Caracterização dos ligantes betuminosos 41

Sendo o ligante betuminoso um constituinte essencial das misturas betuminosas devido à sua função de ligar os agregados e fornecer coesão e estabilidade às mesmas, torna-se necessário e imprescindível o estudo de diferentes betumes de modo a perceber o efeito do fíler nos seus comportamentos. Como já foi referido o material fíler ao ser adicionado ao betume irá ter uma tendência para adsorver o betume, fixando-o em torno de cada partícula. Diferentes tipos de betume podem apresentar diferentes comportamentos na presença do material fíler, podendo alguns deles não apresentar grandes variações em relação às suas propriedades iniciais e outros apresentarem variações maiores, quando se adiciona o fíler ao betume. Assim torna-se indispensável o estudo de diferentes tipos de betume.

Para este estudo considerou-se a utilização de quatro tipos diferentes de ligante betuminoso que se enumeram de seguida:

 Betume de penetração nominal “35/50”;

 Betume de penetração nominal “35/50 com 3‰ de aditivo” para melhorar a adesividade;

 Betume “PMB 45/80-65”;

 Betume de penetração nominal “50/70”.

A utilização do betume de penetração nominal “35/50” deve-se ao fato de este betume ser um dos betumes mais aplicados em Portugal, tendo como objetivo o estudo da influência que alguns tipos de fíler possam ter aquando da sua aplicação nas misturas. Caso se obtenham resultados positivos que

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mostrem que a introdução de fíleres alternativos conferem características semelhantes ou superiores à introdução de fíler comercial, este poderá começar a ser substituído por outros.

O estudo com a aplicação do betume de penetração nominal “35/50 com 3‰ de aditivo” para melhorar a adesividade pretendeu avaliar o impacto que a introdução de um aditivo, normalmente utilizado em Portugal, teria no comportamento do mastique. Os agregados que geralmente apresentam problemas de adesividade são do tipo granítico, logo este é um aditivo frequentemente utilizado em estradas construídas no norte do país. Como tal, pretende-se estudar, com a introdução deste aditivo eventuais alterações das propriedades do mastique.

O betume “PMB 45/80-65” trata-se de um betume de penetração nominal 35/50 modificado com 3% a 6% de elastómeros termoplásticos. A utilização deste betume tem como objetivo avaliar possíveis alterações no comportamento do mastique betuminoso quando fabricado com betumes modificados.

Este tipo de polímero apresenta, a baixa temperatura, um comportamento elástico, mas quando existe um aumento de temperatura passa a apresentar um comportamento termoplástico.

Para se proceder a um estudo completo sobre este tema teriam de ser utilizados no estudo diferentes tipos de betume com diferentes tipos de modificações, sempre comparando os resultados com os obtidos com o betume base que dá origem aos betumes modificados.

Anota-se que este tipo de modificação feita aos betumes é realizada com o objetivo de otimizar o desempenho das misturas betuminosas quando estas são sujeitas a ações devido ao aumento do volume de tráfego e à sua agressividade. Assim ao se aplicar uma mistura betuminosa com um betume modificado com estes tipos de polímeros melhora-se as suas propriedades em termos de suscetibilidade térmica, resistência à fadiga, resistência às deformações permanente, coesividade e adesividade. No entanto esta modificação poderá apresentar alguns pontos negativos no que diz respeito à modificação do betume e subsequente armazenamento, à compactação de misturas betuminosas realizadas com este betume, ao processo de envelhecimento (Bernucci, et al.; Pais, et al., 2008).

Segundo dados de 1999 os betumes modificados com polímeros utilizados em Portugal eram essencialmente constituídos por elastómeros termoplásticos, sendo destes 66% modificados com SBS e 33% com EVA (Bernucci, et al.), constituindo assim o betume _{“PMB 45/80-65” um betume} modificado com um dos polímeros mais utilizados para a modificação de betumes utilizados em Portugal.

3.2.1. Ensaios efetuados para a caraterização dos betumes

Dado que todos os betumes fornecidos para o presente estudo vinham acompanhados de uma ficha técnica na qual são apresentadas diversas características dos respetivos produtos, procedeu-se no presente estudo à realização do ensaio de temperatura de amolecimento pelo método de “anel e bola” conforme apresentado no Quadro 3.1. Refira-se que as características dos produtos são apresentadas nas respetivas fichas técnicas através de intervalos de valores, não sendo dado o valor obtido para o

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lote de betume que é fornecido, dado que dentro de um mesmo lote se observam variações das características do betume.

