Asfalto Borracha - E2000-4-03

Prévia do material em texto

AVALIAÇÃO DO ASFALTO-BORRACHA ATRAVÉS DE ENSAIOS DE
CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS ASFÁLTICOS PARA PAVIMENTAÇÃO
REZENDE, Dener Marcelo Linhares de (IC); CUNHA, LEANDRO CÉSAR;
COSTA, MARIANO HERCULANO DA; ODA, SANDRA (OR).
Universidade Estadual de Maringá (UEM).PIBIC – CNPq/UEM
Introdução
No século XIX, o norte-americano Charles Goodyear descobriu o processo de
vulcanização ao misturar, por acaso, borracha e enxofre. Desde então, a demanda por
borracha vulcanizada multiplicou-se de tal forma que, segundo BLOOMQUIST et al (1993),
cerca de 242 milhões de pneus, o equivalente a mais de 2 milhões de toneladas de borracha,
são descartados anualmente só nos Estados Unidos (Figura 1). No Brasil, são colocados no
mercado aproximadamente 60 milhões de pneus por ano, sendo que cerca de 27 milhões são
resultados da produção nacional e 33 milhões são reaproveitados (usados importados
recauchutados). Estima-se que, desse total, pelo menos 50% estão sendo descartados, quase
sempre dispostos em locais inadequados, e que, das 300 mil toneladas de sucata disponíveis
no Brasil para obtenção de borracha regenerada, apenas 10% são recicladas.
Tendo em vista esta realidade, muitos municípios brasileiros têm desenvolvido ou
tentado desenvolver programas de coleta seletiva e de reciclagem com o propósito de
recuperação de materiais e conseqüente redução da demanda por espaço nos aterros sanitários.
Dentre os materiais passíveis de reaproveitamento destacam-se os pneus, capazes de provocar
sérios problemas ambientais e de saúde pública quando dispostos de forma inadequada
(Figura 2). Outro problema associado aos pneus é o baixo grau de compactação, que reduz em
muito a vida útil dos aterros sanitários.
Nos Estados Unidos, a Lei sobre a Eficiência do Transporte Intermodal de Superfície
(Public Law 102-240), de 1991, obrigou os Departamentos de Transportes e de Proteção
FIGURA 2: Pneus descartdados
dispostos de forma inadequada
FIGURA 1: Milhões de pneus
descartados anualmente nos
EUA
Ambiental, em cooperação com os Estados, a desenvolver estudos para utilizar borracha de
pneus na construção de pavimentos asfálticos. O objetivo da adição de borracha moída em
materiais asfálticos é, além de minimizar o problema de disposição em aterros sanitários,
melhorar o desempenho dos pavimentos em campo, aumentando a flexibilidade e,
consequentemente, retardando o aparecimento de trincas, selando trincas existentes e
aumentando a impermeabilização proporcionada pelos revestimentos asfálticos.
Apesar de algumas evidências de que misturas executadas com adição de borracha
picada têm suas propriedades melhoradas (EPPS, 1994), não existem, ainda, resultados
conclusivos sobre o desempenho dos pavimentos a longo prazo. No intuito de se modificar
este quadro, este trabalho faz parte de um estudo sobre a viabilidade técnica da incorporação
de borracha de pneus em materiais asfálticos utilizados em obras de pavimentação.
Metodologia
Para avaliar os fatores que influenciam o processo de adição de borracha de pneus em
materiais asfálticos foi empregado o processo úmido,que consiste na mistura de cimento
asfáltico e borracha moída (15 a 25%), a uma temperatura elevada (170 a 200ºC), durante um
determinado período de tempo (20 a 60 minutos).
Materiais
Os materiais utilizados nas misturas são borracha de pneus descartados moída e
cimento asfáltico de petróleo.
A borracha, proveniente de pneus de automóveis ou caminhões, tem o tamanho das
partículas variando com o processo de produção (equipamento, temperatura etc.) e a sua
quantidade, com o tamanho das partículas e com tipo de aplicação em que será usado o ligante
asfalto-borracha, podendo variar de 5 a 26% (PAGE et al., 1992). A borracha utilizada neste
trabalho é composta de partículas que passam na peneira no 40 e ficam retidas na peneira no
200 (FIGURA 3).
