Tecnologias de Produção de Misturas Betuminosas Temperadas

Existem várias formas de agrupar estas tecnologias, por grau de redução de temperatura e/ou por meios para essa redução, ou seja, por aditivo (orgânico, ceras, químicos, surfatantes) ou por processos de formação de espuma. A divisão mais comum agrupa-as em aditivos orgânicos, químicos e técnicas de espuma, como disposto na Figura 2.18.

Algumas destas diminuem a viscosidade do ligante da mistura para se conseguir o revestimento completo dos agregados a temperaturas inferiores às praticadas nas misturas convencionais (Goh et al., 2007). A diminuição da temperatura de produção reduz o envelhecimento do ligante e melhora a resistência da MB às variações de temperatura e à fadiga (EAPA, 2010).

Figura 2.18 – Produtos e tecnologias de produção de MBT.

A

Os aditivos orgânicos são genericamente ceras ou amidas de ácidos gordos, usados para, a temperaturas acima do seu ponto de fusão, baixar a viscosidade do ligante. Uma das exigências é que o tipo de aditivo usado deverá ter um ponto de fusão superior à máxima temperatura de serviço a que a MB estará exposta, acautelando problemas de deformação permanente e fragilidade a baixas temperaturas (D’Angelo et al., 2008).

• Asphaltan-A® • Asphaltan-B® • CCBitl113 AD • Licomont Bs-100 • Sasobit® Aditivos Orgânicos • Cecabase RT® • EvothermTM • Evotherm 3G® • Iterlow T® • RedisetTM _WMX • Revix Aditivos Químicos • Adição direta de espuma: • AquaBlack® _System • Double-Barrel® _Green

• LEA-Low Energy Asphalt • LEAB® • LT Asphalt® • Ultrafoam GX® • WAM Foam® • Introdução de minerais: • Zeólite natural • Advera® • Aspha-Min® Técnicas de Espuma

O Sasobit® (Figura 2.19) é um aditivo constituído por uma fina e longa cadeia cristalina de hidrocarbonetos alifáticos. Tecnicamente este produto permite reduções de temperatura na ordem dos 10 aos 30 °C, sendo completamente solúvel a partir dos 115°C, o seu limite superior da gama de temperaturas de amolecimento. A percentagem ótima de adição recomendada ronda os 3% em massa de ligante (Sasol Wax GmbH, 2004). Este produto é descrito como um “promotor de fluxo”, tanto durante a fase de mistura, como na pavimentação, graças à sua capacidade de baixar a viscosidade do ligante. A uma temperatura abaixo do referido ponto de fusão, o Sasobit® forma uma rede cristalina, em que o ligante conduz a uma maior estabilidade (Hurley e Prowell, 2005b). Zhao e Guo (2012) realizaram um estudo onde concluíram que a trabalhabilidade duma MBT a 145 °C equivale à duma MBC a 175 °C, logo a redução de temperaturas poderá atingir os 30 °C.

Figura 2.19 – Aditivo comercial Sasobit® _{(foto de autor – laboratório NIDIN).}

Os betumes modificados com polímeros (PMB – polymer modified bitumen) têm uma maior energia de coesão, por isso, misturas betuminosas produzidas com este ligante apresentam maior resistência à fadiga, todavia são mais difíceis de trabalhar e compactar, campo no qual a introdução de Sasobit® ajudará (Sasol Wax GmbH, 2004). A capacidade deste aditivo ser combinado com polímeros para melhorar as características dos PMB’s conduziu à criação de uma variante do produto, o Sasoflex, composto por um plastómero (o Sasobit®) e um elastómero (SBS), ligação conseguida através de um agente de cruzamento químico. O plastómero diminui a viscosidade do ligante durante a mistura e a aplicação e endurece-o às temperaturas de serviço, por sua vez, o elastômero garante a sua flexibilidade a temperaturas reduzidas (Hurley e Prowell, 2005b).

Testes demonstram aumento da resistência à deformação permanente em ambiente de tráfego pesado, visível através da redução da profundidade das rodeiras, no ensaio Wheel Tracking, como se constata pela Figura 2.20 (Sasol Wax GmbH, 2004).

Figura 2.20 – Resultados comparativos do ensaio Wheel Tracking de uma mistura aditivada com Sasobit® (Adaptado de Sasol Wax GmbH (2004)).

Licomont Bs-100 é uma mistura de derivados de ácidos gordos, cujo ponto de fusão se situa entre os 140 e 145 °C. Este produto permite reduzir a viscosidade do ligante a temperaturas acima da sua gama de temperaturas de fusão, assim como reduz a penetração a 25 °C e aumenta a temperatura de amolecimento. Estas modificações traduzem-se numa melhoria da compactação da MB promovendo a coesão entre componentes, melhora a resistência à deformação permanente, diminuindo a tendência de formação de rodeiras e ainda reduz o risco de fissuração da mistura a baixas temperaturas (Clariant, 2007).

