ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DO LIGANTE

Os itens a seguir descrevem os ensaios de caracterização realizados no ligante asfáltico utilizado para compor as misturas de CBUQ estudadas nessa pesquisa. De forma geral esses ensaios servem para classificar e verificar se o ligante asfáltico se enquadra nas restrições impostas pela norma DNIT EM 095/2006 para cada tipo de ligante.

3.3.2.1. DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE (DNER ME 009/98)

A norma DNER ME 009/98 define dois tipos de densidade: relativa e absoluta. A densidade relativa que é a relação entre a massa específica de dado volume de material e a massa específica de igual volume de água, sendo a temperatura para amostra de 20º C e para a água de 4º C. A densidade absoluta é definida como sendo a massa (peso no vácuo) de um líquido por unidade de volume, sendo o seu resultado expresso em unidades de massa (g) e volume (cm³) com a indicação da temperatura em que foi feita a determinação (por exemplo: g/cm³ a 20º C).

Para a realização do ensaio a amostra é elevada a uma determinada temperatura prescrita em norma e depois é transferida para uma proveta que deve estar aproximadamente à mesma temperatura. Após isso, o densímetro é mergulhado na amostra. Depois de alcançada a temperatura de equilíbrio faz-se a leitura da escala e anota-se a temperatura da amostra. Com o valor da leitura do densímetro e, conhecendo-se a calibragem do mesmo, determina-se a densidade do ligante.

3.3.2.2. DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE SAYBOLT-FUROL (DNER ME 004/94)

A viscosidade é a propriedade física de um fluido que exprime sua resistência ao cisalhamento interno, isto é, a qualquer força que tenda produzir o escoamento entre suas camadas. Existem vários métodos para a determinação da viscosidade, sendo que no Brasil o mais utilizado o Saybolt-Furol, que consiste em um tubo de dimensões e formas padronizadas, com um orifício de diâmetro 3,15 mm. O tubo com o material a ser ensaiado é colocado em banho com óleo e com o orifício fechado. Quando a temperatura atingir o valor desejado para o experimento, abre-se o orifício e inicia-se a contagem de tempo. Quando o líquido alcança a marca de 60 ml, o valor da viscosidade é relacionado ao tempo necessário para que o líquido atinja esta marca, sendo dado em segundos Saybolt-Furol (sSF).

Segundo a norma DNER ES 031/2007 (Especificação de Serviços- Pavimentos Flexíveis- Concreto Asfáltico) a temperatura do cimento asfáltico empregado na mistura deve ser determinada para cada tipo de ligante, em função da relação temperatura-viscosidade. A temperatura conveniente é aquela na qual o cimento asfáltico apresenta uma viscosidade situada dentro da faixa de 75 a 150 sSF, indicando-se, preferencialmente, a viscosidade de 75 a 95 sSF. A temperatura do ligante não deve ser inferior a 107° C nem exceder a 177° C. A Tabela 3.3 apresenta os limites mínimos de viscosidade Saybolt-Furol definidos pela norma DNER ME 004/94 para cada tipo de ligante asfáltico.

Tabela 3.3: Limites mínimos de viscosidade Saybolt-Furol (DNER ME 004/94). Viscosidade mínima Saybolt Furol em segundos (sSF) Cimento Asfáltico

135ºC 150ºC 177ºC

CAP 30/45 192 90 40-150

CAP 50/70 141 50 10-150

CAP 85/100 110 43 15-60

3.3.2.3. ENSAIO DE PENETRAÇÃO (DNER ME 003/99)

De acordo com a norma DNIT EM 095/2006 o CAP é classificado quanto à penetração nos seguintes tipos: CAP 30/45, CAP 50/60, CAP 85/100 e CAP 150/200. A penetração é definida como a profundidade, em décimos de milímetro, que uma agulha de massa padronizada (100 g) penetra na amostra de cimento asfáltico à temperatura de 25º C, por 5 s. A dureza de um CAP é inversamente proporcional à penetração da agulha.

3.3.2.4. PONTO DE AMOLECIMENTO (DNER ME 247/94)

O ponto de amolecimento de uma amostra de ligante asfáltico é definido como a temperatura na qual este material passa a se comportar como um fluido viscoso, e fornece uma indicação da resistência às deformações permanentes dos ligantes quando submetidos às altas temperaturas de serviço no pavimento (Dantas Neto, 2001).

