Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.19533-19544 apr. 2020. ISSN 2525-8761
Pavimentação asfáltica com utilização de borracha como agregado sob
uma visão teórica.
Asphalt paving with use of rubber as aggregate under a theoretical vision.
DOI:10.34117/bjdv6n4-208
Recebimento dos originais: 14/03/2020 Aceitação para publicação: 14/04/2020
José Malaquias De Lima Filho
Estudante de Engenharia Civil Instituição: UniEVANGÉLICA
Endereço: Av. Universitária Km. 3,5 - Cidade Universitária – Anápolis GO E-mail: malaquiaslima@gmail.com
Glediston Nepomuceno Costa Junior
Mestre em Estruturas e Construção Civil Instituição: UniEVANGÉLICA
Endereço: Av. Universitária Km. 3,5 - Cidade Universitária – Anápolis GO E-mail: gledistonjr@yahoo.com.br
RESUMO
O pavimento é um dos mais antigos e versáteis materiais de construção usados para favorecer o acesso e o trânsito de veículos e indivíduos, nesse contexto, assim como os demais setores, a construção civil também tem passado por transformações que impulsionam não só o crescimento econômico, mas também a melhoria da qualidade de vida do ser humano. Devido o uso da pavimentação ser essencial acrescido da demanda nas rodovias do país, buscando por uma melhoria do asfalto juntamente com a necessidade de ser sustentável, surgiram meios de buscar soluções para reduzir os problemas econômicos, ambientais e aumentar a vida útil da rodovia. Pensando nisso nasceu a utilização do pavimento asfáltico com a adição da borracha descartada provinda de pneus não mais utilizáveis, no qual a borracha será transformada como parte dos agregados do pavimento asfáltico, destinando de maneira correta e consciente o descarte. Desta forma, o ártico em questão tem como objetivo analisar, sob uma visão teórica, a viabilidade da utilização do asfalto-borracha como alternativa ao asfalto convencional, levantando conceitos, vantagens e aplicações. A tradicional massa asfáltica também conhecida como pavimento convencional, gera um alto custo tanto de composição e construção quanto de manutenção, para tanto, os resíduos sólidos dispensados no meio ambiente, sendo destinados a reciclagem, através deste processo de inclusão deste agregado na massa asfáltica, gerando assim benefícios a saúde pública.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.19533-19544 apr. 2020. ISSN 2525-8761
ABSTRACT
Pavement is one of the oldest and most versatile construction materials used to favor access and transit for vehicles and individuals. In this context, as well as other sectors, civil construction has also undergone transformations that drive not only economic growth, but also the improvement of the human being's quality of life. Because the use of paving is essential, in addition to the demand on the country's highways, seeking to improve the asphalt along with the need to be sustainable, ways to seek solutions to reduce economic and environmental problems and increase the useful life of the highway have emerged. With this in mind, the use of the asphalt pavement was born with the addition of the discarded rubber from tires that are no longer usable, in which the rubber will be transformed as part of the aggregates of the asphalt pavement, correctly and consciously disposing of it. In this way, the arctic in question aims to analyze, from a theoretical point of view, the feasibility of using rubber asphalt as an alternative to conventional asphalt, raising concepts, advantages and applications. The traditional asphalt mix, also known as conventional pavement, generates a high cost for both composition and construction as well as maintenance, for this purpose, the solid waste dispensed in the environment, being destined for recycling, through this process of inclusion of this aggregate in the asphalt mix, thus generating public health benefits.
Keywords: Aggregate. Eraser. Asphalt paving.
1 INTRODUÇÃO
Existem registros da utilização da pavimentação pelo homem na construção das pirâmides no Egito (2600-2400 a. C.) umas das mais antigas estradas pavimentadas e não destinada a veículos com rodas, através da construção de vias como se fossem lajes colocadas juntas umas das outras, nesse contexto, o assfalto no pavimento é um dos mais antigos e versateis materiais de construção usados pelo homem (BERNUCCI, 2008).
