cimento.

1.12.3. Regenerao

H vrios processos de regenerao, dentre eles: alcalino, mecnico, cido e vapor superaquecido. A regenerao torna os resduos mais plsticos mais plsticos e aptos a receber nova vulcanizao, no entanto os mesmo possuem caractersticas iguais s borrachas cruas, assim sendo recebe a adio de borracha crua para fabricao de artefatos. Para regenerao de pneus a borracha separada dos demais componentes, sendo que a parte metlica vira sucata podendo ser reciclada e a malha de nylon vira reforo de embalagens de papelo.

48

O processo de desvulcanizao pode ser descrito a seguir: aps o pneu ser picado em pedaos os mesmos so colocados em um tanque com solvente para que a borracha se torne quebradia e desprenda-se do nylon e do ao. A separao dos materiais feita a partir de um sistema de peneiras e ims. A borracha moda e separada num sistema de peneiras e bombas de alta presso, passando ento para um reator ou autoclave onde ocorre a desvulcanizao da borracha, recuperando aproximadamente 75% de suas propriedades naturais. A borracha segue para um tanque de secagem recuperando o solvente (ANDRIETTA, 2002). Dentre seus principais usos tm-se tapetes, pisos industriais e quadra esportivas, sinalizadores de trnsito, rodzios para mveis e carrinhos, recauchutagem de pneus, revestimento de tanques de combustvel e aditivo com a finalidade de aumentar a elasticidade.

49

ASFALTO-BORRACHA A borracha moda de pneu um dos tipos de polmeros passveis de serem adicionados ao asfalto para melhora de algumas de suas propriedades. Polmeros em geral so responsveis pela melhoria das propriedades relacionadas plasticidade que o mesmo incrementa nas misturas, conforme ilustrado na Tabela 4.1. O sucesso da mistura se deve a muitos fatores conforme citados no captulo 2.3.2.2.a.Tabela 4.1. Benefcios de diferentes tipos de modificadores de asfalto (BERNUCCI et tal, 2008).

ModificadO ligante asfalto-borracha dever obedecer s caractersticas especificadas pela resoluo 39 da ANP (Agncia Nacional do Petrleo, Gs Natural e Biocombustveis), demonstradas na Tabela 4.2.Tabela 4.2 Especificaes dos Cimentos Asflticos de Petrleo modificados por Borracha Moda de Pneus Asfaltos Borracha (Resoluo 39 ANP)

Elstomeros Plastmeros C AC AR TER Borracha de pneu O TIP Negro-de-fumo 5s, 25 Penetrao (100 g, Cal Ponto de amolecimento,

50

A borracha de pneu moda pode ser utilizada tanto como modificador do asfalto, quanto agregado em misturas asflticas (PILATI, 2008). Os diferentes mtodos de incorporao e produtos obtidos tm seu uso delimitado por suas propriedades. H basicamente dois processos de incorporao: processo seco e processo mido.

1.13.

AGREGADO BORRACHA OBTIDO PELO PROCESSO SECO

No processo de incorporao seco a borracha moda entra como agregado. A mistura da borracha aos agregados feita antes da adio do ligante betuminoso. A mistura da borracha com o agregado deve resultar em uma mistura homognea. O uso deste produto fica restrito ao CAUQ (concreto asfltico usinado quente). No processo seco o perodo de reao entre o CAP e a borracha restrito. O percentual de borracha utilizado na mistura de 3 a 5% em relao a massa total dos agregados, sendo que o tamanho das partculas de borracha varia entre 1,6 a 6,4mm. O agregado mineral geralmente possui granulometria aberta ou descontnua para assim melhor acomodar as partculas de borracha.

1.14.

ASFALTO BORRACHA OBTIDO PELO PROCESSO MIDO

O processo mido diferencia-se do seco pela incorporao da borracha ocorrer aps a adio do ligante betuminoso. O uso deste produto no se limita ao CAUQ, como no processo seco, sendo tambm empregado como selante de trincas, SAM (stress absorbing membrane) e SAMI (stress absorbing membrane interlayer) a serem melhor explanados no Item 4.5. O percentual de borracha adicionada neste processo varia entre 5 a 25% em relao massa de CAP adicionado, com a granulometria das partculas de borracha inferiores a

51

2,00mm, partculas essas com tamanho de duas a quatro vezes menor que as utilizadas no processo seco.

1.15.

PROCESSO DE OBTENO DO LIGANTE ASFALTO-BORRACHA

O ligante asfalto-borracha pode ser obtido basicamente de duas maneiras, diferenciando-se pela possibilidade ou no de estocar o produto. No processo no-estocvel, denominado continuous blending, o ligante produzido com equipamento misturador na prpria obra. Sua aplicao deve ser imediata, pois suas propriedades podero ser comprometidas pela sua instabilidade. O processo de mistura via mida imediatamente antes da usinagem em equipamentos especiais, que so acoplados s usinas de concreto asfltico, e s se adiciona a borracha moda ao CAP minutos antes do mesmo ser incorporado ao agregado. Os asfaltos obtidos por este processo, tambm chamado de Just in time, conduz a um inchamento superficial da borracha nos maltenos do CAP o que permite o uso de borracha com maior tamanho e aumento da viscosidade (BERNUCCI et tal, 2008). Este equipamento est ilustrado na Figura 4.1.