0,074 0,420,2970,149
0
20
40
60
80
100
Diâmetro das Partículas - mm
P
or
ce
nt
ag
em
 P
as
sa
nd
o
FIGURA 3: Curva granulométrica da borracha
O material asfáltico no Brasil, pode ser classificado por penetração (CAP 30/45, CAP
50/60 e CAP 85/100), para os petróleos mais pesados, e por viscosidade (CAP 7, CAP 20 e
CAP 40), para os petróleos mais leves, sendo que os cimentos asfálticos mais utilizados são os
CAP 20 e CAP 40. Neste trabalho adotou-se o CAP 20.
Desenvolvimento dos Ensaios
Visando garantir um desempenho satisfatório e pleno sucesso na aplicação dos
asfaltos, foram estabelecidos ensaios baseados em experiências práticas, apontados a seguir:
• Determinação da penetração de materiais betuminosos (ABNT/NBR 6576/1998)
Este método serve para determinar a viscosidade dos materiais betuminosos.
• Determinação do ponto de fulgor (ABNT/NBR 11341/1990)
Indica a temperatura acima da qual o asfalto deve ser manuseado como produto
inflamável, desde que haja uma fonte de ignição.
• Determinação do ponto de amolecimento de materiais betuminosos (método do anel e
bola – ABNT/MB-164/1972-NBR6560;ASTM/D-36)
Temperatura na qual a consistência de um ligante asfáltico passa do estado plástico ou
semi-sólido para o estado líquido (COELHO, 1996).
• Determinação da viscosidade Saybolt de materiais betuminosos (ABNT/IBP/P-MB-517)
Este método fixa o processo de determinação da viscosidade Saybolt de materiais
betuminosos.
• Determinação da Densidade de Materiais Betuminosos – DNER - ME16-64
Este método descreve o procedimento para a determinação da densidade de materiais
betuminosos fluidos e semi-sólidos.
FIGURA 4: Equipamento utilizado na
determinação da penetração de materiais
betuminosos
FIGURA 5: Equipamento utilizado na
determinação do ponto de fulgor de
materiais betuminosos
FIGURA 6: Equipamento utilizado na
determinação do ponto de amolecimento
utilizando o Método do Anel e Bola
FIGURA 7: Equipamento utilizado na
determinação da viscosidade Saybolt-
Furol
Resultados
• Efeito do teor de borracha na penetração do asfalto-borracha
50
60
70
80
90
100
110
0 6 12 18
Teor de Borracha (%)
Pe
ne
tr
aç
ão
 (
1/
10
 m
m
)
0,42 - 0,297 mm
0,297 - 0,074 mm
FIGURA 8: Penetração x Teor de borracha
• Efeito do teor de borracha no ponto de amolecimento do asfalto-borracha
53
55
57
59
61
63
65
0 6 12 18
Teor de Borracha (%)
Po
nt
o 
de
 A
m
ol
ec
im
en
to
 (
°C
)
0,42 - 0,297 mm
0,297 - 0,074 mm
FIGURA 9: Ponto de Amoleciemento x Teor de borracha
• Efeito do teor de borracha no ponto de fulgor do asfalto-borracha
275
280
285
290
295
300
305
0 6 12 18
Teor de Borracha (%)
P
on
to
 d
e 
F
ul
go
r (
°C
)
0,42 - 0,297 mm
0,297 - 0,074 mm
FIGURA 10: Ponto de Fulgor x Teor de borracha
• Efeito do teor de borracha na densidade do asfalto-borracha
0,990
0,995
1,000
1,005
1,010
1,015
1,020
0 6 12 18
Teor de Borracha (%)
D
en
si
da
de
 (g
/c
m
3)
0,42 - 0,297 mm
0,297 - 0,074
FIGURA 11: Densidade x Teor de borracha
• Efeito do teor de borracha na viscosidade viscosidade Saybolt-Furol do asfalto-borracha
10
100
1000
125 130 135 140 145 150 155 160 165 170
Temperatura (°C)
T
em
po
 (
s)
18% - 0,42 - 0,297 mm
18% - 0,297 - 0,074 mm
12% - 0,42 - 0,297 mm
12% - 0,297 - 0,074 mm
6% - 0,42 - 0,297 mm
6% - 0,297 - 0,074 mm
0%
FIGURA 12: Viscosidade Saybolt-Furol x Teor de borracha
Conclusões
Apresenta-se, neste trabalho, a estrutura de uma pesquisa que teve por objetivo avaliar,
tecnicamente, a viabilidade da incorporação de borracha de pneus em ligantes asfálticos
utilizados em obras de pavimentação. Com base na revisão bibliográfica apresentada,
percebe-se a atualidade e relevância do tema.