O asfalto em uso na pavimentação tem como principio efeito ligante e betuminoso que deriva do petróleo e que age como um adesivo térmico viscoso e com plásticidade, resistente a água e pouco reativo em oposição a agentes químicos. No Brasil utiliza-se a título cimento asfáltico de petróleo para constituir este produto semi-sólido as variações de temperaura baixas ou altas, e que se enquadra em determinadas temperaturas estabelcidas.
Devido a necessidade de aliar as questões sociais às da natureza em virtude do consumo de recursos naturais renováveis e não renováveis e a evolução e transformação imposta á construção no decorrer dos anos surgiram diversas versões alternativas, econômicas ou ecológicas na execução da pavimentação asfáltica.
Pensando nisso, com o intuito de buscar melhoria na composição do asfalto, reduzir o descarte indevido de pneus sem uso e velhos no meio ambiente, muitas empresas no Brasil
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.19533-19544 apr. 2020. ISSN 2525-8761 vêm desenvolvendo tecnologia para a incorporação deste uso, no pavimento de asfalto, visto que é questão importante citar, a durabilidade e custo reduzido na manutenção.
2 OBJETIVOS
Analisar, sob uma visão teórica, a viabilidade da utilização do asfalto-borracha como alternativa ao asfalto convencional, levantando conceitos, vantagens e aplicações.
3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
O artigo em questão foi realizado através da comparação entre o asfalto-borracha e o asfalto convencional buscando explicações dos fatos através de suas semelhanças e diferenças possibilitando o comparativo proposto nesse estudo.
Desta forma, para oferecer embasamento teórico para o estudo foi realizado o levantamento de todo o material didático necessário através da pesquisa bibliográfica que apontou conceitos com diferentes autores possibilitando o comparativo. Segundo Chiara e et al. (2008) a pesquisa bibliográfica tem o intuito de levantar um conhecimento disponível sobre teorias, a fim de analisar, produzir ou explicar um objeto sendo investigado. Além da pesquisa bibliográfica foi utilizado também, como o levantamento complementar, informações através da internet.
A seguir são apresentados alguns conceitos levantados através da pesquisa.
3.1 PAVIMENTAÇÃO
Em obras de engenharia civil como construções de rodovias, aeroportos, ruas, etc, a superestrutura é constituída por um sistema de camadas de espessuras finitas, assente sobre o terreno de fundação, considerado como semi espaço infinito e designado como subleito (SENÇO, 1997).
Segundo SANTANA (1993), o pavimento é uma estrutura construída sobre a superfície obtida pelos serviços de terraplanagem com a função principal de fornecer ao usuário segurança e conforto, que devem ser conseguidos sob o ponto de vista da engenharia, isto é, com a máxima qualidade e o mínimo custo.
Para SOUZA (1980), pavimento é uma estrutura construída após a terraplanagem por meio de camadas de vários materiais de diferentes características de resistência e deformabilidade. Esta estrutura assim constituída apresenta um elevado grau de complexidade no que se refere ao cálculo das tensões e deformações.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.19533-19544 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Logo, a qualidade dos pavimentos é bastante influenciada pelo tipo de revestimento e materiais utilizados. A busca de novas alternativas para a construção civil é imperativa, dada à escassez de materiais naturais e ao aumento de custos dos materiais de construção.
3.2 ASFALTO
Segundo Bernucci et al. (2008, p. 26) “O asfalto utilizado em pavimentação é um ligante betuminoso que provém da destilação do petróleo e que tem a propriedade de ser um adesivo termoviscoplástico, impermeável à água e pouco reativo.” É comum a utilização cimento asfáltico de petróleo (CAP) para designar o asfalto quando está em seu estado semissólido.
