Emulsão Asfáltica

Uma emulsão é definida como a dispersão de pequenas partículas entre dois líquidos imiscíveis, onde geralmente a fase contínua é a água (ABEDA, 2010). Bernucci et al. (2010) definem uma emulsão como sendo uma dispersão estável de dois ou mais líquidos imiscíveis, onde para o caso da emulsão asfáltica os dois líquidos em questão são o asfalto e a água.

Quando se torna necessário misturar duas substâncias onde uma das substâncias não fica em suspensão na outra por muito tempo, faz-se necessário a adição de uma terceira substância, tal como um sabão, para retardar a separação. Da mesma forma, água e cimento asfáltico são misturados com um agente emulsificador para retardar a separação. São usados como emulsificantes os seguintes agentes orgânicos e inorgânicos: argila coloidal, silicatos solúveis e insolúveis, sabão e óleos vegetais sulfonados.

No processo de fabricação da emulsão asfáltica processa-se a moagem mecânica do CAP aquecido até obterem-se glóbulos minúsculos e dispersos na água tratada por pequena quantidade de agente emulsificador. O equipamento utilizado no processo de fabricação da emulsão asfáltica é o moinho coloidal que produz glóbulos asfálticos extremamente pequenos. O tamanho dos glóbulos de asfalto dispersos em

água depende do tipo de moinho empregado e da viscosidade do asfalto original, usualmente entre 1 a 20µm (0,001 a 0,020mm) de diâmetro. A Figura 15 ilustra o equema de fabricação da emulsão asfáltica e o moinho coloidal. A Figura 16 apresenta um exemplo de moinho coloidal.

Figura 15 – Esquema ilustração da fabricação de emulsão asfáltica.

a) esquema do processo industrial de fabricação de

emulsão asfáltica; b) representação esquemática de um moinho coloidal.

Fonte: a) Bernucci et al., (2010).

Figura 16 – Exemplo de moinho coloidal.

Fonte: do autor (2013).

As emulsões asfálticas podem ser classificadas em aniônicas (quando os glóbulos de asfalto são carregados eletronegativamente), catiônicas (quando carregados eletropositivamente) e não-iônicas (quando os glóbulos de asfalto são neutros). No Brasil, são usadas as emulsões do tipo catiônicas em função do seu melhor desempenho quanto à compatibilidade com a maioria dos agregados. Quanto ao tempo de ruptura, classificam-se em: ruptura rápida (RR), ruptura média (RM), ruptura lenta (RL) e ruptura controlada (RC). A Tabela 4 apresenta a especificação brasileira para emulsões asfálticas catiônicas.

Tabela 4 – Especificação brasileira de emulsões asfálticas catiônicas (Conselho Nacional de Petróleo - CNP, 07/88).

Características

Tipos de Ruptura Métodos

Rápida Média Lenta _{ABNT ASTM}

RR-1C RR-2C RM-1C RM-2C RL-1C

Ensaios sobre a emulsão

Viscosidade Saybolt-Furol, s, 50o_C 20 - 90 100 -400 20 - 200 100 -400 máx. 70 NBR 14991 D 88 Sedimentação, % em peso máx. 5 5 5 5 5 NBR 6570 D 244 Peneiração, 0,84mm, % em peso máx. 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 NBR 14393 D 244 Resistência à água, % mín. de cobertura NBR 6300 D 244 - agregado seco 80 80 60 60 60 - agregado úmido 80 80 80 80 80

Mistura com cimento, % máx. ou

mistura com fíler silícico - - - - 2 NBR 6297 _{D 244}

- - - - 1,2 a 2,0 NBR 6302

Carga da partícula positiva positiva positiva positiva positiva NBR 6567 D 244

pH, máx. - - - - 6,5 NBR 6299 D 244

Destilação

NBR 6568 D 244 - solvente destilado, % em vol. 0 - 3 0 - 3 0 - 12 03 - 13 nula

- resíduo, % em peso mín. 62 67 62 65 60

Desemulsibilidade

NBR 6568 D 244

- % em peso mín. 50 50 - - -

- % em peso máx. - - 50 50 -

Ensaio sobre o solvente destilado

Destilação, 95% evaporados, o_C,

máx. - - 360 360 - NBR 9619 -

Ensaios sobre o resíduo

Penetração, 25o_{C, 100g, 5s, 0,1mm}

50 - 250 50 - 250 50 - 250 50 - 250 50 - 250 NBR 6576 D 5 Teor de betume, % em peso mín. _{97 97 97 97 97 NBR 14855 D 2042} Destilação a 25o_{C, 100g,cm, mín.}

40 40 40 40 40 NBR 6293 D 113

Fonte: Bernucci et al. (2010).

