aula 6 - materiais - asfalto

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1 Terraplanagem e Pavimentação Prof. MSc. Ruiter da Silva Souza -O asfalto é um dos mais antigos e mais versáteis materiais de construção utilizados pelo homem; -Os primeiros registros são de 3000 a.C., quando ele era usado para conter vazamentos de águas em reservatórios, já passando pouco depois a pavimentar estradas no Oriente Médio. Nesta época, ele não era extraído do petróleo, mas sim feito com piche retirado de lagos pastosos (Wikipédia); -O Manual de asfalto (IA, 1989 versão em português, 2001) lista mais de 100 das principais aplicações desse material, desde a agricultura até a indústria. -No Brasil, cerca de 95% das estradas pavimentadas são de revestimento asfáltico, além de ser também utilizado em grande parte das ruas. MATERIAIS – LIGANTES ASFÁLTICOS

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Page 1: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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Terraplanagem e Pavimentação

Prof. MSc. Ruiter da Silva Souza

-O asfalto é um dos mais antigos e mais versáteis materiais de construção utilizadospelo homem;

-Os primeiros registros são de 3000 a.C., quando ele era usado para contervazamentos de águas em reservatórios, já passando pouco depois a pavimentarestradas no Oriente Médio. Nesta época, ele não era extraído do petróleo, mas simfeito com piche retirado de lagos pastosos (Wikipédia);

-O Manual de asfalto (IA, 1989 versão em português, 2001) lista mais de 100 dasprincipais aplicações desse material, desde a agricultura até a indústria.

-No Brasil, cerca de 95% das estradas pavimentadas são de revestimento asfáltico,além de ser também utilizado em grande parte das ruas.

MATERIAIS – LIGANTES ASFÁLTICOS

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-Há várias razões para o uso intensivo do asfalto em pavimentação, sendo asprincipais:

proporciona forte união dos agregados, agindo como um ligante que permiteflexibilidade controlável

Impermeabilizante;

Durável;

Resistente à ação da maioria dos ácidos, dos álcalis e dos sais, podendo serutilizado aquecido ou emulsionado, com ou sem aditivos.

MATERIAIS – LIGANTES ASFÁLTICOS

-As seguintes definições e conceituações são empregadas com referência ao material:

betume: comumente é definido como uma mistura de hidrocarbonetos solúvel nobissulfeto de carbono;

asfalto: mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo de forma natural ou pordestilação, cujo principal componente é o betume, podendo conter ainda outrosmateriais, como oxigênio, nitrogênio e enxofre, em pequena proporção;

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.

MATERIAIS – LIGANTES ASFÁLTICOS

Page 3: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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-Alcatrão pouco utilizado Cancerígeno + pouca homogeneidade + baixa qualidade como ligante de pavimentação;

-No que diz respeito à terminologia, há uma preferência dos europeus em utilizar otermo betume para designar o ligante obtido do petróleo, enquanto os americanos,inclusive os brasileiros, utilizam mais comumente o termo asfalto para designar omesmo material.

-Com a total predominância atual do ligante proveniente do petróleo napavimentação, com o abandono do alcatrão, fica aceitável a utilização dos termosbetume e asfalto como sinônimos.

-Quando o asfalto se enquadra em uma determinada classificação particular, que emgeral se baseia em propriedades físicas que pretendem assegurar o bomdesempenho do material na obra, ele passa a ser denominado comumente pela siglaCAP – cimento asfáltico de petróleo, seguida de algum outro identificador numérico.

MATERIAIS – LIGANTES ASFÁLTICOS

-Há ainda os asfaltos naturais, provenientes de “lagos” formados a partir de depósitode petróleo que migraram para a superfície.

-As primeiras pavimentações asfálticas no Brasil empregaram asfalto natural,importado de Trinidad, em barris, nas ruas do Rio de Janeiro em 1908 (Prego, 1999).

MATERIAIS – LIGANTES ASFÁLTICOS

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Asfaltos para pavimentação:

a) Cimentos Asfálticos (CAP)

b) Asfaltos Diluídos (AD)

c) Emulsões Asfálticas (EA)

d) Asfaltos Modificados (Asfaltos Polímeros)

Asfaltos industriais:

a) Asfaltos Oxidados ou Soprados

CLASSIFICAÇÃO – QUANTO À APLICAÇÃO

Asfaltos naturais: Ocorrem em depressões da crosta terrestre, constituindo lagosde asfalto (Trinidad e Bermudas). Possuem de 60 a 80% de betume.