Esse componente trata-se de uma “mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo de forma natural ou pordestilação, cujo principal componente é o betume, podendo conter ainda outros materiais, como oxigênio, nitrogênio e enxofre, em pequena proporção” (BERNUCCI ET AL., 2008, p. 25)
3.3 CLASSIFICAÇÃO
O DNIT classifica os revestimentos asfálticos em seu manual. (Figura 1):
Figura 1 – tipos de pavimentos
Fonte: Manual de Pavimentação DNIT (2006)
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.19533-19544 apr. 2020. ISSN 2525-8761 3.4 USINAGEM DE MISTURAS
A combinação de agregados e ligante são realizadas em usina estacionária e transportada sucessivamente por camião para o local de aplicação, no qual será lançada por equipamento adequado. Posteriormente é compactada, até atingir um nível de condensação análogo que resulte numa estrutura estável e robusto. São divididas em dois modos quente ou fria e subdividas pela granulometria do agregado empregado. Para esta usinagem de misturas utiliza-se a Usina Descontínuas ou Gravimétrica. Sua produção é descontínua de acordo com o peso.
3.4.1 Usinagem de Misturas a frio.
De acordo com a NORMA DNIT 153 - Pavimentação asfáltica – Pré- misturado a frio com emulsão catiônica convencional – Especificação de serviço (2010) a usinagem de misturas a frio com emulsão asfáltica convencional, consiste na mistura executada à temperatura ambiente, em usina apropriada, composta de agregado mineral graduado, material de enchimento e emulsão asfáltica, para espalhamento e compressão a frio.
Os benefícios da utilização desse tipo de mistura, que somada com emulsão modificada por polímero associada de aglomerados, emulsão asfáltica modificada por polímero material de enchimento, água e aditivos, são várias, entre elas: fabricação e energia à temperatura local, reduzindo o uso de combustíveis: alta trabalhabilidade devido ao estado fluido do ligante à temperatura ambiente.
Esse micro revestimento é caracterizado como evolução da lama asfáltica, a qual utiliza de polímeros para modificar a emulsão, tendo o intuito de aumentar a vida útil desta camada.
3.4.2 MISTURAS NÃO USINADAS
Segundo Bernucci et. al. (2008) as misturas não usinadas trata-se de um procedimento superficial onde se utiliza de agregado e ligante, sem mistura prévia, onde é realizado a compactação e a adesão dos constituintes apenas após esse processo.
3.4.3 Usinagem de misturas a quente
Já as misturas usinadas a quente NORMA DNIT 032 - Pavimentos flexíveis – Areia-Asfalto a quente – Especificação de serviço (2005) é a mistura executada a quente em usina apropriada, com características específicas, composta de areia (agregado miúdo), material de enchimento (filer) se necessário, e cimento asfáltico espalhado e compactado a quente.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.19533-19544 apr. 2020. ISSN 2525-8761 3.5 CONCRETO BETUMINOSO USINADO A QUENTE - CBUQ
De acordo com a NORMA DNIT 031 - ES DNIT - Pavimentos flexíveis - Concreto asfáltico - Especificação de serviço (2006) O CBUQ (concreto betuminoso usinado a quente) ou CAUQ (concreto asfáltico usinado a quente) trata-se de uma mistura executada a quente, em usina apropriada, com características específicas, composta de agregado graduado, material de enchimento e cimento asfáltico, espalhada e compactada a quente.
É o mais utilizado entre as misturas, devido a sua capacidade ligante, mais resistente as intempéries, e carga, resistindo e suportando as condições exigidas para a pavimentação.
3.6 CONCRETO USINADO A QUENTE COM ADIÇÃO DE BORRACHA: ASFALTO-BORRACHA
Segundo Bernucci et al. (2008) o asfalto-borracha apresenta em sua composição pneus sem utilidades, e que para obtenção de tal material pode ser reciclado e preparado para ser incorporado a ligantes asfálticos utilizado no processo de pavimentação, ou seja, trata-se de um asfalto modificado por borracha moída de pneus. Segundo Bernucci et al. (2008, p. 75)
Uma forma alternativa de se incorporar os benefícios de um polímero ao ligante asfáltico, e ao mesmo tempo reduzir problemas ambientais, é utilizar a borracha de pneus inservíveis em misturas asfálticas. Os pneus inservíveis são problemas para a sociedade e sua utilização em pavimentação tem sido uma das técnicas mais utilizadas em todo o mundo porque se emprega grande volume desse resíduo com melhorias para as misturas asfálticas sob vários aspectos.
