Separação de Fases

Para avaliar a estabilidade à estocagem, os bio-ligantes nos teores de 10% e 30% foram submetidos ao ensaio de separação de fases, conforme descrito na norma ASTM D7173–14 (2014).

Nesse ensaio, 50 gramas de amostra são depositados em tubos de alumínio, e mantidos em posição vertical por 48 horas em estufa a 163ºC. Nesta pesquisa foi necessário reduzir a temperatura para 140ºC, tendo em vista evitar a degradação da seiva. Em seguida, os tubos são submetidos a uma temperatura de -10ºC, por 4 horas. Os tubos são então divididos em três partes: topo, centro e fundo. A porção central é descartada e as porções topo e fundo são submetidos à determinação do ponto de amolecimento e a ensaios reológicos por Varreduras de Frequência (0,1 a 100 Hz) em Reômetro de Cisalhamento Dinâmico, nas temperaturas de 25ºC e 60ºC.

3.3.13 Rejuvenescimento

A seiva de aveloz também foi testada como um rejuvenescedor asfáltico. Para tanto, o ligante asfáltico base foi submetido ao envelhecimento de curto prazo em estufa RTFOT (a 163ºC) seguido pelo envelhecimento de longo prazo em vaso de pressão (PAV).

Em seguida, 30% de seiva de aveloz foi adicionada ao ligante base envelhecido. Todas as amostras (ligante original, pós–RTFOT, pós–PAV e adicionado de seiva) foram submetidas aos ensaios de penetração, ponto de amolecimento, viscosidade rotacional, varredura de frequência em DSR e MSCR.

3.3.14 Produção dos Bio–Asfaltos Diluídos

Tendo em vista a aplicação dos bio-ligantes em imprimações betuminosas, foram produzidos bio–asfaltos diluídos (Bio-ADPs), empregando-se o querosene e o d-limoneno como solventes. A composição das misturas foi a mesma de um asfalto diluído convencional (CM-30), ou seja, 52% de bio–asfalto para 48% de solvente, em peso. O ligante asfáltico diluído em querosene e em d-limoneno foi previamente modificados com o teor de 10% de seiva de aveloz na etapa preliminar, e com o teor de 30% de seiva na etapa II, conforme o procedimento descrito no item 3.3.1, deste capítulo.

Para a produção dos bio-asfaltos diluídos tentou-se inicialmente empregar a metodologia proposta por Rabêlo (2006) para a confecção de misturas CAP/LCC (CAP/Líquido da Castanha de Caju), que consistia em misturar o ligante e o solvente em misturador de baixo cisalhamento, a uma temperatura de 120ºC, a 200 rpm, durante 15 minutos. No entanto, verificou-se que esta temperatura era bastante elevada, de forma que tanto o querosene quanto o d-limoneno volatilizaram-se consideravelmente durante o processo, e os bio–asfaltos diluídos ficaram bastante viscosos.

Assim, resolveu-se reduzir a temperatura de mistura para 70ºC, aumentar a velocidade de rotação para 500 rpm e manter o período de 15 minutos. Empregou-se nesta fase o mesmo misturador de baixo cisalhamento IKA® Labortechnik RW20, ilustrado na Figura 14 (ver item 3.3.1).

O bio-asfalto diluído em querosene foi denominado de CAQ (CAP/Aveloz/Querosene), e o bio-asfalto diluído em D-limoneno foi denominado CADL (CAP/Aveloz/D-Limoneno).

Os bio-asfaltos diluídos da etapa II foram caracterizados quanto à viscosidade Saybolt-Furol, conforme procedimento descrito em ABNT NBR 14950 (2003), quanto ao ponto de fulgor, de acordo com a norma ASTM D92-12 (2012), e tiveram a densidade determinada por meio do procedimento descrito em ASTM D70-09 (2009).

3.3.15 Avaliação das Imprimações

Para a avaliação do potencial dos bio-ligantes em imprimações betuminosas foram empregadas duas metodologias: (i) o método da cápsula, desenvolvido por Almeida (2013), que trata de um método simplificado de laboratório para avaliar a penetração da imprimação betuminosa, e (ii) o método Marshall, desenvolvido por Rabêlo (2006), que avalia a penetração da imprimação em corpos de prova moldados de maneira mais semelhante às condições de campo.

No método da cápsula, cerca de 50g de solo são compactadas em uma cápsula de 43 mm de diâmetro por 22 mm de altura com o uso de um coesímetro. As cápsulas são expostas ao ar para que possam perder 50% da sua umidade de compactação (controlada por pesagem). Em seguida, as amostras são irrigadas e imprimadas em taxas pré-definidas e curadas por 24 horas. Após esse período, as amostras são extraídas das cápsulas e partidas ao meio. São realizadas 5 medidas da penetração em cada corpo de prova, para que, por meio da média, seja determinada a penetração da imprimação no solo em estudo.