Rochas asfálticas: O asfalto aparece impregnando os poros de algumas rochas(Gilsonita) e também misturado com impurezas minerais (areias e argilas) emquantidades variáveis. O xisto betuminoso pode ser citado como exemplo de rochaasfáltica.

Asfaltos de petróleo: Mais empregado e produzido, sendo isento de impurezas.Pode ser encontrado e produzido nos seguintes estados:a) Sólidob) Semi-sólidoc) Líquido: Asfalto dissolvido e Asfalto emulsificado

Alcatrão: Proveniente do refino do alcatrão bruto, que se origina da destilação doscarvões durante a fabricação de gás e coque. Estão em desuso no Brasil a mais de25 anos.

CLASSIFICAÇÃO – QUANTO À ORIGEM

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Segundo Leite (2003) apud Marques (2010), o CAP é por definição um materialAdesivo termoplástico, impermeável à água, viscoelástico e pouco reativo, ou seja:

Termoplástico: possibilita manuseio a quente. Após resfriamento retorna acondição de viscoelasticidade.

Impermeável: evita a penetração de água (chuva) na estrutura do pavimento,forçando o escoamento para os dispositivos de drenagem

Viscoelástico: Combina o comportamento elástico (sob aplicação de carga curta) eo viscoso (sob longos tempos de aplicação de carga)

Pouco reativo: Quimicamente, apenas o contato com o ar propicia oxidação lenta,mas que pode ser acelerado pelo aumento da temperatura.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

Composição Química do CAP

Segundo Leite (2003):

- O CAP tem um número de átomos de carbono que varia de 24 a 150;

- Peso molecular de 300 a 2000;

- Contendo teores significantivos de heteroátomos (nitrogênio, oxigênio, enxofre,vanádio, níquel e ferro) que exercem papel importante;

- Constituído de compostos polares e polarizáveis (capazes de associação) e decompostos não polares (hidrocarbonetos aromáticos e saturados).

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

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Composição Química do CAP

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

Composição Química do CAP

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

Page 7: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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Obtenção

-Antigamente os asfaltos eram obtidos em lagos e poços de petróleo e com aevaporação das frações leves restava um material residual com característicasadequadas aos usos desejados.

-Atualmente a obtenção do asfalto é feita através de refinação (refinamento) dopetróleo. A quantidade de asfalto contida num petróleo pode variar de 10 a 70%.

-O processo de refinamento depende do tipo e rendimento em asfalto que o mesmoapresenta.

Se o rendimento for alto, apenas é utilizada a destinação à vácuo. Se o rendimento em asfalto for médio, usa-se a destilação atmosférica e

destilação à vácuo. Se o rendimento for baixo utilizam-se destilação atmosférica, destilação à vácuo e

extração após o 2º estágio de destilação.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

Obtenção

-O processo mais usado é o da destilação em duas etapas, que consiste numaseparação física dos vários constituintes do petróleo pela diferença entre seuspontos de ebulição e de condensação. A seguir é mostrado um esquema do refino deasfalto proveniente de petróleos médios:

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

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Obtenção

-Síntese do processo de refino:

1- Bombeamento do tanque, aquecimento, entrada na torre de destilação onde éparcialmente vaporizado.

2- As frações mais leves vaporizam e sobem na torre. No topo, após separaçãoforma-se a gasolina e o gás liquefeito de petróleo (GLP). A queda de temperatura aolongo da torre provoca condensação, sendo retirados lateralmente, neste ponto,produtos especificados (querosene, óleo diesel).

3- As frações mais pesadas, ainda em estado líquido, vão para o fundo, sendonovamente aquecidas para entrada na torre de funcionamento à vácuo.

4- Na torre de destilação à vácuo a temperatura e o vácuo são controlados de modoa permitirem o ajuste da consistência desse resíduo, obtendo-se assim o asfalto.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

Obtenção

-Para se produzir CAP pode ser utilizado um ou mais tipos de petróleo (mistura).Após a destilação, o resíduo pode ser misturado com outras correntes para acerto daconsistência. Sendo pouco viscoso (mole) adicionam-se resíduos de desasfaltaçãoou faz-se sopragem. Para os muito viscosos (duros) misturam-se gasóleos pesados.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

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Obtenção

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

Obtenção

-Os cimentos asfálticos de petróleo podem ser classificados segundo a viscosidade ea penetração.