Esse tipo de asfalto é aplicado por equipamentos convencionais de pavimentação e dentre suas vantagens estão:
Alta elasticidade;
Alta resistência ao envelhecimento; Alta coesividade;
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3.6.1 História do Asfalto-borracha
A utilização do asfalto borracha surgiu nos anos 40 diante da produção de produto utilizando material borracha pela Companhia de Reciclagem de Borracha, U.S. Ruber Reclaiming Company (WICKBOLT, 2005).
Buscando uma maneira mais eficiente de reutilizar pneus descartados, o norte-americano
Charles H. Maccdonald, acrescentou borracha moída ao asfalto, dando origem ao asfalto borracha em 1963. O produto apresentou-se 40% melhor e robusto que o asfalto comum e tem muitos benefícios, entre eles podemos citar maior conforto, maior atrito, e quanto ao som emitido pelos contatos dos pneus com o pavimento também diminui.
Os estudos tinham como foco a utilização da borracha como meio de aprimorar e melhorar as qualidades do asfalto comum. (GRECA ASFALTOS, 2011).
No Brasil, a iniciação ocorreu no ano de 2001 onde o Rio Grande do Sul foi a primeira região a aplicar tal técnica, na Rodovia BR-116 a qual teve aproximadamente 16 km de rodovia recapiada com a utilização de borracha na composição do asfalto. Após isso, o asfalto borracha foi utilizado em obras no Sudeste, sendo no Rio e São Paulo, no Nordeste também houve trechos pavimentados com a mistura.
A produção do asfalto- borracha, pode ser executada e levada para o local de aplicação do pavimento no trecho, na qual ocorre a mistura com os agregados. Essa etapa é conhecida terminal blend. A borracha de pneus já triturada, trabalhada para ser um agregado com sua granulometria adequada para fazer parte da mistura é adicionada em forma de pó a um reator de mistura. Após ser concluída esse momento o asfalto-borracha estará em condições de ser transportado desde a usina até a parte de aplicação em campo (PINTO, 2018).
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 FABRICAÇÃO DO ASFALTO-BORRACHA
Em relação a reutilização de pneus que que seriam descartados ao meio ambiente os métodos de incorporação da borracha triturada de pneus às misturas asfálticas podem ser por processo úmido ou seco. Segundo Bernucci et al. (2008, p. 76) “no processo úmido, a borracha finamente triturada é adicionada ao CAP aquecido, produzindo ligante modificado, que tem sido denominado de asfalto-borracha (asphalt, em inglês).”
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.19533-19544 apr. 2020. ISSN 2525-8761 Figura 2 - Esquema de fabricação do asfalto-borracha pelo processo úmido.
Fonte: Bernucci et al. (2008, p. 76)
Já no processo seco, segundo Bernucci et al. (2008, p. 78)
A borracha triturada entra como parte do agregado pétreo da mistura e juntamente com o ligante asfáltico dá origem ao produto “agregado-borracha” ou concreto asfáltico modificado com adição de borracha (RUMAC – rubber modified asphalt concrete). A mistura modificada com adição de borracha via seca só deve ser utilizada em misturas asfálticas a quente (concreto asfáltico convencional ou com granulometria especial descontínua – gap-graded, por exemplo), não devendo ser usada em misturas a frio.
4.2 VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DO ASFALTO BORRACHA
Para a fabricação do asfalto borracha, há 3 formas: o processamento seco, úmido e as variações do úmido chamados de ponta blend e continuous blend. No processamento seco, a inclusão da borracha acontece ao longo da composição asfáltica, nas próprias usinas. (MARTINS, 2004).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.19533-19544 apr. 2020. ISSN 2525-8761 No processamento úmido, a borracha é adicionada ao ligante. Neste instante acontece a mudança das qualidades da borracha, como a flexibilidade, que pode ajudar para o crescimento da resistência à exaustão de misturas químicas e serão incorporadas ao asfalto comum, como agentes antioxidantes, que são capazes de cortar com grande relevância o envelhecimento da massa asfáltica e reforçar a resistência à atuação química de óleos e combustíveis (SPECHT, 2004).