Embora os fatores adotados na programação dos ensaios laboratoriais não representem
todas as variáveis intervenientes, sem dúvida são os mais significativos e, consequentemente,
serão de grande valia para o estabelecimento de critérios técnicos para a utilização de
borracha de pneus em obras de pavimentação.
Apesar da necessidade de muitos ensaios complementares, as evidências da pesquisa
são de que a mistura asfalto-borracha pode ser benéfica aos pavimentos,melhorando as
propriedades de resistência ao acúmulo de deformação permanente (maior rigidez a elevadas
temperaturas) e de resistência à formação de trincas por fadiga (maior elasticidade). Além
disso, as misturas asfalto-borracha ensaiadas também apresentam suficiente resistência à
formação de trincas de origem térmica.
Referências Bibliográficas
ABNT - Produtos de Petróleo - Determinação do Ponto de Fulgor e de Combustão em Vaso
Aberto de Cleveland. Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT/NBR 11341,
1990
ABNT - Materiais Betuminosos - Determinação da Penetração. Associação Brasileira de
Normas Técnicas. ABNT/NBR 6576, 1998
ABNT - Determinação da Viscosidade Saybolt de Materiais Betuminosos a Alta Temperatura.
Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT/P-MB-517, 1971
ABNT - Determinação do Ponto de Amolecimento de Materiais Betuminosos - Método do
Anel e Bola. Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT/MB-164/NBR 6560,
1972
DNER - Determinação da Densidade de Materiais Betuminosos – Departamento Nacional
de Estradas de Rodagem. DNER - ME16-64, 19__
PAGE, G.C.; RUTH, B.R.; WEST, R.C. - Florida's Approach Using Ground Tire Rubber in
Asphalt Concrete Mixtures. Transportation Research Record 1339. Transportation
Research Board - TRB, Washington, DC, p.16-22, 1992.
COELHO, V. - Contribuição ao Estudo das Deformações Permanentes, nas Condições do
Brasil, em Camadas de Concreto Asfáltico de Pavimentação. Tese de Doutorado.
Escola de Engenharia de São Carlos – USP, 1996
Bibliografia Consultada
BILLITER, T.C.; CHUN, J.S.; DAVISON, R.R.; GLOVER, C.J.; BULLIN, J.A. -
Investigation of the Curing Variables of Asphalt-Rubber Binder. Proceedings of
Association of Asphalt Paving Technologists. p.1221-1226, s.d.
BLOOMQUIST, D.; DIAMOND, G.; ODEN, M.; RUTH, B.R.; TIA, M. - Engineering and
Environmental Aspects of Recycled Material for Highway Construction. Federal
Highway Administration - FHWA-RD-93-088. Final Report, 1993.
CEMPRE - Compromisso Empresarial para Reciclagem. Pneus. Ficha Técnica 8, s.d.
EPPS, J.A. - Uses of Recycled Rubber Tires in Highways. National Cooperative Highway
Research Program. Synthesis of Highway Practice 198, Transportation Research
Board, Washington, DC, 1994.
FARRO, W. - Sucata Vira Matéria-Prima e Gera Lucro. Desenvolvimento Sustentado.
Revista de Indústria. p. 22-26, setembro, 1997.
FERNANDES, JR., J. L. - Investigação dos Efeitos das Solicitações do Tráfego sobre o
Desempenho de Pavimentos. Tese de Doutorado. Escola de Engenharia de São Carlos -
USP, 1995.
HEITZMAN, M. - State of the Practice - Design and Construction of Asphalt Paving
Materials with Crumb Rubber Modifier. Federal Highway Administration - FHWA-
SA-92-022. Final Report, 1992.