TRANSPORTES E OBRAS DE TERRA

Movimento de Terra e Pavimentação

NOTAS DE AULA – Projeto de Pavimento

Prof. Edson de Moura

Aula 02 – Tipos de misturas asfálticas – noções básicas

2011

TIPOS DE MISTURAS ASFÁLTICAS – Noções Básicas Na maioria dos pavimentos brasileiros usa-se como revestimento: uma mistura de agregados minerais de vários tamanhos e várias fontes com ligantes asfálticos, que de forma adequadamente proporcionada e processada garantam ao pavimento executado os requisitos de:

• impermeabilidade, flexibilidade, estabilidade, durabilidade, resistência à derrapagem, resistência à fadiga e resistência à fratura na tração térmica, de acordo com o clima e o tráfego previstos para o local.

Os requisitos técnicos e de qualidade de um pavimento asfáltico serão atendidos com um projeto adequado de estrutura do pavimento; com projeto de dosagem da mistura asfáltica compatível com as outras camadas escolhidas. Esta dosagem passa: pela escolha adequada de materiais dentro dos requisitos comentados em aulas anteriores, proporcionados de forma a atenderem padrões e critérios pré-estabelecidos de comportamento mecânico e desempenho. Nos casos mais comuns, até um determinado volume de tráfego, um revestimento asfáltico de um pavimento novo pode ser composto por um único tipo de mistura asfáltica. Neste caso esta mistura pode se distinguir:

• quanto ao local de fabricação, como obtida em usina específica (misturas usinadas) ou preparada na própria pista (tratamentos superficiais);

• quanto à temperatura de misturação: misturas a quente (uso de CAP) ou a frio (uso de EAP);as misturas usinadas ainda podem ser separadas, quanto à composição granulométrica, em densas ou abertas ou descontínuas.

Em casos de recomposição da capacidade estrutural ou funcional, além destes tipos descritos, é possível o uso de outros tipos de misturas asfálticas que se processam em usinas móveis especiais, que promovem a mistura agregado-ligantes imediatamente antes da colocação no pavimento, podendo ser separadas em:

• misturas novas relativamente fluidas (lama asfáltica e microrrevestimento); e • misturas recicladas com uso de fresadoras – recicladoras.

Os tipos de revestimentos asfálticos pode-se dividir em dois grupos, em misturas usinadas e fabricadas na pista. Misturas asfálticas Usinadas Das misturas usinadas temos ainda uma subdivisão em misturas a quente e as misturas a frio:

• densas: concreto asfáltico, areia-asfalto, pré-misturado a frio; • descontínuas: SMA, porosa, “gap-graded”.

Misturas asfálticas fabricadas na pista:

• tratamentos superficiais por penetração. • Microrrevestimentos. • Lama asfáltica. • Misturas recicladas:

Usina Gravimétrica Aplicação de CA

Aplicação de CA Compactação de CA – rolo chapa

Compactação de CA – rolo de pneu Espalhamento de PMQ na pista

PMQ após usinagem Mistura Asfáltica à Frio - Aplicação

Micro revestimento asfáltico Recicladora in situ Uso de Ligantes Asfálticos no Mundo

31% CAP com aditivos

9% CAP especiais

60% CAP modificado

96% CAP

convencional 4% CAP não convencional

7% asfalto borracha

78% elastomérico

13% plastomérico

2% outros

Comparação de Granulometria

Aberto Descontínuo Denso

Mistura Densa – Concreto asfáltico Corpo-de-prova de laboratório

Mistura Aberta – camada porosa de atrito corpo-de-prova de pista

Aplicação de CA Camada Porosa de Atrito sobre CA SMA – uso de faixa granulométrica descontínua, porém de mistura densa, e CAP modificado por

polímero. CPA – so de faixa granulométrica aberta e CAP modificado por polímero; alto volume de vazios para

proporcionar alta permeabilidade. Descontínua densa “gap- graded” – faixa granulométrica especial que resulta em textura aberta ou

rugosa, que tem sido utilizada comumente com asfalto –borracha. SMA - Stone Matrix Asphalt - (Matriz Pétrea Asfáltica)

