DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS MATERIAIS DA MISTURA ASFÁLTICA

2.2.1 Os Granulares

Os granulares podem ser naturais, constituídos de grãos oriundos da alteração das rochas pelos processos de intemperismo e também podem ser produzidos por processos de britagem.

Os granulares são divididos de acordo com seu tamanho médio em várias famílias: graúdos (britas, cascalhos e seixos), miúdos (pó de pedra ou pó de brita) e finos (fíller). O diâmetro mínimo e máximo dessa família é padronizado pelas normas francesa (Norme p 18-1001) e brasileira (DNIT 031/2004 – ES).

A forma geométrica, a natureza mineralógica e o tamanho de granulares, cabe lembrar, influencia no comportamento mecânico da mistura asfáltica (De La ROCHE, 1996).

Quanto ao tamanho, os granulares são subdivididos de acordo com as peneiras (DNIT 031/2004 – ES):

 Graúdos são materiais retidos na peneira n° 10 (2,0 mm): britas, cascalhos, seixos e pedregulhos.

 Miúdos são materiais que passam na peneira n° 10 (2,0 mm) e ficam retidos na peneira n° 200 (0,075 mm): pó de pedra e areia.

 Material de enchimento (filler) é o que passa pelo menos 65 % na peneira n° 200 (0,075 mm): cal extinta, cimento portland, pó de chaminé e pó de brita etc.

2.2.1.1 As características dos granulares

Os granulares utilizados na mistura asfáltica devem apresentar certas características, segundo RIVIÈRE (1996):

a) Granularidade: é a classificação dos grãos que são posicionados segundo a dimensão. O esqueleto granular é composto de uma mistura de várias classes de granulares, como referenciado acima. O ajustamento definitivo faz-se por uma edição de partículas finas.

b) Angularidade: os granulares que apresentam faces ásperas favorecem o atrito interno e melhoram a estabilidade mecânica. A angularidade é uma qualidade muito mais fundamental do que a forma.

c) Resistência mecânica: é responsável pelo comportamento mecânico do material. Os granulares devem apresentar boas resistências à fragmentação, à atrição (ação de dois corpos que se gastam por atrito mútuo) e ao polimento.

A distribuição de tamanho de grãos individuais (de maior para o menor) é a curva granulométrica, que pode ser contínua ou descontínua (uma ou mais frações granulares), dependendo do tipo da mistura e das propriedades em questão. Por exemplo, a curva granulométrica da mistura drenante é altamente descontínua, pois apresenta uma alta porosidade. Já a forma do granular é definida por três principais características dimensionais: o tamanho, a espessura e o comprimento. Os elementos de má forma se fragmentam muito facilmente, reduzindo a manipulação e tornando a compactação mais difícil (BAAJ, 2002).

Para caracterização dos granulares, são recomendados os seguintes ensaios de laboratório para determinar certas propriedades mecânicas:

a) Resistência à fragmentação (choque); b) Resistência ao atrito e desgaste; c) Resistência ao polimento;

d) ensaio de densidade (específica e aparente); e) absorção;

f) ensaios de resistência à abrasão e de durabilidade; g) adesividade; e

h) ensaio de índice de forma.

2.2.2 Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP)

O cimento asfáltico de petróleo (CAP) é essencialmente composto de hidrocarbonetos e de seus derivados. Ele assegura a coesão dos materiais por meio da sua repartição em uma fina película que envolve os granulares (De La ROCHA, 1996; MOMM, 1998). São materiais de cor preta, sólidos ou líquidos viscosos, que, à temperaturas elevadas, são conjuntos muito complexos de hidrocarbonetos alifáticos, nafténicos e aromáticos. Muito globalmente, encontram-se asfáltenos

(sólidos) em solução em matérias líquidas (os maltenos são óleos petroleiros) (BAAJ, 2002).

É um produto procedente da refinação do petróleo e constitui a fração de destilação mais pesada do petróleo bruto. Possui propriedade de grande complexidade, às vezes no plano da sua composição química e em sua resposta às solicitações mecânicas e térmicas. Além disso, é um material que se pode considerar viscoelástico linear e termosuscetível. O seu comportamento depende fortemente da temperatura (RIVIÈRE, 1996). No entanto, a sua composição é altamente dependente do seu lugar de origem ou da sua ocorrência, uma vez que é o resultado da degradação lenta do plâncton (sedimentos orgânicos e minerais) que se depositam basicamente no fundo dos oceanos sob a forma de estratos (MAILLARD, 2005).

