Portanto, o objetivo deste trabalho é comparar os resultados de ensaios laboratoriais apresentados em 5 trabalhos da literatura a fim de relacionar os parâmetros mais importantes obtidos a partir de ensaios mecânicos e dosagens de misturas asfálticas. Estimar o teor ótimo de ligante, módulo de elasticidade e resistência à tração das misturas incorporadas ao pó e flocos de PET para cada uma das obras;
Pavimento
O reforço do substrato é uma camada de espessura constante que apresenta propriedades técnicas inferiores às da sub-base e superiores às do material regulador. Baseia-se, se necessário, no ajuste, uma vez que a utilização da camada de reforço do substrato não é obrigatória.
Desempenho do Pavimento Asfáltico
Geração de subsidência na pista ou ondulações na superfície devido a deformações plásticas acumuladas em todas as camadas, devido à repetição de cargas de tráfego (GONÇALVES, 1999; . HERMES, 2013);. Esta patologia também afeta a capacidade de impermeabilização do pavimento, favorecendo a penetração de água, o que contribui para a deterioração dos substratos do pavimento (GUILHERME et al., 2017).
Materiais empregados
Ligante Asfáltico
Os asfaltos ou cimentos asfálticos de petróleo (CAP) utilizados em pavimentos asfálticos consistem em um ligante betuminoso derivado do processo de refino de petróleo bruto (BERNUCCI et al., 2008) e são definidos como materiais ligantes de cor escura que possuem elevada quantidade de betume (99,5 %). Além de suas propriedades aglutinantes e impermeáveis, possuem como características flexibilidade, baixa reatividade e alta resistência à ação da maioria dos ácidos, sais e bases inorgânicos, além de serem suscetíveis a variações de temperatura e tempo de carregamento (FRANKLIM, 2007; BERNUCCI et al., 2008).
Agregados
- Classificação dos Agregados
É de extrema importância avaliar a forma como os agregados são feitos para conhecer seu potencial desempenho, uma vez que o material escolhido para determinado uso deve possuir propriedades para suportar tensões impostas na superfície do pavimento. Para que isso aconteça é preciso conhecer e selecionar as propriedades que os agregados devem conter (BERNUCCI et al., 2008). Agregados de alta ou alta densidade têm uma distribuição contínua de tamanho de partícula, com material fino suficiente para preencher os vazios nas partículas maiores.
Agregados que possuem grande proporção de suas partículas de tamanho semelhante, apresentando curva granulométrica acentuada, apresentam gradação uniforme.
Misturas Asfálticas
Dosagem das Misturas Asfálticas
- Método Marshall
- Método Superpave
A primeira envolve a preparação do corpo de prova e a determinação do volume de vazios, do volume de betume e do volume de asfalto. Na segunda etapa, a amostra é comprimida para atingir estabilidade e fluência (SILVA e MARQUES, 2018). As amostras de teste são preparadas e moldadas, sendo necessárias pelo menos três para cada teor de ligante escolhido.
A carga, em N (kgf), necessária para provocar a fratura do corpo de prova na temperatura especificada é indicada como “estabilidade de leitura”.
Ensaios Mecânicos
- Resistência à Tração por Compressão Diametral
- Módulo de Resiliência
A norma DNIT-ME 135/2010 prescreve o método para determinação do módulo de elasticidade (MR) de misturas asfálticas a 25ºC. De acordo com a Portaria DNIT 135/2010, o módulo de elasticidade (MR) das misturas asfálticas é a razão entre a tensão de tração (σt) repetidamente aplicada ao plano diametral vertical de uma amostra cilíndrica de mistura asfáltica e a deformação específica recuperável (εt) correspondente ao estresse aplicado. Equipamentos para carregamento repetido são utilizados em laboratório para determinar o módulo de elasticidade dos materiais do pavimento.
Utilizando um LVDT (Transdutor Linear Variável Diferencial), a amostra é submetida a deformações horizontais, que são medidas por um microcomputador que registra a deformação (BERNUCCI et al., 2008; . RADER, 2018).