Figura 4.1 - Exemplo de usina mvel de preparao de asfalto-borracha do estado do Arizona, Estados Unidos (BERNUCCI et tal, 2008).

52

O ligante asfalto-borracha obtido por processo que permite sua estocagem, terminal blending, permite que o asfalto seja produzido em usina e transportado para a obra conforme esquema ilustrado na Figura 4.2.

Figura 4.2 Esquema de produo de asfalto-borracha terminal blending (BERNUCCI et tal, 2008).

Neste processo empregado borracha moda de pneus finssima e misturado em terminal especial, produzindo um ligante estvel e homogneo. A temperatura nestes terminais deve ser alta e agitao em alto cisalhamento, permitindo assim a despolimerizao e desvulcanizao da borracha para que a mesma reaja s partculas do CAP, resultando em menor viscosidade. O processo estocvel gera economia financeira e de tempo quando comparado ao processo no-estocvel, j que o concreto poder ser produzido e transportado para vrias obras sem a necessidade de possuir uma usina em cada obra como no processo terminal

53

blending. Outro fator positivo o melhor controle de qualidade no processo estocvel quando comparado com o no-estocvel.

1.16.

EXECUO

Para a produo de asfalto borracha necessrio a pr-mistura (reao da borracha com o CAP), processo este que o diferencia das misturas convencionais. A execuo da camada de CBUQ empregando ligante asfalto borracha similar as misturas convencionais, sendo que a temperatura da mistura dever estar entre 160 a 190. A temperatura de lanamento mais alta e a compactao dever ser feita com a mistura quente, pois o aumento da viscosidade mais rpido que misturas convencionais.

1.17.

USOS DO ASFALTO BORRACHA

O primeiro uso do asfalto borracha foi na restaurao de pavimentos, agindo como selante e trincas, aplicvel tanto em pavimento de concreto asfltico como de cimento Portland. A maior durabilidade dos selantes com asfalto borracha, em mdia trs vezes mais, o torna muito vantajoso, apesar de seu custo inicial ser at 50% superior. O asfalto borracha tambm utilizado em alternativas de tratamento tem como objetivo prevenir e/ou retardar a formao de trincas. O processo de aplicao constitui em espalhar uma camada de ligante asfalto borracha, sobre o pavimento existente, seguida de uma camada de agregados midos (entre as peneiras 12,7mm e 6,35mm), Esta membrana se mostra pouco suscetvel a gua bastante durvel e que flexiona juntamente com o pavimento quando sob o efeito das solicitaes que este sofre.

54

Outro uso do ligante asfalto borracha como SAMI (stress absorbing membrane interlayer). Constitui da aplicao de uma camada de SAM entre a camada existente e de reforo. Este tipo de membrana tem a finalidade de retardar o desenvolvimento de trincas por reflexo e reduzir a permeabilidade. No que se refere aplicao de ligante asfalto borracha na confeco de concreto asfltico, tem se mostrado aumentos no desempenho nas misturas.

1.18.

AVALIAO ECONMICA DO USO DE ASFALTO BORRACHA

A avaliao dos custos iniciais entre misturas convencionais e misturas empregando asfalto borracha mostra que a utilizao de asfalto borracha tem maior investimento inicial. Quando comparado com uma mistura densa convencional (CAUQ), o custo pode ser de 25% a 75% mais alto em misturas de granulometria descontnua e de 80 a 160% para granulometria aberta (FAXINA, 2002). No entanto a anlise dos custos envolvidos dever ser mais minuciosa devido a todos os fatores influentes na determinao dos mesmos. Quando do uso de asfalto borracha possibilita uma reduo da espessura da camada gerando uma economia direta. Outro fator interessante no uso de asfalto borracha sua maior vida til perante uma mistura convencional que possibilita economias longo prazo. A viabilidade econmica estar assegurada quando a utilizao de asfalto borracha reduz a espessura da camada e aumenta a vida til do pavimento. Outras possveis economias que no so quantificadas diretamente, mas possuem papel fundamental na escolha das alternativas serem aplicadas so de ponto de vista das atividades econmicas influenciada pela operao da via e a economia ambiental.

55

No caso de vias arteriais que possuem fundamental importncia nas atividades econmicas das regies que servem a manuteno do pavimentao do pavimento impe custos alm dos direitos bem como a suspenso das atividades dependentes da via. Nas situaes onde esta prioridade na escolha das alternativas a prioridade a maior vida til do pavimento. A economia ambiental no financeira, no entanto de fundamental importncia para a manuteno da qualidade de vida. A reduo do passivo ambiental gerado pelo descarte de pneus inservveis um fator importante a ser considerado, no entanto de difcil quantificao monetria.

