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P2 PAVIMENTAÇÃO CAPÍTULO 2 - COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS EMPREGADOS NA PAVIMENTAÇÃO 2.4 Misturas Asfálticas Tipos de Misturas Mistura asfáltica: agregados minerais de vários tamanhos e fontes com ligantes asfálticos. As misturas asfálticas são classificadas em: Misturas a Frio: são aquelas em que a mistura de agregados e de ligantes permitem que a mistura seja espalhada em temperatura ambiente. As misturas a frio podem ser: Em usina: pré-misturado (PMF) denso, semidenso ou aberto; No local: tratamento superficial (TSS, TSD, TST), lama asfáltica e microrrevestimento (usina in situ) e reciclagem. Misturas Usinas a Frio - Pré-misturado a frio: São agregados graúdos, miúdos e de enchimento a temperatura ambiente, misturados com EAP. É destinado a revestimento de ruas e estradas de baixo volume de tráfego, como camada intermediária e em operações de manutenção. Misturas a Quente: o ligante e o agregado são misturados e espalhados na pista em temperatura quente. As misturas a quente podem ser: Pré-misturados: denso ou aberto (PMQ); Concreto asfáltico (CA) ou concreto asfáltico usinado a quente (CAUQ); Argamassa betuminosa: areia asfalto (AAUQ); Reciclagem (em usina ou in situ). FABRICAÇÃO Misturas Usinadas Tratamento Superficiais - preparada na própria pista, ex: tratamentos por penetração. TEMPERATURA À Quente: uso de CAP À frio: uso de EA ou EAP GRANULOMETRIA (usinadas) Densas, ex: concreto asfáltico, pré-misturado a frio e a quente. Abertas Descontínuas, ex: SMA, porosa, drenante, gap-graded Concreto Asfáltico (CA): as misturas a quente de graduação densa levam este nome. Nelas são feitas rigorosas exigências a respeito de equipamentos de construção e índices tecnológicos. Essa mistura é a mais resistente (exceto quando com polímeros). Convencionalmente é utilizado o CAP com agregados bem graduados e aquecidos. O concreto asfáltico pode ser utilizado ainda com polímero (pesquisas apontam o uso de borracha de pneus), com asfalto duro (módulo elevado), e com composição diferenciada de agregado. Misturas Usinadas Densas - areia: em regiões com dificuldade de conseguir agregados pétreos graúdos, utiliza-se como revestimento uma argamassa de areia e ligante. Essa mistura terá uma menor resistência as deformações e um maior consumo de ligante. Elas podem ser a quente, que é a melhor e que utiliza CAP na sua composição, ou a frio, com EAP. Misturas Usinadas Especiais Stone Mastic Asphalt - SMA: possui faixa granulométrica descontínua e mistura densa. Utiliza- se o CAP modificado por polímero. Utilização: em vias com alta frequência de caminhões, intersecções, áreas de carregamento e descarregamento de cargas, rampas, pontes, paradas de ônibus, faixas de ônibus, pistas de aeroporto, estacionamentos e portos. É muito utilizado como revestimento em pavimentos da Alemanha. Características e desempenho: boa estabilidade a elevadas temperaturas. Boa flexibilidade a baixas temperaturas. Elevada resistência ao desgaste. Elevada adesividade entre os agregados minerais e o ligante. Boa resistência a derrapagem devido a macrotextura da superfície de rolamento. Redução do nível de ruído e do spray (borrifo de água). Camada Porosa de Atrito - CPA (drenante): faixa granulométrica aberta e CAP também modificado por polímero. Possui alta permeabilidade por ter um alto volume de vazios. Características e Desempenho: redução do risco de hidroplanagem/aquaplanagem, das distancias de frenagem sob chuva, do spray (diminuição da cortina d’água e por consequência aumento da distância de visibilidade) e ainda redução dos ruídos devido ao tráfego. Aumenta a aderência do pneu/pavimento e a segurança. Ligante: o ligante deve ter baixa suscetibilidade térmica, alta resistência ao envelhecimento. Para atender estas exigências é utilizado ligantes com polímeros. Agregados: o material deve ser 100% britado, com desgaste Los Angeles máximo de 30%, índice de forma dos agregados cúbica (>0,5), absorção