Asfaltos Modificados por Polímeros
A compatibilidade entre o polímero e o CAP é fundamental nos processos de modificação. 2007), nem todos os polímeros podem ser adicionados ao CAP. Seguindo a mesma lógica, nem todos os cimentos asfálticos podem ser submetidos à adição de polímeros. Leite (1999) afirma ainda que existem diversas especificações referentes aos diferentes tipos de polímeros existentes no mercado.
Na adição de polímeros diretamente na mistura asfáltica, em geral são utilizadas fibras de polipropileno, polietileno e PET.
Polietileno Tereftalato (PET)
Fabricação do pó e flake de PET
- preste atenção ao retirar os rótulos, tampas e base, lavando-os adequadamente e deixando-os limpos, conforme mostra a figura 10;. O material resultante passa por uma peneira localizada na parte inferior do aparelho e é recolhido em uma caixa;
Reciclagem do Polietileno Tereftalato
O Gráfico 2 ilustra a produção de polímeros termoplásticos e o percentual desses materiais na geração de resíduos sólidos urbanos. Embora a produção de PET corresponda a 9% da produção total de polímeros, o percentual de PET nos resíduos urbanos representa 20% (ROMÃO et al., 2009). Apesar disso, a reciclagem de PET aumentou e o Brasil alcançou o segundo lugar na reciclagem global em 2011, atrás do Japão, que reciclou 77,9% (ARAO, 2016).
Deve ter-se em conta que a reciclagem de resíduos de PET é de importância crucial, tanto em termos económicos como sustentáveis.
Aplicação do PET na pavimentação
Além de reduzir a exploração dos recursos naturais, reduz o nível de poluição ambiental, economiza energia e recursos e também contribui para a modificação das propriedades de alguns materiais de construção de engenharia (RADER, 2018). Além de melhorar as propriedades elásticas do asfalto e contribuir para a resistência à deformação permanente, os polímeros proporcionam melhor adesão entre agregados e asfalto, além de melhorar a resistência à oxidação (BRINGEL et al., 2005). As propriedades do tereftalato de polietileno (PET), como baixa densidade e alta resistência mecânica e química, sugerem que este material pode ser utilizado para melhorar as propriedades de pavimentos asfálticos (ARAO et al., 2017).
Trabalhos com a execução de misturas asfálticas aditivadas com PET
- Trabalho 01
- Trabalho 02
- Trabalho 03
- Trabalho 04
- Trabalho 05
Corpos de prova foram preparados para obtenção da estabilidade Marshall, resistência à tração (RT) e módulo de elasticidade (MR). Utilizando os parâmetros volumétricos da mistura asfáltica e o ensaio Marshall, foi determinado o teor ótimo de ligante (CAP 30/45) para cada fração de PET, possibilitando a formação de amostras para realização de ensaios de resistência à tração compressiva, módulo diametral e elasticidade. Ensaios de resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade foram realizados para 3 corpos de prova para cada condição experimental, com os níveis ótimos já determinados.
Cada grupo apresentou no mínimo três amostras, resultando num total de 15 amostras para cada teste Marshall.
Análise dos Resultados dos Trabalhos
- Trabalho 01
- Trabalho 02
- Trabalho 03
- Trabalho 04
- Trabalho 05
Para blendas contendo 0,50% e 1,0% de PET, processadas na mesma temperatura, nota-se que o teor de ligante aumenta com o aumento do resíduo adicionado. Deve-se levar em conta que para misturas aquecidas a 170ºC (0,5% e 1% PET) o valor de fluência diminui à medida que resíduos são adicionados à mistura. Para misturas modificadas aquecidas a 220ºC, o valor de fluência permanece inalterado quando o PET é adicionado.
Observa-se que as misturas modificadas apresentaram resultados inferiores ao padrão em termos de TR.
Comparação dos Resultados
Teor de ligante de projeto
Portanto, o teor ótimo de ligante é definido experimentalmente apenas para a mistura de referência, e o mesmo é assumido para misturas modificadas com PET. Para misturas com ação de 0,5% PET, identifica-se que o percentual de ligante ótimo obtido nos trabalhos é relativamente igual, exceto para o Trabalho 05, que apresenta teor igual a 3,4%. O trabalho 05 também perde para os demais em teor de ligante, ao avaliar misturas com 1% de PET.
