2.3.4 – INTERAÇÃO BORRACHA-LIGANTE ASFÁLTICO CONVENCIONAL

Um possível modelo para explicar o processo de interação entre as partículas de borracha e o ligante convencional é descrito por Holleran & Reed (2000). Segundo estes autores, os asfaltenos e as frações leves (óleos maltenos, resinas, etc) dos ligantes asfálticos convencionais interagem com as partículas de borracha formando uma película de gel sobre estas partículas, conforme mostrado na Figura 2.10, produzindo um inchamento das mesmas.

A absorção das frações leves do ligante convencional pelas partículas de borracha progride com o tempo sob elevadas temperaturas, causando um aumento da viscosidade do asfalto-borracha. Este modelo de interação pode explicar também o comportamento de outras propriedades e será bastante utilizado durante a interpretação dos resultados apresentados ao longo deste trabalho.

Figura 2.10 – Modelo hipotético de interação entre as partículas de borracha granulada e o ligante asfáltico convencional (Modificado de Holleran & Reed, 2000)

Abdelrahman (1996), citado por Leite et al. (2000a), explica as diferenças entre os mecanismos de modificação das propriedades dos ligantes asfálticos pela borracha granulada e por outros tipos de agentes poliméricos. Segundo este autor, os polímeros se dispersam completamente nos ligantes asfálticos causando uma mudança na sua estrutura molecular, enquanto que a borracha granulada mantém a sua forma física e comporta-se como uma partícula flexível imersa no ligante asfáltico.

O mecanismo de interação, em que ocorre a absorção das frações leves do ligante convencional e conseqüente inchamento das partículas de borracha, é questionado por

Takallou & Takallou (2003). Estes autores realizaram uma série de experiências através de ensaios laboratoriais para o estudo das propriedades físicas e reológicas de amostras de asfalto-borracha, com 20% de borracha incorporada, para diferentes tempos e temperaturas de interação.

Os principais resultados obtidos por Takallou & Takallou (2003) indicaram que a viscosidade do asfalto-borracha é reversível, ou seja, após a remoção da borracha granulada, o ligante asfáltico recuperou a viscosidade original. Além disto, a borracha recuperada apresentou a mesma granulometria inicial, indicando que, de alguma forma, a absorção das frações leves do ligante convencional pelas partículas de borracha seria um processo reversível.

Baseados nestes resultados, Takallou & Takallou (2003) ainda sugerem que não ocorrem reações entre a borracha granulada e o ligante asfáltico convencional e que a borracha atua apenas como um aditivo e não como um agente modificador. Por esta razão, o ganho da elasticidade das misturas asfálticas confeccionadas com asfalto-borracha é devido apenas à presença das partículas de borracha incorporadas ao ligante convencional.

Para a correta análise dos resultados de Takallou & Takallou (2003) deve-se levar em consideração as condições em que as amostras ensaiadas foram obtidas. O procedimento utilizado por estes autores consistiu em misturar a borracha granulada e o ligante convencional em diferentes tempos e temperaturas. A separação da borracha do ligante asfáltico foi realizada passando as amostras de asfalto-borracha na peneira Nº 50 ou Nº 100. Os ensaios de viscosidade foram então realizados tanto nas amostras do ligante asfáltico convencional, como nas amostras de ligante asfáltico recuperadas por peneiramento.

O fato de os ligantes asfálticos, recuperado e convencional, apresentarem a mesma viscosidade não deixa clara a não-ocorrência das reações entre a borracha e o ligante asfáltico convencional. Isto porque o ensaio de viscosidade rotacional realizado com o viscosímetro Brookfield mede uma propriedade física do material relacionada à sua capacidade de fluxo a elevadas temperaturas, não apresentando sensibilidade suficiente para detectar uma possível mudança da composição química dos materiais.

Neste contexto, Airey et al. (2003) realizaram estudos sobre a absorção das frações leves pelas partículas de borracha em asfaltos-borracha confeccionados com diferentes ligantes asfálticos convencionais. A borracha granulada empregada por estes autores apresentava dimensões das partículas entre 2 e 8 mm, e as percentagens utilizadas foram 11%, 14% e 20%, em peso.

A partir da separação da borracha granulada do ligante asfáltico, estes autores realizaram ensaios para a determinação das percentagens de asfaltenos e maltenos dos ligantes asfálticos residuais obtidos. As amostras de asfalto-borracha foram obtidas para a temperatura de 160ºC e tempos de interação de 1, 4, 24 e 48 horas.

O método de separação da borracha granulada presente nas amostras de asfalto- borracha utilizado por Airey et al. (2003) consiste em usar uma cesta metálica, dentro da qual a borracha na percentagem desejada é colocada em contato com o ligante convencional. Isto permite que tanto as reações entre a borracha granulada e o ligante convencional, como a separação destes materiais ocorra de forma satisfatória.

Os principais resultados de Airey et al. (2003) mostram que a absorção das frações leves existentes nos ligantes asfálticos pela borracha aumentou com a percentagem de borracha e com o tempo de interação, conforme mostrado na Figura 2.11. Entretanto, a taxa de variação da absorção do ligante diminui com o tempo em que a borracha permaneceu em contato com o ligante asfáltico.

0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Tempo (horas) A b so rç ão d o lig an te as fá ltico ( % ) R:B = 1:8 R:B = 1:6 R:B = 1:4

Figura 2.11 – Absorção das frações leves dos ligantes asfálticos convencionais pelas partículas de borracha granulada (Modificado de Airey et al., 2003)

Estes resultados sugerem que o aumento da absorção das frações leves pela partícula de borracha ocorre até certo ponto, atingindo um valor máximo. A partir deste ponto a borracha não absorve mais nenhuma quantidade de compostos voláteis por encontrar-se numa situação equivalente a um estado de saturação.

A Figura 2.12 apresenta a variação das percentagens de asfaltenos e maltenos dos ligantes asfálticos estudados por Airey et al. (2003). Para a realização destes ensaios, foram

empregados ligantes asfálticos com diferentes graus de penetração (M1, M2, M3 e M4). As

amostras ensaiadas apresentavam a seguinte classificação: virgens (V); envelhecidas durante 48 horas a 160ºC (A) e residuais (R), as quais foram coletadas após terem interagido com a borracha granulada. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 M1-R M1-A M1-V M2-R M2-A M2-V M3-R M3-A M3-V M4-R M4-A M4-V Composição (%) Asfaltenos M altenos

Figura 2.12 – Variação das percentagens de asfaltenos e maltenos em amostras de asfalto- borracha (Modificado de Airey et al., 2003)

Os resultados de Airey et al. (2003) mostraram que o aquecimento dos ligantes convencionais produziu o seu envelhecimento devido à diminuição das percentagens de maltenos como pode ser observado comparando-se os resultados dos ensaios realizados nas amostras V e A. Pode-se verificar que esta diminuição foi ainda maior nas amostras residuais (R), indicando que além da volatilização, outro fator contribuiu para a perda destes componentes, confirmando assim a sua absorção pelas partículas de borracha.