Reciclagem com Espuma de Asfalto

A reciclagem com espuma de asfalto é o processo em que o CAP é espumado para que se consiga uma dispersão homogênea em temperatura ambiente ao ser misturado ao RAP. A espuma ao entrar em contato com os agregados entra em colapso e se esparge em pequenas gotículas de ligante na mistura. Essas gotículas se ligam às partículas finas e formam um mástique (agregados miúdos, fíler, ligante e água), que quando compactado funcionará como pequenas pontes de ligação entre os agregados, como pode ser verificado na Figura 4.

47 A formação da espuma de asfalto acontece através da injeção de água, cerca 2,0 a 3,0% em peso, e ar sob pressão de 4,0 bars ao CAP aquecido (entre 160°C e 180°C), aumentando a área de superfície e reduzindo a viscosidade do asfalto, Figura 5.

Figura 5 - Produção da espuma de asfalto (WIRTGEN, 2013)

Quando a água sob pressão entra em contato com o CAP aquecido ocorre uma evaporação instantânea das gotas de água, o vapor de água e o asfalto se misturam, e sob pressão são direcionados à câmera de expansão. Na câmera de expansão a mistura se expande, formando bolhas de asfalto contidas pela tensão superficial do ligante asfáltico. A perda de temperatura das bolhas de asfalto em contato no momento em que a mistura entra em contato com o ar externo, faz com que haja a condensação das gotículas de água internamente, causando o rompimento das bolhas e fazendo com que a espuma se espalhe em micro gotículas de asfalto.

A determinação do teor de água adicionada é em função de duas propriedades do asfalto espumado: a Taxa de Expansão (ER, do inglês Expansion Ratio), que é a medida de quantas vezes o CAP expandiu em forma de espuma, de seu volume

48 original; e o Tempo de Meia-vida (Ʈ½, do inglês Half-life), que é o tempo em que a espuma de asfalto diminui pela metade de seu volume máximo de expansão.

Essas duas propriedades são fundamentais para a avaliação da qualidade da espuma de asfalto. Com o aumento da taxa de expansão, a viscosidade do asfalto diminui, melhorando a aglutinação do asfalto nas partículas de agregado. Um maior valor de meia-vida, por sua vez, implica em garantir mais tempo disponível para a realização da mistura entre a espuma de asfalto e os agregados.

Uma maior quantidade de água usada para espumar o asfalto implica no aumento da taxa de expansão, pois diminuirá a viscosidade do asfalto, reduzindo o tempo de meia- vida. Isto ocorre pois com menor viscosidade, menos estável tende a ser a espuma. Dessa forma busca-se o equilíbrio entre a maior taxa de expansão e o maior tempo de meia-vida. A Figura 6 ilustra uma avaliação de um CAP.

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2.5.1. Especificações de características físicas, químicas, de resistência e de deformabilidade

A norma Brasileira, DNIT-ES 169/2014, para utilização de espuma de asfalto na execução de camadas de base, somente prevê uso em reciclagem de pavimentos, não permitindo a utilização para estabilização de outros materiais como a TG-2 (ASPHALT ACADEMY, 2009).

A norma do DNIT especifica que o CAP usado para produção da espuma deve ser dos tipos CAP 50/70, 85/100 ou 150/200. A bibliografia da Wirtgen (2013) recomenda que o CAP utilizado para produção de espuma de asfalto possua penetração entre 60 e 200, enquanto pela Asphalt Academy (2009) deve possuir penetração entre 80 e 100. Ambos concordam que quanto mais duro é o asfalto, pior será a qualidade da espuma, não sendo recomendada a utilização de CAP modificado por polímeros, pois muitos agentes modificantes são geralmente antiespumantes.

A taxa de expansão deve ser de no mínimo 8,0 vezes, e o tempo de meia-vida deve ser superior a 6,0 segundos.

Quando a espuma de asfalto é misturada aos agregados, as micro gotículas de asfalto se ligam às partículas finas (< #200) da mistura de agregados formando o mastique. Dessa forma, para correção granulométrica usualmente recomenda-se ao menos 4% em massa de material passante na peneira #200 (0,075 mm). A Tabela 7 apresenta as faixas granulométricas para estabilização de materiais reciclados com espuma de asfalto do DNIT DNIT-ES 169/2014, da Wirtgen (2013) e da Asphalt Academy (2009).

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Tabela 7 - Faixas granulométricas sugeridas para estabilização com Espuma de Asfalto Peneira de malha quadrada % em Massa, Passando DNIT Asphalt Academy Wirtgen ASTM mm 2” 50,0 100 100 100 1 1/2" 37,5 88-100 87-100 87-100 1” 26,5 75-100 77-100 76-100 3/4" 19,5 66-99 66-99 65-100 0,530" 13,2 - 67-87 55-90 1/2" 12,7 55-87 - - 3/8” 9,6 49-74 49-74 48-80 0,265" 6,7 - 40-62 41-70 1/4" 6,3 40-62 - - N° 4 4,75 35-56 35-56 35-62 N° 8 2,36 25-42 25-42 25-47 Nº 16 1,18 18-33 18-33 18-36 Nº 30 0,6 14-28 14-28 13-28 N° 40 0,425 12-26 12-26 11-25 Nº 50 0,3 10-24 10-24 9-22 Nº 100 0,15 7-17 7-17 6-17 Nº 200 0,075 5-20 4-10 4-12

Observe-se que a norma do DNIT recomenda uma fração passante na peneira #200 de 5% a 20% em massa, o que é um equívoco, pois na peneira #100 a porcentagem passante está entre 7% e 17%.

Normalmente o RAP, resultante somente de fresagem sem nenhum beneficiamento, não apresenta uma granulometria que se encaixe nas faixas apresentadas na Tabela 7 (ambas com o mesmo limite inferior 4%), assim é convencionalmente empregada a adição de agregados miúdos e de fíler para corrigir a granulometria da mistura.

A norma do DNIT somente adota a resistência à tração indireta seca e úmida em corpo de prova Marshall para avaliação da qualidade da mistura, enquanto a TG-2 (ASPHALT ACADEMY, 2009) adota parâmetro do ensaio triaxial monotônico. A Tabela 8 apresenta os parâmetros destas diferentes normas.

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Tabela 8 - Parâmetros para o material estabilizado com espuma de asfalto

Parâmetro Corpo de Prova

(mm) Parâmetro

DNIT RT seco (Mpa) 100 x 63,5 >0,25

RT saturado (Mpa) >0,15 TG-2 ITS (kPa) 100 x 63,5 > 225 ITSwet (kPa) 100 x 63,5 >100 Coesão (kPa) 150 x 300 > 250 Ângulo de atrito (º) > 40

Coesão Remanescente (MIST) > 150

2.5.2. Produção, Transporte e Execução

O processo de execução de misturas estabilizadas com espuma de asfalto é bem semelhante ao processo de execução da camada de emulsão asfáltica. O que se altera no processo é a quantidade de fíler necessário, que deve ser superior a 4%, e o

pugmill, que deve possuir os bicos adequados para produção da espuma de asfalto.