56

METODOLOGIA

O presente trabalho fundamentado em reviso bibliogrfica, apresentada no Captulo 4, abordando o tema pavimentao desde seus princpios fundamentais at uma descrio dos materiais componentes de uma seo tpica de um pavimento, dando enfoque especial camada de revestimento em concreto asfltico. A partir da definio de pavimento e sua composio usual pode-se delimitar o tipo e o uso indicado, onde o dimensionamento feito a partir de metodologias consagradas pelos rgos de pesquisa e utilizada amplamente pelos rgos regulamentadores para pesquisas. Para a definio adequada dos materiais serem utilizados na camada de revestimento necessrio o conhecimento das propriedades das misturas e as propriedades desejadas para que durante sua vida til o mesmo no sofra deformaes permanentes acima de uma mximo aceitvel, sendo estas propriedades exposta sucintamente e discutidas brevemente para uma melhor fundamentao. O conhecimento das propriedades de cada material fundamental para a determinao do material componente das camadas, no entanto a construo civil se utiliza de uma gama numerosa de materiais, sendo que a aplicabilidade em pavimentao no garantida todos, para que fosse discutido apenas materiais que so assegurados o uso em pavimentao foi dedicado capitulo especial para os tipos de materiais e suas caractersticas intrsecas, dentro o qual foi expostos os materiais de base asfltica e os agregados utilizados para fabricao de concreto asfltico. Para a dosagem do concreto asfltico foram desenvolvidas metodologias e aplicadas diariamente, pois fornecem resultados de grande confiabilidade. Devido a sua larga aplicao em territrio nacional foi discutida de maneira simplificada o mtodo de Dosagem Marshal. A dosagem do concreto asfltico tem papel fundamental na definio do melhor trao para o

57

concreto ser utilizado, otimizando as propriedades desejadas e corrigindo situaes que trariam nus fsico ou financeiro soluo adotada. O asfalto-borracha tem como diferencial o fato de proporcionar a possibilidade de reciclagem de um passivo ambiental crescente na sociedade moderna, o pneu. Para demonstrar a importncia e o beneficio da reciclagem do pneu foi exposto em capitulo especifico a frota de veculos nos estados e no Brasil de uma forma geral, onde pode se concluir que o nmero de pneus necessrios para abastecer esta frota muito grande, no entanto apenas uma pequena parte dela descartadas corretamente. Dentro do mesmo capitulo exposta as possibilidades de utilizao dos pneus descartados na produo de novos bens e uma breve discusso de como feita, dentro da limitao da quantidade de materiais disponveis em estudos e aplicaes, situao esperada para uma tecnologia relativamente nova no pas, com inicio de utilizao por volta da dcada de 1990. O ligante asfalto-borracha obtido a partir da mistura de asfalto com borracha moda de pneu, no entanto o produto e o uso final dependem tambm do processo de fabricao, ou seja, do momento da mistura da borracha com o asfalto, conforme exposto no captulo 4. Para garantir a funcionalidade dentro das especificaes vigentes tambm deve-se garantir a qualidade no processo de execuo dos asfalto-borracha, respeitando as diferenas entre o prprio e o ligante asfltico convencional. Para o estudo de caso foi pesquisado o uso do ligante asfalto-borracha no Sistema Anchieta Imigrantes SAI, grupo de rodovias responsveis pela ligao do planalto do Estado de So Paulo Baixada Santista. No entanto para uma melhor fundamentao dos motivos para utilizao de asfalto-borracha pela Ecovias, concessionria responsvel pela administrao do SAI, foi necessrio estudar mais afundo o histrico da concepo e construo das rodovias componentes do mesmo. Com este propsito foi dedicado seo especial que explica de forma resumida os processos envolvidos nas fases de implantao das rodovias, em destaque a

58

Rodovia dos Imigrantes, j que desde sua concepo foi levado como fator decisrio os limites de interveno com Meio Ambiente. Um estudo sucinto dos diferenciais ambientais foi levantado, como forma de constatar que a implantao realmente buscou em todos os mbitos a minimizao dos impactos, e uma especial ateno foi dada a fase de operao, j que na mesma que ocorre a implantao da utilizao de asfalto-borracha nos processos de manuteno. Para o estudo da implantao foram expostos trechos experimentais implantados com asfalto-borracha, que a partir do final do ano de 2005 era produzido em usina prpria da Ecovias e com exclusividade de produo para as obras de manuteno de todo o SAI. Como os resultados apresentados no estudo de caso so dos trechos experimentais, sua localizao exata foi dificultada e a no disponibilizao de planta localizando os locais de aplicao do asfalto-borracha obrigou que os resultados fossem referenciados de forma generalizada. Para a discusso foi estabelecido como material comparativo os ligantes convencionais, e a partir de uma aplicao do mesmo, foi estabelecido como parmetro os valores especificados em normas regulamentadoras dos concretos asflticos. Aps a parametrizao dos valores obtidos os mesmos sero analisados e discutidos para verificar se os benefcios esperados foram alcanados e em caso negativo, os possveis motivos. Outro fator importante a ser analisado a trabalhabilidade deste material, em equipamentos basicamente utilizados em tecnologias convencionais, e sem a necessidade de grandes adaptaes. Estruturadas na discusso, sero estabelecidas as consideraes finais sobre a possibilidade de aplicao e utilizao desta tecnologia em larga escala e quais fatores deveriam ser melhorados para que o uso ganhe em escala de aplicao.