• Definição e princípio de funcionamento:

• Mistura de graduação descontínua, densa, a quente; • Grande proporção de agregado graúdo (≥ 70%); • Esqueleto mineral responsável pelo contato grão/grão (resistência e dissipação do

carregamento); • Formação do mástique asfáltico (durabilidade): ligante asfáltico + fíler + finos minerais (fração

areia) + fibras. Detalhe do esqueleto mineral da mistura SMA

mástique asfáltico: ligante asfáltico + fíler + finos minerais + fibras

agregados graúdos

Matriz Pétrea

fíler Fração

+ areia + asfalto

Mástique

++

SMA

Apud Horst Erdlen, 2004

Fibras

Comparação de Materiais SMA versus CA Exemplo de Composição Granulométrica

SMA Via Anchieta D 0/11S Algumas Aplicações da Mistura Asfáltica SMA

1. Vias com alta freqüência de caminhões; 2. Interseções; 3. Em áreas de carregamento e descarregamento de cargas; 4. Em rampas, pontes, paradas de ônibus, faixas de ônibus; 5. Pistas de aeroporto; 6. Estacionamentos; 7. Portos.

Alemanha: Uso de SMA em Pátios de Portos

SMA Aeroporto Frankfurt

SMA Autódromo de Silvestone Características de Desempenho da Mistura Asfáltica SMA

1. Boa estabilidade a elevadas temperaturas; 2. Boa flexibilidade a baixas temperaturas; 3. Elevada resistência ao desgaste; 4. Elevada adesividade entre os agregados minerais e o ligante; 5. Boa resistência a derrapagem devido à macrotextura da superfície de rolamento; 6. Redução do “spray” ou borrifo de água; 7. Redução do nível de ruído.

Exemplo de Redução de “Spray”

Exemplo de Redução de “Spray”

e Reflexão dos faróis

Exemplo de Faixa Granulométrica Típica de Mistura Usinada Descontínua tipo SMA

Comparação entre Curvas Granulométricas de Três Tipos de Misturas Usinadas

Camada Porosa de Atrito - Concreto Asfáltico Drenante

� Reduz o risco de hidroplanagem ou aquaplanagem; � Aumenta a aderência do pneu/pavimento; � Reduz as distâncias de frenagem sob chuva; � Reduz os níveis de ruído do tráfego;

� Aumenta a segurança, reduzindo o número de acidentes; � Diminui o spray ou cortina de água durante chuvas.

Aumento da distância de visibilidade e diminuição da cortina de água

Pista de pouso do Aeroporto Santos Dumont - Rio de Janeiro

Efeito da Camada Porosa de Atrito na Aderência Pneu/Pavimento

Comparação do Coeficiente de Atrito Longitudinal dos concretos asfálticos Drenantes e Denso

(BONNOT, 1997) Faixas Granulométricas de CPA

1. DIRENG – Infraero – espessura 2,0 cm; 2. FHWA – Federal Highway Administration EUA – espessura 1,3 a 2,5 cm; 3. FAA – espessura 2,0 cm; 4. Espanha P-10 – espessura 3,0 a 4,0 cm;

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Peneiras3/4" 100 100

1/2" 100 100 100 100 75 a 100 100 70 a 100 100 1003/8" 80 a 100 95 a 100 80 a 100 80 a 90 60 a 80 70 a 90 50 a 80 75 a 90 70 a 90

Nº 4 20 a 40 30 a 50 25 a 70 40 a 50 32 a 46 15 a 30 18 a 30 25 a 50 20 a 40N° 8 12 a 20 5 a 15 12 a 20 10 a 18 10 a 18 10 a 22 10 a 22 5 a 15 5 a 20

Nº 30 8 a 14 6 a 12 6 a 12 6 a 13 6 a 13Nº 80 2 a 8

Nº 200 3 a 5 2 a 5 3 a 9 3 a 6 3 a 6 3 a 6 3 a 6 2 a 5 0 a 4

0

0,

0,

0,

0,

0,

0,

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Coeficiente de atrito longitudinal