No Quadro 3.1 apresenta-se o ensaio realizado sobre os diversos betumes utilizados.

Quadro 3.1 – Resumo de ensaios para avaliação das características do betume

Ensaio realizado Norma utilizada Objetivo

Determinação da temperatura de amolecimento – Método

do anel e bola

NP EN 1427:2010

Pretende-se determinar a temperatura de amolecimento dos betumes a estudar para posteriormente se poder comparar com a temperatura

de amolecimento dos mastiques produzidos com os mesmos betumes.

3.2.2. Resultados obtidos

No Quadro 3.2, Quadro 3.3 e Quadro 3.4 são apresentados os resultados fornecidos nas fichas técnicas dos betumes em estudo. No caso do betume alterado com a adição de 3‰ de aditivo para melhorar a adesividade, não se tem qualquer ficha técnica fornecida, visto que a adição deste produto foi levada a cabo no LNEC.

Quadro 3.2 – Ficha técnica betume “35/50”

Características Unidade Norma Min. Max. Resultado

Penetração (25°C) 0,1mm EN 1426 35 50 44 Índice de Penetração - EN 12591 -1,5 +0,7 - Temperatura de amolecimento °C EN 1427 50 58 52,9 Ponto de fragilidade de Fraass °C EN 12593 - -5 - Solubilidade % EN 12592 99,0 - -

Ponto de inflamação °C EN ISSO 2592 240 - -

Resistência ao endurecimento a 163°C (EN 12607-1) Variação de massa (valor

absoluto) % EN 12607-1 - 0,5 -

Penetração retida % EN 1426 53 - -

Δ temperatura de

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Quadro 3.3 – Ficha técnica betume “PMB 45/80-65”

Características Unidade Norma Min. Max. Resultado

Penetração (25°C) 0,1mm EN 1426 45 80 51

Temperatura de

amolecimento °C EN 1427 65 - 70,4

Ponto de fragilidade de

Fraass °C EN 12593 - -15 -17(e)

Recuperação elástica a 25°C % EN 13398 70 - 91(e)

Estabilidade ao armazenamento Variação da temperatura de amolecimento °C EN 13399 _{EN 1426} - 5 4,2(e) Estabilidade ao armazenamento Variação na penetração 0,1mm EN 13399 EN 1427 - 9 0(e)

Ponto de inflamação °C EN ISSO 2592 235 - 335(e)

Durabilidade depois do ensaio de envelhecimento (EN 12607-1)

Variação de massa % EN 12607-1 - 1 -0,05(e)

Penetração retida % EN 1426 60 - 96(e)

Aumento da temperatura de

amolecimento °C EN 1427 -2,6 - 10(e)

(e) – valor de referência

Quadro 3.4 – Ficha técnica betume “50/70”

Características Unidade Norma Min. Max. Resultado

Penetração (25°C) 0,1mm EN 1426 50 70 66 Índice de Penetração - EN 12591 -1,5 +0,7 - Temperatura de amolecimento °C EN 1427 46 54 49,4 Ponto de fragilidade de Fraass °C EN 12593 - -8 - Solubilidade % EN 12592 99,0 - -

Ponto de inflamação °C EN ISSO 2592 230 - -

Resistência ao endurecimento a 163°C (EN 12607-1) Variação de massa (valor

absoluto) % EN 12607-1 - 0,5 -

Penetração retida % EN 1426 50 - -

Δ temperatura de

amolecimento °C EN 1427 - 11 -

No Quadro 3.5 são apresentados os resultados obtidos no ensaio de temperatura de amolecimento para os quatro tipos de betume.

Quadro 3.5 – Resultados obtidos para a temperatura de amolecimento anel e bola

Betume “35/50” Betume “PMP 45/80-65” Betume “35/50 com _{3‰ de aditivo”} Betume “50/70” Temperatura de

amolecimento [°C]

55,5 71,6 54,0 53,3

É de verificar que existem algumas alterações aos valores obtidos para a temperatura de amolecimento anel e bola em relação aos valores fornecidos na ficha técnica, estas diferenças ocorrem

Tipo de betume Ensaios

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devido ao aquecimento a que o betume é sujeito para a realização dos ensaios visto que este material sofre envelhecimento acelerado quando é aquecido. Assim o valor a ser tomado para comparação com os resultados obtidos para os mastiques serão os do Quadro 3.5.