Reagrupados por pressão litostática, o produto formado é uma série contínua complexa de compostos hidrocarbonetos que pode ser fracionada em quatro espécies químicas chamadas de frações SARA (Saturado Aromático Resina Asfalteno). O conjunto dos saturados, o aromático e as resinas, por sua vez, constituem a matriz malténico na qual são incorporadas as inclusões de asfáltenos. A disposição dessas moléculas determina a estrutura do asfálteno do cimento asfáltico, como ilustrado na Figura 2.2 (MAILLARD, 2005; DONGMO, 2005).

Figura 2.3 – Composição de cimento asfáltico (DONGMO, 2005). Os cimentos asfálticos de petróleo (CAP) caracterizam-se por vários tipos de ensaios. Distinguem-se, então, as seguintes categorias principais dos ensaios padrões de caracterização.

Os ensaios padrões de caracterização dos cimentos asfálticos permitem classificá-los segundo suas características de penetrabilidade a uma agulha em condições padronizadas, de temperatura do ponto de

amolecimento (anel e bola), de envelhecimento e fragilidade. Dessa forma, esses ensaios definem as características físicas do ligante asfáltico.

2.2.2.1 Principais Ensaios de Caracterização

a) O ensaio de Penetração, cuja medida é em décimo de mm, consiste na introdução de uma agulha em uma amostra do cimento asfáltico a uma temperatura de 25 ºC, em um tempo de 5 segundo. Esse ensaio caracteriza a consistência do cimento asfáltico no estado semissólido.

b) O ensaio de Ponto de Amolecimento, também conhecido como Ensaio Anel-bola, de acordo com a norma, consiste na determinação da temperatura, em que uma esfera de aço padronizada é atravessada, por meio de uma amostra de cimento asfáltico mantida em um anel metálico. Esse ensaio caracteriza a suscetibilidade térmica do material. Quanto mais a temperatura do anel-bola é baixa, mais o cimento asfáltico é suscetível.

c) O ensaio Rolling Thin Film Oven Test (RTFOT) é empregado a fim de caracterizar o envelhecimento dos cimentos asfálticos para o revestimento. Para esse ensaio, o asfalto é colocado em uma fina película regularmente exposta a um fluxo controlado de ar quente. As propriedades de caracterização dos ligantes acima descritas são medidas continuamente (penetração, temperatura de amolecimento anel-bola). Esses valores após o ensaio RTFOT são comparados com os obtidos anteriormente.

Os valores obtidos com esses diferentes ensaios estão na base das especificações sobre os cimentos asfálticos. Tais ensaios são divididos em classes correspondentes a um determinado intervalo de valores de penetração a 25°C, conforme mostra a lista a seguir:

 10/20 – Cimento asfáltico duro;

 20/30 – Cimento asfáltico duro;

 35/45 e 50/70 – Cimento asfáltico semi-duro; e

 85/100 e 150/200 – Cimento asfáltico mole.

Os resultados dos ensaios de penetração a 25 ºC (PEN – 0.01 mm) e de temperatura de anel-bola (t ºC) permitem definir o índice de suscetibilidade térmica (IS) do cimento asfáltico pela Equação (2.1).

Esse valor caracteriza a suscetibilidade térmica do cimento asfáltico. Quanto mais baixo o valor de suscetibilidade térmica, mais o cimento asfáltico é suscetível.

2.2.3 Aditivos

Os aditivos são destinados a melhorar as propriedades das misturas asfálticas e do cimento asfáltico. Podem ser introduzidos na mistura ou diretamente em tanque de dosagem do cimento asfáltico (LPC, 2007). Existem vários tipos de aditivos aplicados para melhorias das características das misturas asfálticas, descritos no manual de formulação francesa. Este trabalho discorre sobre os aditivos PR-PLAST S e PR-FLEX 20, como se segue na seção a seguir.

2.3 MODIFICADORES DE LIGANTES E DA MISTURA