59

ESTUDO DE CASO 1.19. HISTRICO DA RODOVIA DOS IMIGRANTES

No incio do sculo XX o volume de pessoas e cargas serem transportadas at a baixada santista, com destino ao porto de Santos fez com que o sistema ferrovirio de transporte tendesse a saturao, forando os rgos governamentais buscam-se alternativas para a continuidade deste fluxo. Para o escoamento da crescente demanda foi construda a Rodovia Anchieta (SP 150), concluda em 1953, com a entrega a segunda pista da Anchieta e o trecho da baixada (FIGUEIREDO FERRAZ, 2004). A Rodovia dos Imigrantes (SP 160) visou a atender, juntamente com a Rodovia Anchieta, a demanda do fluxo crescente entre a capital e grande So Paulo e o litoral (baixada santista), motivado pela saturao da SP 150 j na dcada de 1960. No projeto original eram previstos trs pistas: ascendente, descendente e reversvel, ocupando uma faixa pr-estabelecida por meio de estudos desenvolvidos pela

Desenvolvimento Rodovirio S.A. DERSA. Para a elaborao dos projetos a contratado o Escritrio Figueiredo Ferraz, sendo o critrio para escolha a melhor tcnica, balizada nas normas e padres mais rigorosos da poca e com intuito de gerar menor impacto ao Meio Ambiente. A obra foi fragmentada e executada primeiramente a pista ascendente na dcada de 1970. Durante a construo da mesma tambm foram executadas as estradas de servio que serviriam de acesso s equipes e equipamentos. No perodo de construo da pista ascendente verificaram-se problemas no traado e execuo devido a problemas geotcnicos no detectados na fase de projeto, gerando dispendiosas obras de conteno e a perda de um dos viadutos por escorregamento da encosta.

60

No final da dcada de 1980 um novo projeto foi desenvolvido pelo Escritrio Figueiredo Ferraz para construo da pista descendente, sendo que o grande diferencial do mesmo seria agregar ao novo projeto a experincia da construo da pista ascendente prever solues para os problemas detectados na ocasio de sua execuo. A concesso da Rodovia dos Imigrantes Ecovias ocorreu em 1998, sendo que alm de ficar responsvel pela implantao de novos equipamentos rodovirios, manuteno e operao tambm seria responsvel pela construo da pista descendente. No entanto o projeto bsico para sua construo j havia completado mais de doze anos de existncia, sem ter sido implantado e revisado, resultando na obsolescncia de algumas tcnicas e surgimento de novas e mais eficientes tecnologias. A Ecovias, com intuito de buscar a melhor soluo nos diversos mbitos de interesse: tcnico, econmico, financeiro e ambiental, contratou o Escritrio Figueiredo Ferraz para reestudar as solues propostas. Com este novo estudo e processo de execuo, sob a responsabilidade da CR Almeida, a construo da pista descendente da Rodovia dos Imigrantes, gerando um impacto quarenta vezes menor quando comparado com o processo construtivo da pista ascendente (FIGUEIREDO FERRAZ, 2004).

1.20.

COMPROMETIMENTO AMBIENTAL

Desde sua concepo original pelo DERSA, a Rodovia dos Imigrantes tem como diferencial seu comprometimento com a minimizao dos impactos gerados ao Meio Ambiente, aplicando para isso as tcnicas mais avanadas de cada perodo. Fundado neste compromisso a construo e operao da mesma norteiam-se pela melhor relao com o Meio Ambiente.

61

1.20.1. Comprometimento ambiental na fase de elaborao

Devido ao fato do traado da pista descendente ser desenvolvido em boa parte nos domnios do Parque Estadual da Serra do Mar, fez-se necessrio durante o perodo de estudos do traado e estruturas inerentes uma intensa colaborao entre as equipes tcnicas e as equipes responsveis ambientais. Este empenho na busca pela melhor alternativa com menor impacto ao ambiente teve como principais tpicos a minimizao dos efeitos negativos gerado pelas possveis intervenes os descritos abaixo (FIGUEIREDO FERRAZ, 2008): a) A recuperao das estradas de servio, reduzindo a quantidade de novas intervenes, por meio do aproveitamento das vias existentes na oportunidade da construo da pista ascendente. As obras realizadas tiveram como objetivo a manuteno das vias j implantadas, de forma a garantirem a segurana aos operrios e equipamentos. b) Mudana no traado do VD-01 para adequao s condies ambientais no existentes na poca do projeto bsico e impor uma interveno menor ao ambiente. c) No trecho que transporia os Rios Marcolino e Piles houve mudana nos viadutos, pois estes rios abastecem regies da baixada santista e a construo e operao dos viadutos poderia implicar a impossibilidade do mesmo permanecer fornecendo gua para o abastecimento para aquela regio. Como alternativa implantou-se tneis nessas regies, onde possvel e onde era invivel a implantao de tneis previu-se sistemas de drenagem que conduzissem as guas pluviais locais que no afetassem os mananciais. d) Para os viadutos no trecho do Parque da Serra do Mar as fundaes foram pensadas considerando a topografia extremamente acidentada, geologia local e os

condicionantes ambientais. Portanto como forma de minimizar os impactos e a

62

instabilizao das encostas verificou-se que a melhor alternativa seria a adoo de tubules. Outra forma para reduzir o impacto foi a reduo do nmero de pilares com a adoo de sistemas estruturais que permitiam o aumento efetivo dos vos. e) Previso de dispositivos que conferem segurana e proteo ambiental rodovia, dentre os quais: captao de guas turvas durante a construo e seu tratamento; tratamento do esgoto originado pela equipe da obra; pista de escape; ventilao, dispositivos de combate incndios e iluminao em tneis; captao de lquidos perigosos; coleta de guas pluviais para preveno da poluio dos mananciais; aproveitamento da rocha para concretagem dos viadutos, revestimento de tneis e pavimentao das pistas. O carter ambiental foi decisrio na adoo de solues, j que alm do real preocupao ambiental, tambm deveria se atentar ao fato de a obra j possuir um EIA/RIMA aprovado, e qualquer mudana que onerasse o Meio Ambiente faria necessrio um novo relatrio e nova aprovao.