Ao verificar as obras 03 e 05 nota-se que o CAP utilizado nelas é 50/70, que por si só possui uma consistência mais macia, fazendo com que as misturas necessitem de menor quantidade de ligante asfáltico para garantir flexibilidade adequada.
Estabilidade Marshall
O valor médio obtido neste caso é de 4,9%, o que significa que apenas três amostras estão acima deste valor médio calculado. Vale ressaltar que o valor de 3,7% encontrado pelo Trabalho 05 é bastante inconsistente com os demais, resultando em um revestimento mais ruidoso e com menor desempenho funcional. As misturas modificadas do Trabalho 04 apresentam rigidez inferior, em comparação às demais misturas asfálticas, para o mesmo percentual de adição residual.
No artigo 02, tanto as misturas compostas por flocos de 2 mm quanto aquelas com flocos de 10 mm apresentam resultados elevados e insatisfatórios quando comparados aos valores resultantes apresentados pelos Artigos 03 e 04.
Fluência Marshall
Além disso, a água penetra através de fissuras na camada de revestimento para outras camadas do pavimento, reduzindo a sua capacidade de deformação e consequentemente reduzindo a capacidade de suporte da estrutura, acelerando assim a sua degradação.
Resistência à Tração (RT)
Um revestimento composto por misturas com baixa resistência à tração está suscetível à deterioração progressiva, devido ao surgimento de patologias, como as fissuras mostradas na Figura 14. No Trabalho 02, um aumento no percentual de PET corresponde a um aumento no TR, assim como no Trabalho 04. Considerando as misturas com 0,5% de flocos de PET de 2 mm e 10 mm do Trabalho 02, pode-se observar que, para as misturas com 10 mm de resíduo triturado, que o TR é maior.
Módulo de Resiliência (MR)
A corrida 04, entre todas, é a que apresenta os menores resultados de MR para as misturas de aditivos, o que indica a eficiência das misturas quando são adicionados resíduos de PET. De modo geral, comparando os valores de MR obtidos nos Trabalhos 02, 04 e 05 entre misturas com 0,5% e 1% PET, observa-se que um aumento no teor de resíduos gera uma redução no Módulo de Resistência. Portanto, misturas com maiores porcentagens de PET apresentam maiores níveis de deformação elástica recuperável, absorvendo assim mais tensões na estrutura do pavimento.
Com base nos resultados apresentados pelos Trabalhos 02, 04 e 05 (com menores valores de MR), pode-se afirmar que a adição de PET é uma alternativa eficiente na busca por flexibilidade e bom desempenho de misturas asfálticas, permitindo a implementação de bons revestimentos , qualidade e maior durabilidade.
Relação MR/RT
Deve-se levar em consideração que valores mais elevados de módulo de resistência contribuem para a oxidação ou endurecimento do ligante asfáltico e levam ao aumento da rigidez dos revestimentos. O trabalho 04 também apresenta os menores resultados para a relação MR/RT para blendas modificadas com PET. Conclui-se, portanto, que quanto menor o valor de MR/RT, melhor será o comportamento mecânico da mistura, pois a flexibilidade é combinada com uma boa resistência à tração.
Portanto, os Trabalhos 02 (para misturas adicionadas com resíduo de 10 mm) e 04 estão de acordo com a literatura, com resultados significativos e relevantes para garantir o bom desempenho dos pisos, evitar fissuras da camada e aparecimento de outros defeitos na superfície a evitar.
Misturas-Padrão
Neste sentido, os resultados obtidos no Trabalho 02, em contraste com o Trabalho 04, determinam que a adição de PET não conduz a melhorias no comportamento das misturas. Em relação ao módulo de resiliência, o Trabalho 02 (para adição de flocos de 10 mm) e o Trabalho 04 estabelecem uma relação inversa entre o teor de PET adicionado e o MR. Nesse contexto, observa-se que um aumento no percentual de PET corresponde a um aumento na resistência à tração das misturas asfálticas modificadas.
Produção e caracterização de poli pó pet (tereftalato de etileno) obtido de garrafas pós-consumo.
