No Brasil é grave a deterioração da rede rodoviária existente, constituída na sua grande maioria por pavimentos flexíveis com revestimentos betuminosos. Segundo dados contidos no relatório referente ao ano de 2002 da Confederação Nacional de Transportes (CNT, 2002), 38,8% das rodovias brasileiras apresentam condições de pavimentação deficientes. Entre as principais causas da ruína dos pavimentos flexíveis destacam-se a fadiga das misturas betuminosas, que levam ao trincamento excessivo da camada de revestimento, e o acúmulo de deformações permanentes que se apresentam na forma dos afundamentos excessivos nas trilhas de roda.
Com o objetivo de melhorar o desempenho dos pavimentos flexíveis, tem-se realizado um número cada vez maior de pesquisas sobre novos materiais que possam aumentar a sua vida útil e diminuir os custos de manutenção. Uma alternativa bastante utilizada no meio rodoviário tem sido a adição de materiais poliméricos aos ligantes asfálticos tendo por objetivo a melhoria das suas propriedades, principalmente no que se refere à susceptibilidade térmica e flexibilidade.
Como principais agentes modificadores dos ligantes asfálticos convencionais encontram-se os polímeros (SBS, EVA, etc) e a borracha granulada reciclada de pneus usados. A borracha utilizada na fabricação de pneus de veículos automotivos é constituída por uma mistura de diferentes componentes como, borracha de estireno-butadieno de elevado peso molecular, borracha natural, borracha sintética, negro de fumo, entre outros (Holleran & Reed, 2000). Esta grande diversidade de componentes da borracha, potencialmente, pode conferir melhores propriedades aos ligantes asfálticos convencionais através do processo de incorporação.
Associadas à melhoria do comportamento dos ligantes asfálticos estão as preocupações de ordem ambiental. Dados da ANIP (Associação Nacional da Indústria de
Pneumáticos) indicam que anualmente no Brasil são produzidos aproximadamente 45 milhões de pneus novos e que o número de unidades descartadas chega a aproximadamente 30 milhões, dos quais apenas uma parte é reciclada. Além disto, estima-se que o número de pneus inservíveis existentes em aterros, lixões, etc, chega a 100 milhões de unidades (FAPEMIG, 2003).
A não reutilização dos pneus inservíveis pode conduzir futuramente à formação de depósitos de pneus a céu aberto, conforme exemplo mostrado na Figura 1.1. A principal preocupação com a não reutilização dos pneus usados ocorre pelo fato de a borracha vulcanizada empregada na fabricação destes pneus, quando queimada a céu aberto contaminar o meio ambiente com óxido de carbono, enxofre, além de outros poluentes. Além disto, a formação de depósitos de pneus usados a céu aberto contribui para a proliferação de mosquitos e doenças.
Figura 1.1 – Depósito de pneus usados a céu aberto
Como forma de controle da poluição ambiental pelos pneus usados foi aprovada no Brasil, em 26 de agosto de 1999, a Resolução nº 258 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) que institui a responsabilidade do produtor e importador de pneumáticos. Segundo esta Resolução, as empresas fabricantes e as importadoras de pneus ficam obrigadas a coletar e dar destinação final, ambientalmente adequada, aos pneus inservíveis existentes no território nacional, na proporção definida em função das quantidades de pneus fabricados e importados.
É neste contexto de melhoria do comportamento dos materiais asfálticos convencionais e diminuição da poluição ambiental que se inserem os ligantes asfálticos modificados com borracha granulada de pneus usados, conhecidos como asfaltos-borracha.
Experiências com pavimentos executados em diferentes países têm mostrado o excelente desempenho estrutural e funcional das misturas asfálticas confeccionadas com asfalto-borracha. Em geral, são observadas melhorias na vida de fadiga das camadas de revestimento, redução do custo de manutenção das vias, aumento da resistência à derrapagem, diminuição da reflexão de trincas em reforços estruturais, além de redução nos níveis de poluição sonora quando se empregam misturas de graduação descontínua ou aberta.
Considerando-se os resultados já obtidos em outros países com a aplicação dos asfaltos-borracha, as condições climáticas, o estado de degradação da maioria das rodovias brasileiras e a contribuição ambiental, estes materiais apresentam elevado potencial de utilização no Brasil.
1.2 – OBJETIVOS DA PESQUISA
Este trabalho tem por objetivo principal estudar a influência das variáveis do processo de fabricação dos asfaltos-borracha nas suas propriedades físicas e no comportamento mecânico das misturas asfálticas confeccionadas com estes materiais. Para se atingir este objetivo foi realizada uma série de ensaios laboratoriais, tanto em diferentes amostras de asfalto-borracha, como nas misturas asfálticas confeccionadas com estes materiais. Além disto, também foram elaborados modelos de previsão das propriedades físicas dos asfaltos- borracha com a utilização de redes neurais artificiais.