A Figura 2.21 ilustra o resultado do teste de pistas realizado sobre um provete de MBC e um de MBT com incorporação de Licomont Bs-100, no qual é visível que após os 8000 ciclos de carga a mistura aditivada não sofre mais incrementos de penetração.

Figura 2.21 – Resultados comparativos do ensaio Wheel Tracking de uma mistura aditiva com Licomont Bs-100 (Adaptado de Clariant (2007)).

Aditivos Químicos

Os aditivos químicos não interferem na viscosidade do ligante, não alterando a sua reologia, são na verdade líquidos surfatantes que atuam sobre a interface microscópica do betume com o agregado, com o objetivo de reduzir os atritos internos entre estes. Normalmente funcionam entre temperaturas de 85 a 140 °C (EAPA, 2010).

É adequado adicionar entre 0,2 e 0,6% em massa de ligante. Dependendo dos autores, estes produtos podem reduzir as temperaturas de produção entre 20 a 30 °C ou mesmo atingir reduções de 45 °C (EAPA, 2010; González, 2010). Estes aditivos podem ser adicionados diretamente ao betume ou já em fase de produção da mistura (Figura 2.22), traduzindo-se em melhoria de revestimento e adesão do ligante ao agregado e de compactação e trabalhabilidade da MB (D’Angelo et al., 2008).

Figura 2.22 – Adição de aditivos químicos diretamente na mistura (Adaptado de González (2010)).

RedisetTM WMX (Figura 2.23) é um surfatante que promove a aderência entre ligante e agregados, ao mesmo tempo que garante a redução das temperaturas de produção e compactação. Pode ser aplicado na produção de qualquer tipo de betume, inclusive modificado com polímeros ou borracha (Almeida e Logaraj, 2010).

Figura 2.23 – Amostra de RedisetTM _{WMX (foto de autor – laboratório NIDIN).}

Estudos comprovam que a incorporação deste aditivo não afeta negativamente a mistura face à MBC. Nomeadamente, Jones et al. (2010) compararam uma MB aditivada com químico RedisetTM WMX, produzida a uma temperatura de 120 °C e compactada a 110 °C, com uma MBC de padrão com respetivamente mais 35 °C de temperatura em cada uma das fases, onde verificaram que resistência à fadiga e à deformação

permanente não foram afetadas e que a MBT mostrou ter menor sensibilidade à água que a MBC.

Técnicas de Espuma

Existem várias tecnologias de espuma que permitem baixar a viscosidade do ligante. A metodologia geral segue sempre a introdução de pequenas quantidades de água que ao se evaporarem irão aumentar o volume do betume, reduzindo assim a sua viscosidade. O nível de expansão depende de fatores como a quantidade de água e a temperatura do betume.

a) Introdução direta de espuma

É um processo (Figura 2.24) onde os agregados grossos são aquecidos entre 120 e 150 °C e adicionados ao betume a 170 °C. Previamente faz-se uma separação dos agregados em fração grossa e fina. À mistura é adicionado um aditivo, numa dosagem de 0,5% em massa de ligante, para promover o revestimento e a adesão aos agregados, regulando a expansão da espuma. De seguida, o agregado fino, à temperatura ambiente e com uma humidade ideal de 3%, é adicionado à mistura, processo que resulta na vaporização da água, formação de espuma, expansão do ligante e redução da temperatura de mistura de 100 °C. No final a MB estabilizará numa temperatura de cerca de 90 a 95 °C (D’Angelo et al., 2008).

Figura 2.24 – Processamento da tecnologia LEA®

-Low Energy Asphalt (Adaptado de MCConnaughay (2012)).

As diferentes configurações desta tecnologia têm os mesmos benefícios: redução das temperaturas de produção e compactação, desempenho semelhante às MBC de padrão, redução do envelhecimento da mistura e redução de cerca de 50% dos custos energéticos na sua produção e por conseguinte das emissões de GEE.

b) Introdução de minerais

Dentro das tecnologias que introduzem minerais para reduzir a temperatura de produção de MB destacam-se as que usam zeolites sintéticos muito finos e os zeolites naturais. Todos estes minerais têm em comum conterem moléculas de água (20 a 21% do seu peso molecular) na sua estrutura, que são libertadas em contacto com o ligante quente,

produzindo microespuma. A expansão do ligante baixará a sua viscosidade (D’Angelo et al., 2008; Devivere et al., 2003; Hurley e Prowell, 2005; Hurley e Prowell, 2006; Prowell e Hurley, 2007).

CAPÍTULO 3 MISTURA BETUMINOSA TEMPERADA DO TIPO AC 20 BASE (MBAM)

3. DESEMPENHO LABORATORIAL DE MISTURA BETUMINOSA TEMPERADA DO