-A viscosidade dinâmica ou absoluta indica a consistência do asfalto e a penetraçãoindica a medida que uma agulha padronizada penetra em uma amostra em décimosde milímetro.

-No ensaio penetração se a agulha penetrar menos de 10 dmm o asfalto éconsiderado sólido. Se penetrar mais de 10 dmm é considerado semi-sólido.

-A Resolução ANP Nº 19, de 11 de julho de 2005 estabeleceu as novasEspecificações Brasileiras dos Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP) definindo quea classificação dos asfaltos se dará exclusivamente pela Penetração.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

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Obtenção

-Os quatro tipos disponíveis comercialmente são os seguintes:CAP 30/45; CAP 50/70; CAP 85/100 e CAP 150/200

-O par de vapores significa os limites inferior e superior permitidos para aPenetração, medida em décimos de milímetro.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

Especificação CAP

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO - CAP

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Aplicações CAP

-Deve ser livre de água, homogêneo em suas características e conhecer a curvaviscosidade-temperatura.

-Para utilização em pré-misturados, areia-asfalto e concreto asfáltico deve-se usar:CAP 30/45, 50/70 e 85/100.

-Para tratamentos superficiais e macadame betuminoso deve-se usar CAP150/200.

Restrições CAP

-Não podem ser usados acima de 177° C, para evitar possível craqueamento térmicodo ligante. Também não devem ser aplicados em dias de chuva, em temperaturasinferiores a 10° C e sobre superfícies molhadas.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO

Aplicações CAP

-Também conhecidos como Asfaltos Recortados ou “Cut Backs”.

-Resultam da diluição do cimento asfáltico por destilados leves de petróleo.

-Os diluentes funcionam como veículos proporcionando produtos menos viscososque podem ser aplicados a temperaturas mais baixas que o CAP.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO -Asfaltos Diluídos

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Aplicações CAP

Obtenção

-Os asfaltos diluídos são obtidos por meio de um devido proporcionamento entreCAP e diluente, feita em um misturador específico, seguindo o seguinte esquema:

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO -Asfaltos Diluídos

Aplicações CAP

Classificação

-Os diluentes evaporam-se após a aplicação e o tempo necessário para evaporar chama-se “Cura”. De acordo com a cura, podem ser classificados em:

CR → Cura Rápida → Solvente: GasolinaCM → Cura Média → Solvente: QueroseneCL → Cura Lenta → Solvente: Gasóleo (não se usa mais)

Cada categoria apresenta vários tipos com diferentes valores viscosidadecinemática, determinadas em função da quantidade de diluente:

CR-70; CR-250; CR-800; CR-3000; CM-30; CM-70; CM-250; CM-800; CM-3000

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO -Asfaltos Diluídos

Page 13: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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Aplicações CAP

Classificação

-A quantidade média de CAP e diluente são as seguintes:

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO -Asfaltos Diluídos

Aplicações CAP

É um sistema constituído pela dispersão de uma fase asfáltica em uma fase aquosa(direta) ou de uma fase aquosa em uma fase asfáltica (inversa): CAP + Água +Agente Emulsivo.

Obtenção

-A emulsão asfáltica é conseguida mediante a colocação de CAP + Água + AgenteEmulsivo (Emulsificante ou Emulsificador) em um moinho coloidal, onde éconseguida a dispersão da fase asfáltica na fase aquosa através da aplicação deenergia mecânica (trituração do CAP) e Térmica (aquecimento do CAP para torná-lofluido).

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Emulsões Asfálticas

Page 14: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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Aplicações CAP

Obtenção

-O esquema de produção é mostrado na figura a seguir:

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Emulsões Asfálticas

Aplicações CAP

Obtenção

-O agente emulsificante tem a função de diminuir a tensão interfacial entre as fasesasfáltica e aquosa, evitando que ocorra a decantação do asfalto na água. Aquantidade de emulsificante varia de 0,2 a 1%.

-Os agentes geralmente utilizados são o Sal de Amina, Silicatos Solúveis ou nãoSolúveis, Sabões e Óleos Vegetais Sulfonados e Argila Coloidal.