de água para cada fração máximo de 2%, sanidade com perda inferior a 12% ACHO QUE ISSO NÃO CAI, NÉ... PELOAMOR DE DEUS LISE. Utilização: no Brasil ele é aplicado na pista do aeroporto Santos Dumont, na rodovia dos Imigrantes, rodovia Presidente Dutra. Descontínua densa “gap-graded”: possui textura aberta devido a sua faixa granulométrica especial. É utilizada com asfalto borracha. TRATAMENTOS SUPERFICIAIS É a aplicação de ligantes asfálticos e agregados sem mistura prévia, diretamente na pista. É feita posteriormente a compactação, o que promove o recobrimento parcial e a adesão entre ligante e agregado. São divididas em: TSS: Tratamento Superficial Simples; TSD: Tratamento Superficial Duplo; TST: Tratamento Superficial Triplo; TAP: Tratamento Superficial de condição Particular contra pó. Suas principais funções são: Proporcionar uma camada de rolamento de pequena espessura, mas com alta resistência ao desgaste; Impermeabilizar o pavimento; Proteger a infraestrutura do pavimento; Proporcionar revestimento antiderrapante; Proporcionar alta flexibilidade no revestimento; Porém devido a sua espessura, ele não aumenta a resistência estrutural do pavimento não corrige irregularidade da pista. Tratamentos Superficiais Especiais: Capa Selante: É frequentemente utilizada como última camada em tratamento superficial múltiplo. É feita através da selagem de um material betuminoso por espalhamento de ligante também betuminoso, com ou sem a cobertura de agregado miúdo. Tratamento Superficial Primário (TAP): É o chamado anti-pó, pois é aplicado em estradas de terra ou de revestimento primário, onde é feito o espalhamento de ligante de baixa viscosidade com cobertura de agregado miúdo. São tratamentos superficiais: Lamas asfálticas: mistura fluida de EAP e agregado miúdo, ou seja, capa selante por argamassa pré-misturada. É utilizada para recuperação funcional de pavimentos deteriorados, ou como capa selante de tratamento superficial. É feita in situ. Macadame betuminoso por penetração direta: o agregado é espalhado por primeiro e logo depois o ligante betuminoso. É aplicado primeiramente o agregado mais graúdo. Microrrevestimento: mistura fluida de EA modificada por polímero. É utilizada em recuperação funcional de pavimentos, capa selante, revestimento de pavimentos de baixo volume de tráfego, e ainda como camada intermediária anti-reflexão de trincas em projetos de reforço estrutural. Reciclagem: processo de reutilização de misturas asfálticas envelhecidas e deterioradas. REQUISITOS PARA QUALIDADE DE UM PAVIMENTO ASFÁLTICO É necessário um projeto adequado da estrutura do pavimento, juntamente com o projeto de dosagem da mistura, de forma que seja compatível com as outras camadas escolhidas. A utilização de mais de um tipo de mistura asfáltica no pavimento fica a cargo do volume de trafego na região. Pode ser utilizado um único tipo de mistura, ou mais de um. VOLUMETRIA Considerações: A relação massa-volume de misturas asfálticas compactas é importante para o projeto da mistura. O projeto da mistura nada mais é do que determinar o volume de asfalto e agregado requerido para a produção do material. Como as medidas do volume de agregados e asfalto no laboratório e/ou campo são muito difíceis, são utilizadas massas no lugar de volumes, e a massa especifica é utilizada para converter massa para volume. DOSAGEM DE MISTURAS É a escolha do teor ótimo de ligante, através deuma faixa granulométrica predefinida, e assim chegar em uma proporção certa dos constituintes, de modo a conseguir um bom desempenho da mistura em campo. O desempenho é estimado a partir das seguintes propriedades: Rigidez; Estabilidade; Durabilidade; Flexibilidade; Resistência (ruptura, deformação permanente, fadiga); Atrito; Permeabilidade; Trabalhabilidade. O teor ótimo alcançado através da dosagem varia conforme critério de avaliação, é feito para alcançar o teor de projeto. Este teor varia de acordo com o método de dosagem, e é função dos parâmetros como energia de compactação, tipo