Utiliza-se neste ensaio o procedimento descrito na norma DNER ME 247/94 conhecido como ‘anel e bola’. Esse ensaio consiste em colocar o ligante dentro de um anel metálico de dimensões padronizadas com 15,8 mm de diâmetro e 6,4 mm de altura. Coloca-se uma esfera de 3,4 a 3,55 g e diâmetro de 9,35 mm no anel. Após o ligante esfriar, o conjunto anel e bola é colocado dentro de um Becker com etilenoglicol de forma que fiquem a 25,4 mm do fundo do

recipiente. Após isso, o conjunto é aquecido a uma taxa de 5° C por minuto sendo anotada a temperatura em que o ligante se distende até tocar o fundo. Esta temperatura será o ponto de amolecimento do ligante.

3.3.2.5. DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SUSCETIBILIDADE TÉRMICA

Susceptibilidade térmica é a capacidade que o ligante asfáltico tem de manter suas características reológicas inalteradas sob uma larga faixa de temperaturas. Em climas mais frios, o ligante permanece mais flexível e aumenta a resistência do revestimento à fissuração e ao trincamento. Em climas quentes, como no caso do Brasil, o maior ponto de amolecimento e a maior viscosidade do ligante aumentam a resistência à deformação permanente (Morilha, 2004).

O Índice de Suscetibilidade Térmica (IST) ou Índice de Pfeiffer Van Doormal (PVD) é dado pela Equação 3.7 que correlaciona o valor da Penetração e do Ponto de amolecimento, descritos nos itens anteriores.

500 log 20 1951 120 50 log PEN PA IST PEN PA         (3.7) onde:

IST: índice de suscetibilidade térmica; PEN: penetração do ligante (em 0,1mm); PA: ponto de amolecimento do ligante.

De acordo com a literatura, de um modo geral pode-se afirmar que para IST < - 2 são os asfaltos que amolecem muito rapidamente com o aumento da temperatura e tendem a ser quebradiços em baixas temperaturas; para IST > + 2 são os asfaltos oxidados com baixíssima suscetibilidade térmica e não são indicados para serviços de pavimentação. Para os asfaltos produzidos no Brasil, normalmente se tem: - 2 < IST < +1. As especificações atuais para asfaltos brasileiros (Resolução ANP Nº 19, 2005) estabelecem os seguintes limites para o IST: - 1,5 < IST < +0,7.

3.3.2.6. DETERMINAÇÃO DA DUCTIBILIDADE (DNER ME 163/98)

Ductilidade é a propriedade de um material suportar grandes deformações (alongamento) sem ruptura. A maioria dos cimentos asfálticos para pavimentação tem ductilidade superior a 100

cm. A Tabela 3.4 apresenta as especificações de ductilidade mínima para os diferentes tipos de CAP de acordo com a norma DNER ME 163/98.

Tabela 3.4: Limites mínimos de ductilidade (DNER ME 163/98). Cimento Asfáltico Ductilidade mínima (cm)

CAP 30/45 60

CAP 50/70 60

CAP 85/100 100

CAP 150/200 100

Neste ensaio, a ductilidade é dada pelo alongamento em centímetros obtido antes da ruptura de uma amostra de CAP com área menor que 1 cm², em banho d’água à 25ºC, submetida pelos dois extremos à tração de 5 cm/minuto. Deve-se tomar a média de três determinações para o valor da ductilidade final.

3.3.2.7. RECUPERAÇÃO ELÁSTICA (DNER ME 382/99)

Entende-se por recuperação elástica a medida de capacidade de retorno ligante asfáltico após a interrupção de uma tração mecânica pré-determinada. O ensaio é descrito na norma DNER ME 382/99 e utiliza o mesmo tipo amostra e equipamento do ensaio de ductilidade, sendo a única diferença a forma de realização.

A amostra colocada na máquina é submetida a uma força de tração até produzir um alongamento de aproximadamente 200 mm. Nesse momento, o equipamento é desligado e a amostra é seccionada, verificando-se a sua recuperação após 60 min de descanso. Durante o período de repouso, a amostra permaneceu imersa em uma solução com densidade controlada (cloreto de sódio e água) para evitar que o material asfáltico viesse à superfície da água ou tocasse no fundo do banho durante o ensaio. Após repouso, acionou-se o equipamento em sentido contrário, de modo que as duas extremidades dos corpos-de-prova encostassem uma na outra. A recuperação elástica (RE) foi determinada, em porcentagem, de acordo com a Equação 3.8: 100 1 2 1 _x L L L RE  _(3.8) onde:

RE: recuperação elástica expressa em porcentagem; L1: comprimento inicial da amostra igual a 200 mm;