-A quantidade de asfalto é da ordem de 60 a 70%

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Emulsões Asfálticas

Page 15: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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Aplicações CAP

Classificação

Quanto à carga da partícula

-Catiônicas;Carregadas positivamente

-Aniônicas;Carregadas negativamente

-Bi-iônicas;

-Não-íônicas

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Emulsões Asfálticas

Aplicações CAP

Classificação

Quanto ao tempo de ruptura

-Rápida;

-Média;

-Lenta.

A ruptura das emulsões ocorre quando são colocadas em contato com agregados eo equilíbrio que mantinha os glóbulos do asfalto em suspensão na água é rompido. Aágua evapora e o asfalto flocula se fixando no agregado.

A cor das emulsões antes da ruptura é marrom, tornando-se depois preta.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Emulsões Asfálticas

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Aplicações CAP

Classificação

Quanto ao tempo de ruptura

-O tempo de ruptura depende da quantidade e tipo de agente emulsivo.

-As emulsões asfálticas normalmente utilizadas em pavimentação são as catiônicasdiretas, sendo classificadas quanto a utilização em: RR-1C; RR-2C; RM-1C; RM-2C;RL-1C; LA-1C; LA-2C.

-Esta classificação depende da viscosidade Saybolt Furol, teor de solvente,desemulsibilidade e resíduo de destilação.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Emulsões Asfálticas

Aplicações CAP

-São obtidos a partir da dispersão do CAP com polímero, em unidade apropriada.

-Os polímeros mais utilizados são: SBS (Copolímero de Estireno Butadieno); SBR(Borracha de Butadieno Estireno); EVA (Copolímero de Etileno Acetato de Vinila);EPDM (Tetrapolímero Etileno Propileno Diesso); APP (Polipropileno Atático);Polipropileno; Borracha vulcanizada; Resinas; Epóx; Poliuretanas; etc.

-Os polímeros aceleram o comportamento reológico do asfalto conferindoelasticidade e melhorando suas propriedades mecânicas. Suas principais vantagens:

Diminuição da suscetibilidade térmica Melhor característica adesiva e coesiva Maior resistência ao envelhecimento Elevação do ponto de amolecimento

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Asfalto Modificado (Asfalto Polímero)

Page 17: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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Aplicações CAP

Alta elasticidade Maior resistência à deformação permanente Melhores características de fadiga.

-Devido a estas vantagens, tem sido muito utilizado em serviços deimpermeabilização e pavimentação.

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Asfalto Modificado (Asfalto Polímero)

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Asfalto Modificado (Asfalto Polímero)

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ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Asfalto Modificado (Asfalto Polímero)

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Asfalto Modificado (Asfalto Borracha)

Page 19: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Asfalto Modificado (Asfalto Borracha)

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO –Asfalto Modificado (Asfalto Borracha)

Page 20: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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Aplicações CAP

-São asfaltos aquecidos e submetidos a ação de uma corrente de ar com o objetivode modificar suas características normais, a fim de adaptá-los para aplicaçõesespeciais.

-São usados geralmente para fins industriais como impermeabilizantes.

Asfaltos Industriais – Asfaltos Oxidados ou Soprados

ASFALTOS PARA PAVIMENTAÇÃO

Page 21: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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-Teoricamente a caracterização dos materiais betuminosos deveria basear-se emcoeficientes reológicos. Reologia é a ciência que estuda a variação, no tempo, dasrelações tensão-deformação.

-Conforme a natureza do material, intensidade e magnitude do esforço aplicado, oscorpos podem apresentar deformações elásticas, viscosas ou de escoamento.

-Na prática, usam-se ensaios facilmente executáveis, devidamente normalizados, que fornecem medidas aproximadas do comportamento do material, sob determinadas condições.

-A aceitação dos materiais betuminosos depende da execução de numerososensaios de rotina que pouco esclarecem a respeito das características químicas dosmateriais betuminosos. Estes ensaios fundamentam-se em cálculos probabilísticos,seguindo condições preconizadas que devem ser seguidas a rigor.

ENSAIOS EM MATERIAIS ASFÁLTICOS

-O CAP não apresenta ponto de fusão definido.

-O aumento da temperatura altera seu estado físico de sólido para líquido.

-Comportam-se como corpos visco-elásticos no intervalo de temperatura de serviço.

ENSAIOS EM MATERIAIS ASFÁLTICOS –ENSAIOS EM CAP

Page 22: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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-O teor de água deve ser pequeno nos materiais betuminosos, a fim de que nãoespumem quando aquecidos acima de 100° C.