De maneira complementar, realiza-se ainda um teste de coesão, seguindo procedimento semelhante ao recomendado para microrrevestimento asfáltico a frio. Esse teste tem a intenção de mensurar, indiretamente, o atrito da superfície imprimada. Para tanto, corpos de prova idênticos aos do ensaio de penetração são submetidos ao torque no coesímetro. O valor da coesão para cada corpo de prova é o valor do torque de ¼ de volta do equipamento. A Figura 31 ilustra a realização dos ensaios de penetração e coesão, pelo método da cápsula.

As vantagens do método da cápsula são a economia de material, de esforço físico e de tempo, além da facilidade de execução. Contudo, o processo de moldagem do solo não é capaz de atingir a energia de compactação necessária, o que resulta em um grau de compactação médio de apenas 85% (ALMEIDA, 2013). Com esse grau de compactação as medidas das penetrações tendem a ser majoradas, se comparadas às medidas reais de campo.

O método da cápsula surge como uma simplificação do método Marshall, desenvolvido por Rabêlo (2006). Nesse procedimento, os corpos de prova são moldados em cilindro Marshall, e apresentam um rebaixo no topo onde deverá ser aplicado o asfalto diluído. A realização do ensaio, ilustrado na Figura 32, consiste dos mesmos passos descritos no método da cápsula: moldagem do corpo de prova; perda de 50% da umidade; irrigação da superfície; imprimação; cura (por 72 horas, ao invés de 24); rompimento do corpo de prova; realização das medidas da penetração.

Figura 31 – Detalhes do ensaio de penetração segundo o método da cápsula

Coesímetro Detalhe da compactação

Secagem dos corpos de prova compactados Cura dos corpos de prova imprimados

Corpo de prova rompido Medição da penetração

Teste de Coesão Corpo de prova após teste de coesão Fonte: Elaborada pela autora

Figura 32 – Procedimentos do ensaio de penetração segundo Rabêlo (2006)

Secagem dos corpos de prova Irrigação da superfície Distribuição do ligante

Cura dos corpos de prova Rompimento dos corpos de prova Medição da penetração Fonte: Rabêlo (2006)

Embora esse último método consuma uma quantidade de material, tempo e esforço físico consideravelmente maior que o método da cápsula, o grau de compactação dos corpos de prova é de 100%, o que resulta em valores de penetrações mais próximos dos encontrados em campo. É importante destacar, no entanto, que o processo de aplicação do ligante em laboratório (por derramamento) e no campo (sob pressão) são diferentes, o que leva a penetração de laboratório ser sempre menor daquela obtida no campo.

Na etapa preliminar deste trabalho, aplicou-se apenas o método da cápsula como uma análise de sensibilidade, para verificar se os bio-asfaltos diluídos (Bio-ADPs) teriam capacidade de penetrar em uma base granular.

Nessa etapa, a amostra de solo foi compactada à umidade ótima menos 2% (por ser esta uma condição característica das bases de pavimentos de regiões mais secas como é o caso do estado do Ceará), os Bio-ADPs, em querosene e em d-limoneno, foram formulados a partir do bio-ligante com 10% de seiva e foi aplicada uma taxa de imprimação de 0,8 l/m², por essa a menor taxa recomendada.

Na etapa II os Bio-ADPs utilizados tiveram como base o bio-ligante com maior teor de seiva (30%) e foram aplicados os dois métodos, o da cápsula e o Marshall. No método da cápsula foram avaliadas as seguintes variáveis:

a) umidade de compactação (ótima, ótima - 2% e ótima + 2%); b) tipo de ligante asfáltico (CM-30, CAQ e CADL);

c) taxas de imprimação (0,8 l/m²; 1,0 l/m² e 1,2 l/m²).

Para o Método Marshall, foram escolhidas as condições mais favoráveis de aplicação em campo. As variáveis foram quase todas mantidas, exceto a condição de umidade ótima + 2%, por ser esta uma condição não desejável para camadas de base em pavimentação, do ponto de vista de resistência mecânica.

3.4 Considerações Finais

Neste capítulo foi descrita a metodologia de pesquisa adotada, apresentando desde a escolha, coleta e preparo dos materiais até os diversos métodos de ensaio e procedimentos de preparação das misturas e envelhecimento das amostras. Os resultados obtidos serão apresentados e discutidos nos capítulos que se seguem.