Velocidade (km/h)

Concreto drenante 0/10

Concreto denso 0/10

( Tráfego: de 1 a 5 milhões de caminhões pesados)

5. Espanha P-12 – espessura 3,0 a 4,0 cm; 6. Espanha PA-10 – espessura 4,0 cm 7. Espanha PA-12 – espessura 4,0 cm 8. África do Sul – espessura 1,9 a 2,5 cm; 9. faixa TSU – Dersa – Brasil.

Especificações para Faixas Granulométricas CPA-DNIT

Camada Porosa de Atrito Aeroporto Santos Dumont (1998) GAP-GRADED - MISTURA ASFÁLTICA DESCONTÍNUA GAP GRADED/CALTRANS com Asfalto Borracha: Mistura Descontínua amplamente utilizada na Califórnia em serviços de pavimentação com Asfalto-Borracha. No Brasil, essa mistura com Asfalto-Borracha, já foi utilizada por várias concessionárias, destacando a Ecovias com extensa e bem sucedida obra no sistema Anchieta/Imigrantes. Definição

Peneira de malha quadrada Percentagem passando, em peso (faixas)

ABNT Abertura,

mm I II III IV V

Tolerância

na curva

de projeto

(%)

¾” 19,0 - - - - 100 -

½” 12,5 100 100 100 100 70-100 ±7

3/8” 9,5 80-100 70-100 80-90 70-90 50-80 ±7

No. 4 4,8 20-40 20-40 40-50 15-30 18-30 ±5

No. 10 2,0 12-20 5-20 10-18 10-22 10-22 ±5

No. 40 0,42 8-14 - 6-12 6-13 6-13 ±5

No. 80 0,18 - 2-8 - - - ±3

No. 200 0,075 3-5 0-4 3-6 3-6 3-6 ±2

Ligante modificado por

polímero, % 4,0 – 6,0 ±0,3

Espessura da camada acabada

(cm) 3,0 < 4,0

Volume de vazios, % 18-25

Ensaio Cântabro, % máx. 25

Resistência à tração por

compressão diametral, a 25°C,

MPa, mín.

0,55

Mistura executada a quente em usina apropriada, constituída de agregado graúdo, agregado miúdo, material de enchimento (fíler) em granulometria descontínua e ligante asfáltico modificado por borracha moída de pneus, devendo ser espalhada e compactada a quente. Finalidade Obtenção de camada de alta resistência à deformação permanente e melhoria das condições de aderência em pista molhada. Agregados Graúdo: pedra, escória outro material indicado nas Especificações Complementares. Miúdo: areia, pó de pedra ou mistura de ambos. Material de enchimento (fíler) Cimento Portland, cal extinta, pó calcário, etc.

Peneira n. 40 n. 80

n. 200

% Mínima, passando 100 95 65

Ligante asfáltico utilizado é o ligante modificado por borracha moída de pneus Utiliza-se melhoradores de adesividade quando não há boa adesividade entre o par ligante/agregado. Distribuição Granulométrica utilizada pela Concessionária Ecovias Caminho do Mar - PR

Pol ( mm ) L. Inferior L. Superior

3/4" 19,10 100,00 100,00 100,001/2" 12,70 97,73 90,00 100,003/8" 9,50 83,30 78,00 92,00n.º4 4,80 39,47 28,00 42,00n.º8 2,38 19,93 15,00 25,00n.º30 0,59 12,93 10,00 20,00n.º50 0,30 9,83 7,00 15,00n.º100 0,15 6,79 4,50 10,00n.º200 0,07 4,69 2,00 7,00