-Nos CAPs esse controle processe-se pela exigência de que não espumem quandoaquecidos a 175° C.

-Um ensaio simples para a verificação da presença de água no CAP consiste em seaquecer uma quantidade de CAP, observando o aparecimento de um “borbulhar” nasuperfície. Caso apareça a formação de bolhas, conclui-se que o CAP continhaalguma quantidade indevida de água.

-O ensaio denominado “Determinação de água em Petróleo e outros materiaisbetuminosos” (MB-37/1975) fixa o modo de proceder-se à verificação de águaexistente em Petróleo e materiais betuminosos através de destilação.

ENSAIOS EM CAP - DETERMINAÇÃO DE ÁGUA (ENSAIO DE ESPUMA)

-Este ensaio dá uma ideia da quantidade de betume puro e da qualidade do asfalto.É chamado de ensaio da Solubilidade e utiliza-se o frasco de Erlenmeyer.

-No cimento asfáltico do petróleo a fração solúvel no CCl4 ou CS2 representa osligantes ativos do asfalto.

-As etapas principais do ensaio são as seguintes:

a) Pesar a amostra de asfalto antes do ensaio;b) Dissolver a amostra em um solvente (CS2 ou CCl4 );c) Filtrar o material para remoção da parcela insolúvel;d) Secar e pesar a parte insolúvel;

A diferença entre o peso inicial e o peso insolúvel, expressa em %, representa asolubilidade do CAP. As especificações para asfaltos de pavimentação geralmenterequerem um mínimo de 99,0% do asfalto solúvel em tricloroetileno (é mais usualuma vez que o bissulfeto de carbono é muito tóxico).

ENSAIOS EM CAP – TEOR DE BETUME (ENSAIO DE SOLUBILIDADE)

Page 23: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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-A temperatura altera significativamente o estado físico ou de consistência dosasfaltos, sendo por isso considerado um material termo-plástico.

-A Consistência pode ser medida através de vários parâmetros, como por exemplo:Penetração, Ponto de Amolecimento, Coeficiente de Viscosidade, ViscosidadeSaybolt, etc.

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DA CONSISTÊNCIA

-Este ensaio dá uma idéia da consistência para fins de classificação.

-A penetração é a profundidade, em décimos de milímetro, que uma agulha demassa padronizada (100g) penetra numa amostra de volume padronizado decimento asfáltico, por 5 segundos, à temperatura de 25ºC.

-Em cada ensaio, três medidas individuais de penetração são realizadas. A médiados três valores é anotada e aceita, se a diferença entre as três medidas nãoexceder um limite especificado em norma.

-A consistência do CAP é tanto maior quanto menor for a penetração da agulha.

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DA PENETRAÇÃO (NBR 6576/98)

Page 24: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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-A penetração também é empregada na atualidade no Brasil para a classificação dosCAPs.

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DA PENETRAÇÃO (NBR 6576/98)

-O ponto de amolecimento é uma medida empírica que correlaciona a temperaturana qual o asfalto amolece quando aquecido sob certas condições particulares eatinge uma determinada condição de escoamento.

-Sequência do ensaio:

Uma bola de aço de dimensões e peso especificados é colocada no centro deuma amostra de asfalto que está confinada dentro de um anel metálicopadronizado.

Todo o conjunto é colocado dentro de um banho de água num béquer. O banho éaquecido a uma taxa controlada de 5ºC/minuto.

Quando o asfalto amolece o suficiente para não mais suportar o peso da bola, abola e o asfalto deslocam-se em direção ao fundo do béquer.

A temperatura é marcada no instante em que a mistura amolecida toca a placa dofundo do conjunto padrão de ensaio.

ENSAIOS EM CAP – PONTO DE AMOLECIMENTO-MÉTODO DO ANEL E BOLA (NBR 6560/2000)

Page 25: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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-O teste é conduzido com duas amostras do mesmo material. Se a diferença detemperatura entre as duas amostras exceder 2ºC, o ensaio deve ser refeito.

-Esse ensaio é classificatório em especificações brasileira e européia, e éempregado para estimativa de suscetibilidade térmica, além de também estarpresente em especificações de asfaltos modificados e asfaltos soprados.

ENSAIOS EM CAP – PONTO DE AMOLECIMENTO-MÉTODO DO ANEL E BOLA (NBR 6560/2000)

-O Índice de Suscetibilidade Térmica (IST) ou Índice de Pfeiffer Van Doormal (PVD) édado pela seguinte expressão que correlaciona o valor da Penetração e do Ponto deamolecimento.