de mistura, temperatura a qual o pavimento estará submetido, entre outros. Ele é baseado também na volumetria da mistura. A volumetria da mistura auxilia na compreensão dos parâmetros físicos do asfalto e agregados. Com ela podem ser determinadas as massas especificas aparente e efetiva, os vazios de ar e o teor de asfalto absorvido. Em laboratório os valores de volumes são facilmente determinados através da diferença entre as massas. CÁLCULO DAS MASSAS, VOLUMES E DE DOSAGEM MARSHALL: CADERNO. MÉTODO MARSHALL Controle da Compactação Mínimo Vv: permite a densificação do tráfego e expansão térmica. Máximo Vv: garante uma densificação suficiente. Fluência - medida de flexibilidade Baixa: mistura seca e quebradiça. Elevada: material plástico e flexível. Considerações: Vv Baixo: defeito - exsudação, falta de espaço para expansão do betume, aspecto de mistura “embanhada”. Vv Elevado: circulação de ar - envelhecimento, circulação de ar, penetração de água, aspecto da mistura - aberta. O objetivo é que a mistura não seja porosa ao ar e a água, mas assegurar uma porosidade mínima para acomodar a densificação do tráfego e a expansão do ligante. VMA Baixo: pouco asfalto para poder cumprir a exigência do máximo RBV. RBV: a exigência do RBV mínimo não garante um mínimo de asfalto necessário à durabilidade da mistura. CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA Comportamento da mistura asfáltica: defeitos - seção transversal não está na posição original. Os defeitos permanentes são aqueles sem recuperação e ocorrem nos primeiros anos da rodovia. O mais comum deles é o TRILHA DE RODA que ocorre devido as camadas inferiores e a mistura asfáltica. FADIGA: devido à aplicação de cargas repetidas. É uma união de várias trincas. Acontece devido a drenagem SL, camadas projetadas e executadas inadequadamente, o N já foi atingido. A caracterização mecânica dos materiais de pavimentos é uma tarefa complexa e depende de fatores, como: meio ambiente, magnitude, tempo de aplicação, frequência. O envelhecimento de ligante aumenta a complexidade. AULA 16 - USINAS DE ASFALTO Usinas são um conjunto de equipamentos mecânicos e eletrônicos que são capazes de produzir misturas asfálticas. Elas variam em capacidade de produção e podem ser estacionárias ou móveis. Seus principais objetivos são o de proporcionar a melhor mistura dos agregados e ligante, através do aquecimento dos mesmos. Tipos de Usinas: Usina por batelada (batch) ou gravimétrica: produz quantidades individuais de misturas asfálticas. Os agregados utilizados nestas usinas devem ser peneirados e pesados (ocorre então o melhor controle da MA), e a mistura ocorre com presença de grande quantidade de oxigênio. Usina contínua (drum mixer): como o nome diz, a produção é contínua. Este tipo de usina tem um menor controle da granulometria, ela depende da qualidade do controle do material que entra na MA a partir dos silos frios. E para este controle é utilizado volumetria ou pesagem via célula de carga. Neste tipo de usina o agregado é introduzido na região de máxima temperatura, ou seja, ele não sofre um pré-aquecimento, e por isso, o agregado deve ter a umidade controlada (agregado muito úmido pode não secar corretamente). Ainda ao contrário da usina gravimétrica, a mistura é feita em ambiente com pouco oxigênio, e os gases soltos são recolhidos ao final do processo. Não existe mistura asfáltica que deve ser produzida somente em um tipo específico de usina. Tipos de Secadores Secador de Fluxo Paralelo: agregado e ar fluem na mesma direção. O agregado frio é introduzido no secador na mesma extremidade onde está o queimador e movimenta-se até a outra extremidade; Secador de Contra fluxo: é o contrário do fluxo paralelo, visto que o agregado e o ar se movimentam em direções opostas. É o mais utilizado nas usinas mais modernas. Ele tem como vantagens: Agregado vai aquecendo aos poucos; Tem pouca presença de oxigênio, logo menor oxidação (mistura feita em Pug Mill); Os gases recolhidos não atravessam a