TotalCALTRANS - GAP GRADEDPeneira

Faixas do Gap-graded

Exemplo de resultados

Gap-graded – camada acabada

Especificações Especificações

Resultados mínimo máximo Resultados mínimo máximoTeor % 6,2% 5,9% 6,5% 6,4% 6,1% 6,7%D (g/cm3) 2,412 - - 2,401 - -d ( g/cm³ ) 2,283 - - 2,300 - -Vv % 5,34 4,00 6,00 4,21 3,00 5,00RBV % 71,99 65,00 80,00 76,45 70,00 82,00Estabilidade (Kgf) 861,02 500,00 - 936,73 500,00 -Fluência (mm) 3,37 2,00 4,00 2,90 2,00 4,00VAM % 19,09 15,00 - 18,00 15,00 -RTCD (Kgf/cm2) 9,83 - - 9,53 - -

GAP GRADED FAIXA DESCONTÍNUA GRECA

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

0,0 0,1 1,0 10,0 100,0

Peneiras (Pol)

% Passando

M istura M ínima M áxima M édia da Faixa

Tratamentos Superficiais Aplicação de ligantes asfálticos e agregados sem mistura prévia na pista, com posterior compactação, que promove o recobrimento parcial e a adesão entre agregados e ligantes. Podem ser: TS – tratamento superficial simples TSD - tratamento superficial duplo TST - tratamento superficial triplo TAP - tratamento superficial de condição particular contra pó

Processo de aplicação Seção transversal típica de pavimento rodoviário (Coelho, 2007)

Tratamento superficial (TSS ou TSD)

3

%

3,2

0 3,2

0 1,2

0 1,2

0 0,4

0 0,4

0 3:

2 2:

3

3

%

Imprimação impermeabilizante

Base de SAFL

Reforço do subleito

Melhoria do subleito

São incluídos na família dos Tratamentos Superficiais:

� Capa selante: selagem de um revestimento betuminoso por espalhamento de ligante betuminoso, com ou sem cobertura de agregado miúdo. Freqüentemente usada como última camada em tratamento superficial múltiplo.

� Tratamento superficial primário: TAP (anti-pó) de estradas de terra ou de revestimento primário, por espalhamento de ligante de baixa viscosidade, com cobertura de agregado miúdo.

� Lama asfáltica: capa selante por argamassa pré-misturada. � Macadame betuminoso por penetração direta: espalha-se primeiro o agregado e depois o ligante

betuminoso. Inicia-se pela aplicação do agregado mais graúdo.

Anti-pó

Principais funções do Tratamento Superficial: � Proporcionar uma camada de rolamento de pequena espessura, porém, de alta resistência contra

desgaste; � Impermeabilizar o pavimento; � Proteger a infra-estrutura do pavimento; � Proporcionar um revestimento anti-derrapante; � Proporcionar um revestimento de alta flexibilidade que possa acompanhar deformações

relativamente grandes da infra-estrutura. � Devido a sua pequena espessura:

não aumenta substancialmente a resistência estrutural do pavimento; não corrige irregularidades (longitudinais ou transversais) da pista. Lama asfáltica: mistura fluida de EAP e agregado miúdo utilizada para recuperação funcional de

pavimentos deteriorados ou como capa selante de TS. microrrevestimento: mistura fluida de emulsão asfáltica modificada por polímero e processada em

usina especial móvel. Utilizada em:

Misturas in situ especiais

Processo de reutilização de misturas asfálticas envelhecidas e deterioradas para produção de novas misturas, aproveitando os agregados e ligantes remanescentes, através de fresagem, com acréscimo de agentes rejuvenescedores, espuma de asfalto, CAP ou EAP novos, quando necessários.

� a quente = CAP, AR e fresados aquecidos; � a frio = EAP, ARE e fresados a temperatura ambiente; � usina = a quente ou a frio ⇒ o fresado é levado para a usina; � in situ = a quente ou a frio ⇒ o fresado é misturado com ligante no próprio local do corte; � in situ com espuma de asfalto ⇒ podem ser incorporados revestimento antigo e parte da base,

com ou sem adição de ligantes hidráulicos.

Fresagem Reciclagem - conjunto: Caminhão de ligante, fresadora recicladora e rolo compactador

Reciclagem com asfalto espuma - Compactação final