OndePA: Ponto de Amolecimento: é a temperatura na qual a consistência de umligante asfáltico passa do estado plástico (ou semi-sólido) para o estadolíquido.PEN: Penetração do asfalto (em 0,1mm)

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SUSCETIBILIDADE TÉRMICA

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-De um modo geral pode-se afirmar o seguinte:

Para PVD < (- 2): Asfaltos que amolecem muito rapidamente com o aumento datemperatura e tendem a ser quebradiços em baixas temperaturas.Para PVD > (+ 2): Asfaltos oxidados com baixíssima suscetibilidade térmica e nãosão indicados para serviços de pavimentação

Para os asfaltos produzidos no Brasil, normalmente se tem: - 2 < PVD < +1. Asespecificações atuais para asfaltos brasileiros (Resolução ANP Nº 19, de 11de julhode 2005) estabelecem os seguintes limites para o PVD: - 1,5 < PVD < +0,7.

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SUSCETIBILIDADE TÉRMICA

Índice de Suscetibilidade Térmica (Abeda, 2011)

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SUSCETIBILIDADE TÉRMICA

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-Este ensaio também mede a consistência dos materiais betuminosos. Asconsistências indicadas para as operações de mistura, espalhamento e compactaçãosão medidas em termos de viscosidades.

-São utilizados aparelhos denominados viscosímetros, que se destinam a medir aresistência ao escoamento de um fluido. Existem 2 métodos para a determinação daviscosidade:

Método empírico: Utiliza o viscosímetro Saybolt, determinando-se a viscosidadeSaybolt Furol (Fuel and Roads Oils) onde a unidade é o segundo (SSF).

Método absoluto: Utiliza os viscosímetros capilares ou de placas paralelas,determinando-se a viscosidade cinemática, onde a unidade é o “Poise” (P) ouStokes.

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE Saybolt-Furol (NBR 14950)

-No viscosímetro de placas paralelas pode-se observar a lei de Newton para osfluidos:“A resistência ao deslocamento relativo das partes de um líquido é proporcional àvelocidade com que estas partes se separam uma da outra.”

-A viscosidade é uma medida da consistência que o material apresenta aomovimento relativo de suas partes ou ainda de sua capacidade de fluir.

-É a característica inerente ao material de opor-se ao fluxo ou deslocamento de umapartícula sobre partículas adjacentes devido a uma espécie de atrito interno domaterial.

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE Saybolt-Furol (NBR 14950)

Page 28: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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Onde:h = Coeficiente de viscosidade ou Viscosidadet = Tensão cisalhanteg = Dg/Dt = Velocidade de deformação transversal ou distorção, sendo Dt o tempogasto para que ocorra uma deformação transversal Dg.

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE Saybolt-Furol (NBR 14950)

-A viscosidade saybolt exprime o tempo , em segundos, que uma determinadaquantidade de material leva para se escoar em determinada temperatura e emcondições padronizadas.

-São comumente utilizadas as temperaturas de 25, 50, 60 e 82,2° C para asfaltosdiluídos e emulsões e para cimentos asfálticos a viscosidade é medida a 135° C.

-As especificações para o cimento asfático do petróleo fixam os seguintes valoresmínimos:

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE Saybolt-Furol (NBR 14950)

Page 29: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE Saybolt-Furol (NBR 14950)

-O ensaio para determinação da viscosidade Saybolt pode ser assim resumido:

a) Aquecer o óleo do viscosímetro até obter a temperatura de ensaio

b) Inserir uma rolha no fundo do viscosímetro

c) Filtrar a amostra (peneira nº 100) diretamente no viscosímetro, preenchendo aténível do bordo.

d) Agitar a amostra até a temperatura do ensaio através de um termômetro

e) Colocar o frasco receptor, de volume fixo de 60 ml sob o viscosímetro e retirar aRolha

f) Marcar o tempo em segundos até o escoamento da amostra atingir o menisco dereferência. Este tempo é a viscosidade.

ENSAIOS EM CAP – DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE Saybolt-Furol (NBR 14950)

Page 30: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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-A coesão dos asfaltos é avaliada indiretamente pela medida empírica da dutilidadeque é a capacidade do material de se alongar na forma de um filamento.