Como objetivo secundário este trabalho pretende ainda avaliar as condições que permitam a obtenção de ligantes modificados com elevadas percentagens de borracha granulada, já que nos países em que há uma grande utilização deste tipo de material, a percentagem máxima utilizada é de 20%, em relação ao peso total do ligante modificado.
1.3 – METODOLOGIA UTILIZADA
Inicialmente neste trabalho foi realizado um levantamento bibliográfico detalhado abordando os principais aspectos relacionados aos pavimentos executados com asfaltos- borracha. Dentre os assuntos de interesse destacam-se: a caracterização das propriedades físicas e reológicas dos ligantes modificados com borracha e o comportamento mecânico das misturas asfálticas confeccionadas com asfalto-borracha. Este levantamento bibliográfico foi realizado de modo a estabelecer uma base teórica relacionada ao escopo deste trabalho.
Após o levantamento bibliográfico foi feita a seleção dos ensaios necessários para o estudo em questão e das principais variáveis do processo de fabricação dos ligantes e das misturas asfálticas modificadas com borracha granulada. Em seguida, procedeu-se à seleção e caracterização dos materiais necessários à realização da pesquisa, como por exemplo, os ligantes asfálticos convencionais, os diferentes tipos de borracha granulada e os agregados minerais utilizados na confecção das misturas asfálticas.
Uma vez caracterizados os materiais convencionais e selecionadas as variáveis do processo de fabricação dos asfaltos-borracha, diferentes configurações destes materiais foram obtidas em laboratório para a realização dos ensaios desejados. O estudo das propriedades físicas dos ligantes convencionais e dos asfaltos-borracha foi feito por meio de ensaios convencionais de caracterização, dentre eles, penetração, viscosidade rotacional medida pelo viscosímetro Brookfield, ponto de amolecimento e resiliência. Em seguida, foram elaborados modelos de previsão para cada uma das propriedades físicas estudadas com a utilização de uma ferramenta computacional conhecida com rede neural artificial.
Após a determinação das propriedades físicas dos ligantes asfálticos convencionais e dos asfaltos-borracha, algumas configurações específicas destes materiais foram escolhidas para a confecção das misturas asfálticas. Neste trabalho foram utilizadas misturas asfálticas densas de graduação contínua e descontínua. O estudo dessas misturas asfálticas foi dividido em três fases distintas: dosagem, fabricação e compactação, e ensaios mecânicos.
O comportamento mecânico das misturas asfálticas estudadas foi avaliado por meio de ensaios de resistência à tração por compressão diametral, módulo resiliente, fadiga e ensaios de cisalhamento simples cíclico a altura constante. Devido às características de alguns tipos
de misturas asfálticas, foram também realizados ensaios complementares para a determinação da resistência ao desgaste Cantabro de alguns tipos de mistura estudados.
1.4 – ESCOPO DO TRABALHO
Para que os estudos realizados possam ser entendidos de maneira clara e seqüencial, este trabalho foi dividido em 7 capítulos nos quais estão abordados os seguintes assuntos:
• Capítulo 1: relata a importância da pesquisa, os seus objetivos, a metodologia utilizada para o estudo dos ligantes e das misturas asfálticas modificadas com borracha granulada de pneus usados e sobre a organização do texto;
• Capítulo 2: apresenta uma revisão bibliográfica abrangente considerando os processos de fabricação da borracha granulada e dos ligantes modificados com borracha, as propriedades físicas dos asfaltos-borracha e o comportamento mecânico das misturas confeccionadas com estes ligantes modificados;
• Capítulo 3: consiste na descrição dos diferentes tipos de materiais (borracha granulada, ligantes asfálticos convencionais, agregados minerais), dos processos de fabricação dos asfaltos-borracha e das misturas asfálticas estudadas, além dos métodos de ensaio e procedimentos experimentais utilizados neste trabalho;
• Capítulo 4: consiste na apresentação e análise dos resultados dos ensaios laboratoriais realizados para as diferentes configurações de asfalto-borracha, de forma a avaliar o efeito produzido pelas variáveis do processo de fabricação nas propriedades físicas destes materiais;
• Capítulo 5: apresenta os resultados e a metodologia empregada na elaboração dos modelos de previsão das propriedades físicas dos asfaltos-borracha por meio da utilização das redes neurais artificiais;
• Capítulo 6: consiste na apresentação e análise dos resultados dos ensaios mecânicos realizados para os diferentes tipos de misturas asfálticas confeccionadas com asfaltos- borracha obtidos pelo processo úmido;
• Capítulo 7: apresenta o estudo do comportamento mecânico das misturas asfálticas modificadas com borracha granulada pelo processo seco;
• Capítulo 8: apresenta as conclusões finais do trabalho, bem como propostas para pesquisas futuras que possam complementá-lo.
CAPÍTULO