12 Oxidacao do Asfalto Dultevir Melo

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Oxidação do Asfalto
Oxidação do AsfaltoOxidação do Asfalto
Dultevir Melo
Oxidação do Asfalto
O asfalto é basicamente e principalmente uma mistura complexa de
hidrocarbonetos compostos de moléculas de hidrogênio e carbono e
de produtos nitrogenados. Esses hidrocarbonetos são aromáticos
(benzênicos e naftênicos) e alifáticos (cíclicos e acíclicos). Não tem
uma fórmula química particular devido ser uma mistura e, também,
as proporções de cada hidrocarboneto variam para cada origem do
cru objeto do refino.
Em contato com o oxigênio alguns hidrocarbonetos de peso
molecular baixo reagem incorporando os átomos de oxigênio
promovendo uma reação conhecida na Química como OXIDAÇÃO.
Oxidação do Asfalto
A oxidação ocorre com outras substâncias ou elementos. A
ferrugem, por exemplo, é provocada pela oxidação do ferro. O
azinhavre é a oxidação do cobre.
A prática nos ensina:
Oxidação do Asfalto
1. Quando o asfalto é exposto ao oxigênio, há uma reação química
em praticamente todas as temperaturas.
2. A taxa de reação é extremamente sensível à temperatura
dobrando por cada 14º C que a temperatura suba acima dos 93o
C. Por exemplo, a reação produz-se duas vezes mais
rapidamente a 149o C que a 135o C. A reação a 163o C é quatro
vezes mais rápida que a 135o C.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
3. Posto que o oxigênio é um gás e o asfalto aquecido um líquido,
quanto maior seja a superfície de asfalto exposta ao ar, tanto
maior será a quantidade da reação química. A reação acontece
na superfície de contato.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
4. A reação é afetada pelo tempo de exposição do asfalto ao
oxigênio.
5. A presença de elementos estranhos ao asfalto, tais como, as
partículas metálicas afetam a taxa e o grau da oxidação.
6. A radiação solar junto com a presença de partículas metálicas
também causam a deterioração acelerada do asfalto. É de
ressaltar a influência dos raios ultravioletas que transformam os
hidrocarbonetos do asfalto em substâncias altamente solúveis à
água.
Oxidação do Asfalto
A indústria da mistura a quente preocupa-se pela oxidação do
asfalto em quatro etapas: no sistema de manejo do líquido na
usina; no processo de mistura; na superfície do pavimento; e nos
depósitos da mistura quente.
Oxidação do Asfalto
SistemaSistema
Quando se produz a oxidação no sistema de manejo do asfalto
líquido, ela recebe o nome de coqueízação. A coqueízação ocorre
quando o nível do asfalto fica abaixo das serpentinas ou elementos
térmicos
Oxidação do Asfalto
Os elementos aquecedores ficam envolvidos por uma película de
asfalto que fica em contato com o ar promovendo a oxidação que
ocorre rapidamente. Por sua vez como os dispositivos aquecedores
estão em temperaturas mais altas que a do asfalto a película
envolvente endurece e se coqueíza. Se ocorrerem outras
exposições novas camadas de coque vão envolvendo as anteriores.
A crosta que cada vez se torna mais grossa anula a eficiência dos
dispositivos de aquecimento. Um dado, 3mm de coque equivale a
5cm de lã de vidro.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
É de suma importância evitar a coqueízação. Para tal não se deve
permitir que o nível de asfalto fique abaixo da geratriz superior dos
dispositivos de aquecimento.
Para evitar isso é aconselhável instalar a tomada do asfalto num
nível mais alto que o dos dispositivos de aquecimento (serpentinas
de azeite quente, tubos dos maçaricos, etc) Esta simples
providência praticamente elimina a coqueízação.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
DuranteDurante aa MisturaMistura
Na execução da homogeneização do asfalto quente com os
componentes da mistura as superfícies de todos os agregados
(miúdos e graúdos) são recobertas com uma delgada película de
asfalto.
Don Brock afirma, para exemplificar, que uma tonelada de mistura
a quente com 6% de asfalto a superfície do líquido que forma uma
película de 10 micra de espessura cobriria 5.330m2. Obviamente,
com esta superfície exposta ao contato do oxigênio do ar, o asfalto
líquido sofre um grande processo de oxidação.
Oxidação do Asfalto
A experiência que temos, na fase de mistura, a penetração de um
CAP com 52 x 10-1mm reduz-se para 35 x 10-1mm de penetração
numa usina gravimétrica.
Entre o transporte (25 km), espalhamento e rolagem pode ocorrer
ainda uma redução de 5 a 10 x 10-1mm na penetração do pós
usinagem.