-Nesse ensaio, corpos-de-prova de ligantes colocados em moldes especiais (emforma de osso de cachorro – dog bone – ou gravata-borboleta), separados ao meiona seção diminuída do molde, são imersos em água dentro de um banho quecompõe o equipamento (Figura 2.15).

-A dutilidade é dada pelo alongamento em centímetros obtido antes da ruptura deuma amostra de CAP, na seção diminuída do molde com largura inicial de 10mm, embanho de água a 25 ºC, submetida pelos dois extremos à velocidade de deformaçãode 5cm/minuto (ABNT NBR 6293/2001).

ENSAIOS EM CAP – ENSAIO DE DUTILIDADE

-O ponto de fulgor é um ensaio ligado à segurança de manuseio do asfalto durante otransporte, estocagem e usinagem. Representa a menor temperatura na qual osvapores emanados durante o aquecimento do material asfáltico se inflamam porcontato com uma chama padronizada. Valores de pontos de fulgor de CAP sãonormalmente superiores a 230ºC. A Figura 2.20 mostra um arranjo esquemático doensaio e foto de equipamento utilizado para executá-lo segundo a norma ABNT NBR11341/2004.

ENSAIOS EM CAP – ENSAIO DE PONTO DE FULGOR

Page 31: Aula 6 - Materiais - Asfalto

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-A massa específica do ligante asfáltico é obtida por meio de picnômetro para adeterminação do volume do ligante e é definida como a relação entre a massa e ovolume. A Figura 2.21 apresenta as etapas do ensaio. A massa específica e adensidade relativa do CAP devem ser medidas e anotadas para uso posterior nadosagem das misturas asfálticas.

-Os ligantes têm em geral massa específica entre 1 e 1,02g/cm3.

-O ensaio é realizado de acordo com a norma ABNT NBR 6296/2004. A densidaderelativa é a razão da massa específica do asfalto a 20ºC pela massa específica daágua a 4ºC, que é de aproximadamente 1g/cm3. A finalidade é a conversão demassas em volumes durante os cálculos de determinação do teor de projeto deligante numa mistura asfáltica.

ENSAIOS EM CAP – ENSAIO DE MASSA ESPECÍFICA E DENSIDADE RELATIVA

ENSAIOS EM CAP – ENSAIO DE MASSA ESPECÍFICA E DENSIDADE RELATIVA

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-Além dos ensaios utilizados na caracterização dos Cimentos Asfálticos do Petróleo, existem uma série de ensaios para os Asfaltos Diluídos e Emulsões Asfálticas:

-Asfaltos Diluídos: Pontos de fulgor, viscosidade, destilação, mancha, flutuação,resíduo asfáltico de penetração 100.

-Emulsões Asfálticas: Ensaios de desemulsão ou ruptura, viscosidade,sedimentação, determinação das cargas das partículas, PH, mistura com cimento,resíduo de destilação, peneiramento, resistência à ação da água.

ENSAIOS EM ASFALTOS DILUÍDOS E EMULSÕES

-MEDINA, J., 1997, Mecânica dos Pavimentos. 1ª edição, 380 p. Rio de Janeiro-RJ,Editora UFRJ.

-MARQUES, G.L.O., 2010, Notas de Aula da Disciplina Pavimentação. Versão:06.2, 210 p. Juiz de Fora-MG.

-ALMEIDA, G.C.P., 2005, Caracterização Física e Classificação dos Solos, 145 p.Juiz de Fora-MG.

-Manual de pavimentação. 3.ed. – Rio de Janeiro, 2006. 274p. (IPR. Publ., 719).

-Pavimentação asfáltica : formação básica para engenheiros / Liedi BarianiBernucci... [et al.]. – Rio de Janeiro : PETROBRAS: ABEDA, 2006, 504 f. : il.

-Diretrizes básicas para estudos e projetos rodoviários: escopos básicos /instruções de serviço. - 3. ed. - Rio de Janeiro, 2006. 484p. (IPR. Publ., 726).

-Diretrizes básicas para elaboração de estudos e projetos rodoviários:instruções para acompanhamento e análise. - Rio de Janeiro, 2010. 564p. (IPR.Publ. 739).

BIBLIOGRAFIA

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-Informativo Técnico Nº 3 - Temperatura de Manuseio e Trabalhos com LigantesAsfálticos a Quente – Comitê Técnico da ABEDA – Rio de Janeiro, 2011.

BIBLIOGRAFIA