1.20.2. Comprometimento ambiental na fase de construo

Durante toda fase de execuo o controle dos possveis impactos ao ambiente foram respeitados, obtendo como resultado final a gerao de impacto ambiental quarenta vezes menor quando comparado com a construo da pista ascendente. O compromisso social tambm foi efetivo desde o perodo do inicio da construo at a operao da mesma, na busca de um comprometimento no s da CR Almeida como de todas as comunidades lindeiras e beneficiadas pela obra. Dentre as medidas tomadas na fase de implantao da rodovia destacam-se (FIGUEIREDO FERRAZ, 2008):

63

a) Utilizao praticamente integral da mo de obra da populao local, impactando positivamente as comunidades com a gerao direta e indireta de empregos; b) Implantao de um programa de monitoramento ambiental pela concessionria Ecovias dos Imigrantes; c) Criao de um departamento de Meio Ambiente pela empresa responsvel pela obra (CR Almeida); d) Educao ambiental dos funcionrios com o objetivo que os mesmos se tornem fatores multiplicadores nas comunidades lindeiras obra; e) Monitorizao constante da qualidade do ar dentro dos tneis que compe o sistema; f) Treinamentos no campo da segurana do trabalho implicando em nvel baixo de acidentes de trabalho no perodo de execuo da obra; g) Resgate e remanejamento das plantas raras e animais que foram encontrados da ocasio da execuo da obra, bem com o tratamento dos animais encontrados feridos; h) Controle rigoroso das reas onde o desmatamento foi permitido para que o mesmo no invadisse reas onde no foi previsto a retirada de rvores; i) Recuperao e replantio das reas de interveno bem como plantio compensatrio das rvores removidas de seu local original; j) Implantao de quatro estaes de tratamento de gua, para que a gua utilizada nos processos de escavaes dos tneis pudesse ser devolvida aos cursos naturais sem impurezas; k) Utilizao de dispositivos de reteno de sedimentos, controle e monitoramento de drenagens naturais; l) Monitoramento da qualidade da gua em vinte pontos de coleta de amostra; m) Implantao de estao de tratamento de esgoto, tratando os efluentes da obra, devolvendo aos cursos naturais com remoo de 95,0% das impurezas;

64

n) Correta destinao aos resduos slidos gerados; o) Sistemas de controle de poeira nas centrais de britagem, decantao e recirculao de guas nas centrais de concreto; p) Implantao de sistemas de coleta de lquidos derramados nas pistas de viadutos e tneis, evitando que os mesmos cheguem aos corpos naturais de gua.

1.20.3. Comprometimento ambiental na fase de operao

A Rodovia dos Imigrantes desde sua concepo demonstrou afinco no objetivo de manter um bom relacionamento com o Meio Ambiente, e segundo este parmetro de comportamento a Ecovias, empresa responsvel pela operao do SAI, buscou mtodos de trabalho que mantivesse essa linha de ao. A Ecovias foi a primeira concessionria do mundo a obter a certificao ISO 14.001 demonstrando sua excelncia no compromisso com o Meio Ambiente. Partindo de princpios bsicos que denotam o seu nvel de compromisso dentre os quais: atender plenamente a legislao ambiental vigente, melhorar o desempenho ambiental por meio da minimizao dos efeitos causados pelo uso e ocupao do ambiente, eficcia no tratamento dos resduos slidos efluentes, controle de emisses de resduos e atendimento eficaz de emergncia, para garantir maior segurana ao usurio e preveno da poluio que este material geraria. Para a implantao efetiva do exposto acima so necessrios aes que apontem na direo do compromisso com Meio Ambiente, sendo que estas aes tem cunho ambiental e social com objetivo principal de atingir a sustentabilidade na operao em todo SAI. Algumas das aes em prtica pela Ecovias com esta finalidade so descritas abaixo (ECOVIAS,2009):

65

a) Monitoramento da qualidade do ar, emisso de rudos, da qualidade da gua, do comportamento da fauna e flora; b) Minimizao dos efluentes lquidos, por meio de conscientizao de colaboradores, usurios e moradores das comunidades lindeiras e utilizao de tecnologias alternativas que privilegiem a otimizao dos processos com reduo da utilizao dos recursos naturais, como por exemplo, a lavagem ecolgica da frota; c) Reduo na gerao de resduos slidos e correta disposio final dos gerados, com a conscientizao dos envolvidos nos processos de operao das rodovias; d) Aes preventivas para que sejam evitados acidentes com caminhes transportadores de cargas perigosas; e) Recuperao da Mata Atlntica, j que parte da pista descendente passa por trechos de mata preservada, com plantio de mudas, parceria com o Parque Estadual da Serra do Mar, onde a Ecovias construiu uma guarita para controle do acesso, manuteno das estradas de servio do parque utilizada pela policia militar florestal e por fim campanhas de conscientizao e informao; f) Otimizao da utilizao de energia por meio de utilizao de equipamentos energeticamente eficientes; g) Projetos sociais de cunho educativo cujo principal pblico alvo seria as crianas moradoras das comunidades diretamente afetadas pelo SAI, onde o principal objetivo promover a educao de transito e ambiental como forma de promover uma melhora na qualidade de vida dos beneficiados; h) Campanhas de conscientizao para os motoristas, em especial aos motoristas de veculos pesados, sobre tabagismo, alcoolismo e doenas sexualmente

transmissveis;

66

i) Utilizao de alternativas ecolgicas de materiais de construo, como por exemplo, a utilizao de asfalto-borracha na obras de manuteno do pavimento.