É evidente que se pode reduzir a oxidação do asfalto quando da
mistura da sua incorporação aos agregados. A temperatura de
mistura deve ser a mais baixa possível e os tempos de mistura
muito longos acarretam maior oxidação.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
OxidaçãoOxidação nono PavimentoPavimento
O asfalto espalhado na pista é compactado até atingir a densidades
superiores a 97% da densidade de projeto. A redução da oxidação
é o principal motivo por que os projetos das misturas especificam
uma densidade alta e uma quantidade baixa de vazios e também, a
não redução do teor de ligante além da tolerância.
Oxidação do Asfalto
Ainda nesse caso, com o tempo e sob a ação dos agentes externos
como o clima, o asfalto do pavimento começa a reagir com o
oxigênio do ar e o existente nos vazios da camada. Assim, um
asfalto após 20 anos de exposição no pavimento atinge um nível de
penetração abaixo de 15x10-1mm de penetração. Há que ver nas
misturas abertas tipo o CPA a influência dos raios ultravioletas no
envelhecimento precoce do asfalto.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
OxidaçãoOxidação nosnos SilosSilos dede MisturaMistura aa QuenteQuente
Há dois tipos de silos da mistura a quente: o silo de compensação,
mais antigos, e os de armazenamento, os atuais.
A estocagem por longo tempo em silos do tipo compensação
promove a deterioração rápida devido à oxidação. Os fatores que
causam a oxidação são as temperaturas altas, grandes superfícies
expostas e o tempo de estocagem. O índice de oxidação é afetado
principalmente pela temperatura e a exposição ao oxigênio.
Oxidação do Asfalto
Muitos operadores supõem que é necessário que a mistura no silo
tenha temperaturas elevadas para compensar o resfriamento dela.
A mistura que se coloca em um silo a 177º C oxida-se oito vezes
mais rapidamente que se a mesma mistura é colocada a 135º C.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
Um agente de oxidação possivelmente mais sutil que o tempo e a
temperatura é a exposição ao oxigênio. Dissemos sutil pelas muitas
maneiras que pode produzir-se a exposição. O oxigênio penetra no
silo pelas descontinuidades de suas paredes, pela abertura superior
de carregamento e pela comporta de descarga.
O oxigênio do processo também é incorporado nos espaços vazios
da execução da mistura até o silo. Esse oxigênio não pode ser
eliminado e ele reage quimicamente com o asfalto da mistura,
causando a redução da penetração até acabar-se todo o oxigênio.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
Uma mistura muito densa é praticamente impenetrável pelo ar esse
oxida unicamente na parte inferior da abertura de descarga e na
parte superior do silo. Um material com mais espaços vazios
(misturas abertas) proporcionam um alto grau de oxidação. Esse
grau depende além dos vazios do tempo de estocagem,
conseqüentemente, da exposição.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
Estes silos de armazenamento não evitam a oxidação da mistura
estocada. Afirma Don Brock que a oxidação no interior de um silo
avança como um câncer. Os pontos no silo por onde avança a
oxidação são nos locais de carga e de descarga, principalmente na
descargaonde a mistura é sempre virgem.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
Na figura vemos um sistema de injeção de gás inerte que é usado
para selar as comportas de descarga e de carga do silo.
Oxidação do Asfalto
O silo é pressurizado com os gases de escape de um queimador
que trabalha com um nível nulo de excedentes, isto é sem oxigênio.
A pressão dos gases, cerca de 1,27 cm de coluna de água impede a
entrada do oxigênio presente no ar. Esse sistema é sumamente
eficaz quando os sistemas de gás e o de selagem mantêm-se bem
ajustados. Também se usa um vapor aquecido com gás inerte.
Oxidação do Asfalto
Outro tipo de silo com selagem é o que usa um líquido na comporta
inferior.
Na comporta de entrada a selagem é feita mecanicamente. Nos
dois tipos de silos as misturas podem ficar armazenadas por pelo
menos 10 dias sem deteriorar-se.
Oxidação do Asfalto
Oxidação do Asfalto
Na figura acima vemos que a perda de penetração do asfalto devido
à oxidação é de 20x10-1mm desde a produção da mistura.
É interessante ver-se que a estocagem no silo interrompe a
oxidação no transporte. Isso se deve à oxidação dentro do silo ter
absorvido todo o oxigênio que ocupava os vazios da mistura.
Oxidação do Asfalto
Em resumo, vários fatores influem na oxidação do asfalto: o
manejo do asfalto líquido, o sistema de mistura, os tipos de silos de
estocagem, o tempo de estocagem, a temperatura, as condições de
transporte e o espalhamento.
Oxidação do Asfalto
Esta apresentação está baseada em trabalho
do Boletim Técnico T-103S ASTEC de J. Don
Brock