No processamento úmido, o ligante asfáltico é abrasado a altas temperaturas aproximadamente 180 graus, sendo conduzido posteriormente para um reservatório misto adequado no qual acontece a adicionamento da borracha granulada ao asfalto comum anteriormente abrasado.
Em maior parte, o processamento de ação entre o ligante asfáltico e a borracha granulada acontece em um tempo de uma a quatro horas. Este processamento de combinação é facilitado pela atuação de um aparelho manual, frequentemente utiliza uma palheta giratória horizontal, introduzindo no reservatório misto.
O processamento de modificação do ligante depende de elementos como massa da parte da borracha, temperatura de reação, tipo de CAP, equivalência, CAP x BORRACHA entre outros elementos (CORDEIRO; PINTO, 2017).
A fabricação do asfalto borracha pode similarmente ser realizada e transportada para a fábrica de asfalto, na qual será realizada de forma mista dos componentes com os agregados.
Essa tecnologia é denominada ponta blend. A borracha reciclada de pneus é adicionada em pó a um reator para tornar mista, no qual a digestão da borracha é quase concluída. Depois o asfalto borracha estará condições de ser conduzido para a fábrica de asfalto.
O processamento ponta blend leva a fabricação de asfalto borracha estocável ou semiestocável. Para este processamento, são importantes equipamentos específicos e adaptações para reparar às peculiaridades do produto, especialmente nas atividades de transporte e estocagem do ligante na fábrica de asfalto (DIAS, 2014).
O asfalto borracha é sugestionado pelo tempo de digestão. Em grandes períodos de estocagem, pode acontecer a deterioração da borracha, fazendo com que o asfalto borracha perca suas qualidades (CORDEIRO; PINTO 2018). Relativo ao tempo de reação, pode-se colocar os apontamentos de Takallou e Sainton (1992), a qual afirmam que, depois de certo tempo de digestão, acontece uma alteração na viscosidade do ligante ampliado, pela borracha. Essa alteração leva a julgar que, depois de certo tempo, o ligante abrasado a altas temperaturas tende a se deteriorar.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.4,p.19533-19544 apr. 2020. ISSN 2525-8761 4.3 ANÁLISE DE CUSTO E APLICAÇÃO DO CBUQ BORRACHA
De acordo com informações disponibilizadas no site da empresa Greca. Ao longo do mês de maio de 2003, foram construídas duas pistas experimentais: uma com asfalto comum CAP 20 e outra com asfalto borracha. Nestes testes dois tipos de cobertura, para realizar testes e conferir os resultados em tempo limitado. Foi aplicado a técnica de ensaios acelerados com o emprego do simulador de trânsito da DAER/UFGRS3.
O estudo foi acompanhado pelos parceiros conveniados: UFRGS, Consórcio Univias, e Greca Asfaltos e as conclusões: Os resultados experimentais foram alcançados por meio da requisição das estruturas com o simulador de trânsito, que mostraram que o recapeamento em cimento asfáltico com o ligante alterado com a borracha (AB) teve um comportamento bastante superior ao recapeamento com asfalto comum (AC).
A quantificação da durabilidade de um recapeamento em AB e a durabilidade preço, em um recapeamento AC, apareciam os trincados depois de 98000 ciclos de carregamento no cerne de 190 tf, enquanto que no recapeamento com AB, as trincas eram somente superficiais só depois de 123.000 ciclos do mesmo carregamento.
A parte experimental do estudo foi encerrada em marco de 205, aos 523.000 ciclos de carregamento, e o nível de trincas da pista com AB também era bastante baixo e inferior ao nível de trincas da pista com AC. Informações (GRECA Asfaltos, 2016)
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
De acordo com os resultados dos estudos obtidos através da pesquisa, a confirmação quanto ao custo benefício, o asfalto borracha apresentou também menor nível som em relação ao atrito dos pneus e via com AB.
Quanto a questão ambiental também se mostrou bem eficiente, solucionando o problema gerado com os descartes inadequados de pneus no meio ambiente.
Outro fato importante necessário salientar, além dos já citados aqui, gostaria de chamar a atenção para a questão da durabilidade e resistência, que foi consideravelmente evidenciada.
REFERÊNCIAS
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