1.20.3.1.

Utilizao de asfalto-borracha no SAI

Atualmente o SAI o principal canal de escoamento de exportaes para o porto de santos, assim o trfego de veculos, em especial os veculos pesados, elevado. O volume de trfego de veculos no ano de 2007 no SAI foi de 32 milhes de veculos. A receita gerada pela cobrana de pedgios sobre estes veculos equivale a 94,8% do valor arrecadado pela Ecovias, sendo que os demais so obtidos a partir vias de acesso a estabelecimentos comerciais, publicidade, uso da faixa de domnio e trfego de cargas especiais. Este volume elevado de veculos que utilizam o SAI gera uma necessidade de manuteno das vias, para que as mesmas no apresentem deformaes permanentes, buracos e outras patologias intrnsecas dos materiais de pavimentao. Para a manuteno das pistas a Ecovias comeou a adotar o uso do asfalto-borracha no ano de 2002, ainda em carter experimental, buscando mais uma alternativa no uso de tecnologias alternativas e ecologicamente conscientes. O primeiro trecho a receber o asfaltoborracha foi a curva da ona na Rodovia Anchieta e de recapeamento em trechos aleatrios que necessitavam de manuteno. Os resultados demonstrados a seguir foram obtidos em trechos experimentais executados no ano de 2003 na Rodovia dos Imigrantes, conforme resultados laboratoriais fornecidos pela Soleil Engenharia e Tecnologia, responsvel pelo controle tecnolgico na ocasio.

67

Com o bom resultado obtido nos trechos experimentais a Ecovias por fim adquiriu uma usina de asfalto que hoje se destina exclusivamente produo de asfalto-borracha. Esta usina iniciou sua operao para a Ecovias em outubro de 2005. Com investimento de 22 milhes de reais foi possvel a recuperao de 324 km de rodovias, e para estabelecer o beneficio para a reduo do passivo ambiental gerado pelo descarte de pneus, se em 1km de faixa de rolamento so necessrios 500 pneus, nos 324 km foram necessrios cerca de 195 mil de pneus. Esses nmeros fazem com que haja uma projeo de utilizao de um milho e meio de pneus em dez anos. Alguns trechos que utilizaram asfalto-borracha na sua manuteno so descritos na Tabela 6.1.Tabela 6.1 Trechos que utilizaram asfalto-borracha (SOLEIL, 2003).

Rodovia Anchieta Rodovia dos Imigrantes Rodovia Anchieta Rodovia Anchieta Rodovia Anchieta

Trecho da serra Trecho de planalto, entre os km 10 e 40 Trecho de planalto, Marginal Norte entre os km 10 e 18 Trecho da baixada santista, Marginal Sul, entre os km 59 e 65 Trevo no km 29, acessando o bairro Riacho Grande em So Bernardo do Campo

1.21.

RESULTADOS

Os principais resultados obtidos em trechos experimentais na Rodovia dos Imigrantes no ano de 2003, sendo estes valores obtidos no processo de controle tecnolgico, esto expostos nas Tabelas 6.2, 6.3 e 6.4.

68

Tabela 6.2 Trao da mistura betuminosa (SOLEIL, 2003).

Material Brita 1 Brita Pedrisco P de Pedra Areia Filler Subtotal Betume TOTAL

% 17,05% 35,02% 41,20% 1,43% 94,70% 5,3% 100,0%

Tabela 6.3 Caractersticas Gerais da Mistura Betuminosa (SOLEIL, 2003).

Ensaios caracteristicos Densid. Aparente Estabilidade Marshall R.B.V. V.V. Fluncia Teor Ot. de Betume Absoro Densidade Real (CAP) g/cm kg % % (0,01") (%) Grado Mido (g/cm3)

Projeto 2.410 1.060 73,0 3,2 3,4

Tolern. 800 65-78 3-5 2,0-4,5

5,3 0,70% 0,50% 1.035

Tolern. Convenc. 24301 750 60-72 4-10 15 1 4,71

-

1.0301

Tabela 6.4 Caractersticas do cimento asfltico de petrleo (SOLEIL, 2003).

Material Penetrao (CAP 20) 100g - 5 seg. Ponto de amolecimento Recuperao elstica Ponto de fulgor Densidade relativa

unidade mm C % C 25C/25C

41,0 55 55 260 1035

As tabelas acima descrevem as caractersticas do material, comparando-as quando conveniente com as tecnologias convencionais. Dentre as caractersticas relacionadas, as propriedades elsticas do concreto asfltico demonstram a efetiva colaborao da boarracha para melhora das mesmas.