Houve a partir da década dos anos 70, na Europa e na América do Norte, um expressivo desenvolvimento dos asfaltos modificados por polímeros. A emulsão asfáltica modificada por polímeros é uma evolução das emulsões asfálticas convencionais em que são adicionados elastômeros que tem por função proporcionar melhores propriedades físico-químicas ao asfalto residual em relação ao intemperismo e às solicitações crescentes de volume e peso dos veículos comerciais.

No Brasil a utilização de asfalos modificados ocorreu a partir de meados dos anos 90. Os polímeros mais empregados na fabricação de emulsões modificadas são os elastoméricos do tipo SBS (copolímero de estireno butadieno) e o SBR (látex de estireno butadieno). A presença do elastômero no ligante asfáltico traz as seguintes vantagens: o torna mais elástico, mais viscoso, com ponto de amolecimento mais alto, menos sujeito ao envelhecimento pela presença do ar e ultravioleta, mais tenaz e coeso,

permitindo que o revestimento asfáltico dure mais. A Tabela 5 apresenta a especificação brasileira para emulsões asfálticas catiônicas modificadas por polímero.

Tabela 5 – Especificação brasileira de emulsões asfálticas catiônicas modificadas por polímeros elastoméricos – Resolução ANP no _{32, de 14 de outubro de 2009.}

Características Unidade

Tipos de Ruptura Método (1) Ruptura Rápida Ruptura _{Média Controlada} Ruptura Ruptura _{Lenta ABNT}

NBR ASTM RR1C-E RR2C-E RM1C-E RC1C-E RL1C-E

ENSAIOS SOBRE A EMULSÃO

Viscosidade Saybolt- Furol, s, 50o_C s 70 máx. 100 - 400 20 - 200 70 máx. 70 máx. 14991 D 244 Sedimentação, máx. _{% massa 5 5 5 5 5 6570 D 6930} Peneiração, 0,84mm, máx. % massa 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 14393 D 6933 Resistência à água, mín. de cobertura (2) 6300 D 244 - agregado seco % 80 80 80 80 80 - agregado úmido % 80 80 60 60 60

Carga da partícula - positiva positiva positiva positiva Positiva 6567 D 244

pH, máx. - - - - 6,5 6,5 6299 D 244

Destilação - solvente destilado a 360o_{C, % em}

vol. % volume 0 - 3 0 - 3 0 - 12 0 0 6568 D 244

Resíduo seco, mín. % massa 62 67 62 62 60 14376 D 6934

Desemulsibilidade

- % em peso mín. % massa 50 50 - - - 6569 D 6936

- % em peso máx. % massa - - 50 - - 6569 D 6936

ENSAIOS SOBRE O RESÍDUO DA EMULSÃO OBTIDO PELA ABNT NBR 14896

Penetração, 25o_{C, 100g, 5s 0,1mm 45 - 150 45 - 150 45 - 150 45 - 150 45 – 150 6576 D 5} Ponto de amolecimento, mín. o_{C 50 55 55 55 55 6560 D 36} Viscosidade Brookfield a 135o_{C, SP 21, 20rpm, mín.} cP 550 600 600 600 600 15184 D 4402 Recuperação elástica a 25o_{C, 20cm, mín.} % 65 70 70 70 70 15086 D 6084

(1) A equivalência das normas NBR e ASTM é parcial, sendo que, preferencialmente, os ensaios devem ser realizados pelas normas NBR.

(2) Se não houver envio de amostra ou informação da natureza do agregado pelo consumidor final, o distribuidor deverá indicar a natureza do agregado usado no ensaio no Certificado de Qualidade.

Fonte: Abeda (2010).

São inúmeras as vantagens das emulsões asfálticas catiônicas (ABEDA, 2010):

 proporcionam uma maior economia de energia, praticamente sem necessidade de aquecimento;

 apresentam afinidade com todos os tipos de agregados, eliminando a necessidade de utilização de aditivos melhoradores de adesividade (dopes), frequentemente empregados para melhorar a adesividade de CAPs;

 permitem a utilização de agregados úmidos;

 permitem estocagem a temperatura ambiente em instalações simples que não requerem fonte de aquecimento;

 eliminam os riscos de incêndios e explosões, devido a não utilização de solventes de petróleo em seu emprego;

 evitam os riscos de acidentes por queimaduras;

 não geram vapores tóxicos e poluentes, mitigando impactos ao meio ambiente e à saúde dos trabalhadores;

 possibilidade de produção de grandes volumes, por parte das instalações industriais (usinas), com o uso de equipamentos de baixo custo de aquisição e manutenção, bem como fácil operação e distribuição, resultando em menores custos em relação às misturas a quente;

 a utilização de emulsões modificadas por polímeros tem possibilitado o uso de serviços asfálticos em vias de alto tráfego, melhorando as condições de segurança e de desempenho dos pavimentos frente às ações do tráfego e clima.