mistura; Adição de CAP fora da ação do maçarico; Possibilidade de adição de material fresado (reciclagem em usina); A qualidade da mistura é melhor, visto a adição de materiais via célula de carga e sensores de umidade. Calibragem das Usinas CÁLCULOS: CADERNO USINAS ASFÁLTICAS A FRIO: não necessita a preocupação com a temperatura da mistura. Podem ser do tipo móvel ou estacionária. Operações Básicas na Produção de Mistura Asfáltica: Estocagem e manuseio: deve ser feita de maneira a não misturar os materiais (por exemplo, agregados de granulometria diferentes misturados), deve ser mantida uma temperatura ideal de armazenamento do ligante; USINAS CONTÍNUAS Silos Frios; Velocidade da correia; Vazão do ligante USINAS CONTÍNUAS Silos Frios; Silos Quentes; Velocidade da correia; Vazão do ligante Proporção: deve ser mantida a correta proporção e alimentação de agregado frio no secador; Secagem e aquecimento: manter de forma eficiente a secagem e aquecimento do agregado, de forma que ele seja incluído na mistura na temperatura ideal; Coleta do pó no secador: essa coleta de finos deve ser de forma eficiente. Existem filtros que podem ser mangas (ambiental, aproveitamento) ou de água; Alimentação da mistura: deve ser mantida a adequada proporção, alimentação e mistura do ligante asfáltico com o agregado aquecido. Estocagem da mistura asfáltica: deve ser feita de forma correta, com distribuição, pesagem e manuseio bem controlado da mistura, afim de manter a temperatura ideal até a utilização em campo. QUANDO DEVO REJEITAR UMA CARGA? Temperatura excessiva ou baixa; Excesso de ligante; Mistura não-homogênea; Excesso de agregado graúdo ou miúdo; Umidade; Segregação; Contaminação. AULA 17 - MISTURAS TRATADAS COM AGLOMERANTES Tipos de Misturas: Solo-Cimento: mistura de solo, cimento e água em proporções determinadas por dosagem em laboratório. Base de solo-cimento: solo-cimento devidamente compactado e submetido a processo adequado de cura. Execução: a MA deve ser preparada em centrais de mistura. A MA deve, ainda na central, sofrer um processo de pulverização, e após estar pronta, deve demorar no máximo 1 hora para se inicie a compactação. Todo o trecho, logo após a sua execução, deve ser submetido a um processo de cura e protegido para que não ocorra a perda excessiva de umidade, por pelo menos 7 dias. CIMENTO: Dificuldade de mistura com solos com elevada plasticidade; Reage melhor em solos arenosos; Menor restrição de uso do que a cal. Solo-Tratado com Cimento; Solo-cal: reage melhor com solos finos plásticos. Tem a capacidade de dotar trabalhabilidade a solos de elevada plasticidade e facilita posterior mistura com cimento. Nas misturas de soloscom cascalho ele reage com os finos argilosos do solo formando material ligante entre as partículas maiores. Reações importantes no solo: Aglomeração: diminui a plasticidade; Ação cimentante pozolânica: essa reação gera compostos ligantes de maneira semelhante ao que é observado no cimento Portland; Carbonatação: esse efeito diminui a resistência final, o que faz a necessidade de cura protegida para eleva-la novamente. Propriedade Físicas Importantes: Aglomeração de finos: produz um solo mais granular e aumenta o CBR; Plasticidade do solo: reduz o IP; Mudança de volume: reduz a expansibilidade; MEAS e hot: diminui o MEAS e tende a aumentar a umidade ótima; Resistência: depende do teor e do tipo de cal, tipo de solo, MEAS da mistura, tempo e tipo de cura. Solo-cal-cimento; Cascalho-cal (revestimento primário existente); Cascalho-cal-cimento (revestimento primário existente); Brita graduada tratada com cimento - BGTC: É a camada de base ou sub-base, composta por mistura em usina de produtos de britagem, cimento e água. Sendo adequadamente compactada e submetida a processo de cura. Concreto Compactado com Rolo - CCR: pode ser empregado como revestimento, base, tem consistência bem seca e permite a compactação com rolos compressores ou equipamento semelhante.
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