1

Valor obtido em dosagem de concreto asfltico convencional, utilizado como forma de parametrizar a discusso.

69

DISCUSSO

A aplicabilidade de uma nova tecnologia depende de muitos fatores tcnicos, ambientais e financeiros em ordem de prioridade varivel de acordo com as limitaes do contratante dos servios. Dentre os fatores tcnicos podem-se listar como decisrios e limitantes na adoo das tecnologias aqueles relacionados execuo, manuteno e funcionalidade. No que concerne execuo do concreto asfltico usinado a quente modificado por adio de borracha de pneu, o trao e o produto resultante devero salvaguardar condies de execuo mais prximas possveis das metodologias de execuo de concreto asfltico convencional, no necessitando, assim, de maquinrio diferenciado. A fabricao do ligante asfalto-borracha diferenciada do CAP convencional pela adio da borracha moda no cimento asfltico incorporando os polmeros da borracha estrutura do asfalto. Para que a mistura obtenha as condies desejadas, devem ser observadas as condies de agitao e temperatura nos terminais de mistura. Ao ligante asfalto-borracha so adicionados os agregados do mesmo modo que para uma mistura convencional. Verificou-se na literatura que o sucesso da mistura da borracha ao asfalto depende das propriedades da borracha e das propriedades desejadas, garantindo que as molculas do polmero que compe a borracha no sofram degradao das suas propriedades devido alta temperatura do asfalto, o ligante resultante no dever possuir viscosidade maior que a limite para mistura e no dever ser quebradio a baixas temperaturas. Um asfalto s considerado modificado com polmero, no caso do asfalto-borracha com borracha moda de pneu, se essa mistura aferir ao concreto asfltico um aumento efetivo de suas propriedades relacionadas elasticidade.

70

No processo de execuo dever ser observada a temperatura de aplicao, maior que as misturas convencionais, e controlada devido ao aumento mais rpido de viscosidade, ou seja, o enrijecimento do concreto mais rpido em funo da temperatura da mistura, assim a mistura dever ser efetuada com a temperatura ainda acima da mnima da qual inicia o endurecimento do concreto. Respeitado estes condicionantes a aplicabilidade do asfalto garantida. Em vista das diferenas na execuo com relao s misturas convencionais so relativamente pequenas, dependo basicamente dos diferentes limites do asfalto-borracha, sem investimento em maquinrio prprio. A vida til do concreto asfltico modificado com adio de borracha de pneu moda vem sendo verificada atualmente, mas o pouco tempo de utilizao desta tecnologia em territrio nacional no permite uma quantificao exata do acrscimo de tempo proporcionado pelo incremento nas propriedades elsticas da mistura, no entanto fato que h melhora no tempo de operao sem manuteno. Quando observado os valores obtidos na mistura asfltica utilizada nos trechos experimentais na Rodovia dos Imigrantes e comparado com misturas convencionais fica implcito um aumento da vida til do concreto asfltico. Dentre as propriedades que sofrem incremento encontra-se a relao betume-vazios (RBV) que representa o quanto dos vazios do agregado mineral foi preenchido com betume, no caso do asfalto-borracha em torno de 8% mais alto que em misturas convencionais, ou seja, h um acrscimo de vazios preenchidos diminuindo a permeabilidade da mistura, fator que lhe confere uma maior durabilidade. Outro indicativo dessa menor permeabilidade o volume de vazios (VV) que na mistura asfltica com ligante asfalto-borracha cuja tolerncia chega ser o dobro. Os vazios em qualquer mistura constituem um caminho para percolao de gua, deixando os materiais sujeitos ao da gua, permitindo tambm que a gua infiltre nas camadas subjacentes do pavimento ocasionando carreamento de material, e proporcionando uma perda de capacidade

71

estrutural considervel, fato este que ento deve ser evitado e, que influncia diretamente no aumento da vida til. A elasticidade de um material a capacidade que este material tem de voltar as suas caractersticas originais aps cessar a aplicao de uma carga, sofrendo, consequentemente, certa deformao durante o perodo da aplicao. Para o concreto asfltico de fundamental importncia possuir elasticidade, para que volte a sua posio inicial aps a aplicao de carga pelo trnsito de veculos. No caso do asfalto-borracha a quantificao desta capacidade feita por meio da determinao da recuperao elstica, este ensaio parmetro apenas nas misturas modificadas por polmero, pois o polmero responsvel pela elasticidade do concreto asfltico, conforme exemplificado na Figura 7.1.

a) Progresso do ensaio com alongamento do ligante asfltico.

b) Ruptura do ligante asfltico Figura 7.1 Ensaio de recuperao elstica mostrando em (a) ductilidade em amostra de asfalto sem modificao (ao fundo) e modificado por polmero (na frente) e (b) o mesmo ensaio de (a) aps ruptura (adaptado de BERNUCCI et tal, 2008).

Esta maior elasticidade tambm confere ao concreto asfltico maior durabilidade e maior capacidade de carga sem que haja deformaes permanentes, que em geral resultam nas patologias tpicas de material de pavimento. Em algumas literaturas quantificaram o acrscimo de durabilidade em torno de trs vezes maior que as misturas convencionais, no entanto, conforme citado anteriormente a quantificao do acrscimo complexa devido aos

72

vrios fatores intervenientes nas caractersticas finais das misturas e a falta de um histrico mais amplo de utilizao desta tecnologia. Porm, o acrscimo de vida til um fato e nos sete anos de aplicao desta tecnologia pela Ecovias foram observados resultados satisfatrios do comportamento do pavimento que recebeu asfalto-borracha. Os incrementos nas propriedades que garantem ao asfalto-borracha maior durabilidade e menor necessidade de manuteno so considerados para o uso da tecnologia, no entanto seu uso ainda no se encontra difundido devido ao seu preo inicial. Os custos de obras de pavimentao so elevados, e o acrscimo do investimento inicial poderia inviabilizar muitas obras, apesar do valor ser abatido em custos de manuteno e implicaes negativas originadas pelos defeitos na estrutura do pavimento que surgem mais cedo. Na literatura cita-se valores em torno de 50% maiores no investimento inicial, chegando a 160% em alguns casos, encarecendo um custo j elevado. No entanto os custos devem ser avaliados considerando o perodo de operao da via e o tempo previsto para recuperar o investimento, alm da forma como a rodovia ser explorada para verificar a sustentabilidade financeira. Outro fator a ser levado em considerao na escolha da tecnologia a ser utilizada o nvel de segurana mais elevado quando do uso de asfalto-borracha, devido menor probabilidade de derrapagem, sem mencionar o conforto do usurio por transitar em via que emite menos rudo, tornando a viagem menos estressante. O custo ambiental de difcil quantificao financeira e muitas vezes negligenciado, mas ignorar o problema dos pneus certamente no a soluo mais adequada, j que o descarte inescrupuloso de pneus pode at trazer malefcios para as prprias vias, por exemplo, quando um pneu causa um estrangulamento da seo de um bueiro, durante o perodo de chuva, isto pode acarretar a interdio ou mesmo o rompimento da estrutura de pavimento.

73

A reciclagem de pneus na fabricao de concreto asfltico possui carter ambientalmente positivo, mas deve ser observadas todas as decorrncias desta aplicao de forma sistmica. O passivo ambiental de pneus uma realidade em todo mundo, e uma alternativa de utilizao quando o mesmo j no mais considerado til importante, no entanto dever ser observado o fato de que a reciclagem a ltima soluo na escala de benefcios ambientais. Antes da proposta de reciclagem dos pneus, deve-se verificar outras possibilidades, dentre elas destaca-se a reutilizao, por meio de recauchutagem. A recauchutagem traz maiores benefcios ao meio ambiente, pois usada como alternativa ao pneu novo, poupando matria-prima e os recursos utilizados em todo processo de fabricao, alguns de carter exploratrio, e diminuindo o descarte em aterros sanitrios. Entretanto, a reutilizao de pneus limitada por fatores de segurana, gerando inevitavelmente o descarte do mesmo na impossibilidade tcnica de reaproveitamento. Outra aplicao para pneus usados, gerando menor impacto que as anteriormente citadas, o uso do pneu como alternativa na conteno de encostas, conferindo segurana populao moradora de encostas de risco. Entre os possveis usos da borracha reciclada, est a fabricao de artefatos de borracha, tais como, tapetes automotivos, pisos industriais, quadras poliesportivas, etc. O asfalto borracha se coloca como alternativa sustentvel, pois confere um aspecto ambiental a um produto antagnico natureza, amortizando em parte as conseqncias negativas do processo de urbanizao das cidades, indo ao encontro do conceito de sustentabilidade. Portanto, a pavimentao de ruas indiscriminadamente no pode ser justificada pela adoo da reciclagem de pneus, devendo esta alternativa ser considerada de forma consciente, sem perder de vista os demais fatores que impactam a natureza, tal como a reduo de reas verdes, de essencial importncia vida, e a impermeabilizao do solo, responsveis pelo

74

aumento dos escoamentos superficiais diretos, acarretando em obras cada vez mais onerosas para preveno de inundaes e aumento da poluio pela ocupao de reas cada vez maiores.

75

CONSIDERAES FINAIS

A aplicabilidade do asfalto-borracha como tecnologia alternativa na pavimentao de vias deve ser assegurada pelo fatores tcnicos, econmicos e ambientais intrnsecos de cada obra. No que se refere questes tcnicas o uso do ligante asfalto-borracha demonstrou-se alternativa vivel, pois o mesmo atinge as propriedades mnimas exigidas comprovando uma melhora efetiva nas caractersticas elsticas, atingindo o objetivo da adio da borracha. Apesar da utilizao do mesmo maquinrio no processo de execuo das obras, o asfalto-borracha gera um custo inicial muito maior quando comparado com tecnologias convencionais (chegando a 160% em funo da faixa granulomtrica do concreto asfltico) tornando-se fator impeditivo seu uso em maior escala. A durabilidade maior do asfaltoborracha amortiza os custos devido menor manuteno, porm este custo diludo nos anos de operao, fator no interessante muitos casos. O prejuzo evitado pela reciclagem de pneus de difcil mensurao, tornando invivel a quantificao relativa em termos financeiros no entanto indiscutvel os benefcios ao Meio Ambiente e a qualidade de vida. Contudo deve-se observar que a reciclagem de pneus deve ser