INFLUÊNCIA DA REDUÇÃO DAS TEMPERATURAS DE USINAGEM E DE

COMPACTAÇÃO NO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE MISTURAS

ASFÁLTICAS

Nelson Wargha Filho DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes

Jorge Barbosa Soares

Verônica Teixeira Franco Castelo Branco

Sandra de Aguiar Soares Laboratório de Mecânica dos Pavimentos – Departamento de Engenharia de Transportes

Universidade Federal do Ceará

RESUMO

A redução das temperaturas de usinagem e de compactação de misturas asfálticas é considerada uma alternativa na

produção de revestimentos asfálticos. Diversas tecnologias são utilizadas na produção dessas misturas denominadas

usualmente de misturas asfálticas mornas (MAMs). O objetivo desta pesquisa é comparar algumas destas tecnologias

(MAMs) com uma mistura asfáltica convencional (controle). Dois tipos de misturas foram produzidas modificando-se

o CAP 50-70 original com aditivos distintos (surfactante e cera de carnaúba). A definição da temperatura de

compactação se deu pelos parâmetros CDI e TDIm. Para avaliar o efeito da redução de temperatura e a influência dos

aditivos no comportamento das misturas, realizaram-se ensaios mecânicos constatando-se que embora diferenças nos

resultados tenham ocorrido, as misturas apresentaram-se de forma adequada. Constatou-se também que a mistura com

CAP modificado com cera apresentou maior resistência à deformação permanente que a mistura convencional.

Palavras–chave: Misturas Asfálticas Mornas, Aditivos, Cera de Carnaúba

ABSTRACT

The reduction in mixing and compaction temperatures of asphalt mixtures is considered an alternative for the

production of asphalt pavements. Several technologies are used in the production of these mixtures usually denoted

warm mix asphalt (WMA). This research aimed to compare some of these technologies with a conventional hot mix

asphalt without any modifier (Control mix). Two additional mixtures were produced by modifying the original AC

50-70 with two different additives (surfactant and carnauba wax). The compaction temperature was determined based

on the parameters CDI and TDIm. To evaluate the effect of temperature reduction of the different additives in the

mixture behavior, the investigated mixtures were subjected to mechanical tests noting that although differences in the

results occurred, the mixtures were presented appropriately. It was also found that the mixture modified with

carnauba wax showed higher permanent deformation resistance than the conventional mixture

Keywords: Warm Mix Asphalt, Additives, Carnauba Wax

1. INTRODUÇÃO

Estudos visando uma maior durabilidade das misturas asfálticas e/ou a mitigação de danos ao

meio ambiente têm impulsionado a elaboração de diversas técnicas e/ou produtos com o intuito de

reduzir as temperaturas de produção/compactação destes materiais. Neste contexto, surgiram as

chamadas Misturas Asfálticas Mornas (MAMs) ou warm mix asphalt (WMA) como são

conhecidos internacionalmente esses materiais. A tecnologia de MAM foi inicialmente

desenvolvida na Europa (Chowdhury e Button, 2008) onde a restrição com relação à emissão de

gases poluentes gerou a necessidade de redução das temperaturas de processamento destas

misturas, tendo posteriormente despertado o interesse de grupos de pesquisa em diversos países.

Verifica-se no Brasil a elaboração de algumas pesquisas relacionadas ao tema, tais como: Sousa

Filho (2006), Ceratti (2007), Otto (2009), Cavalcanti (2010), Motta (2011), Budny (2012), Feitosa

et al. (2012), Leite et al. (2012), Oliveira (2013), Wargha (2013).

Apesar de inúmeras experiências de campo executadas nos Estados Unidos, havia até

recentemente uma carência de um procedimento formal para a produção das misturas asfálticas

mornas. Este fato poderia retardar a utilização deste tipo de mistura e assim, em 2011, foi

apresentado pelo National Cooperative Highway Research Program (NCHRP), o relatório

NCHRP 691 – Mix Design Pratices for Warm Mix Asphalt com o objetivo de desenvolver um

método para dosagem e para avaliação de misturas asfálticas mornas. Algumas das preocupações

em relação à MAM estão ligadas à resistência a deformação permanente e ao dano por umidade

induzida. Outro ponto a ponderar, refere-se à definição da amplitude de redução das temperaturas

a ser utilizada tanto no processo de usinagem quanto na compactação desses materiais. De acordo

com o referido relatório a determinação das temperaturas de usinagem e de compactação pela

curva viscosidade versus temperatura nos ligantes asfálticos modificados nem sempre é adequada

uma vez que muitos aditivos não alteram essa propriedade. Em algumas pesquisas a redução das

temperaturas é adotada em relação à temperatura utilizada na mistura convencional, enquanto

outros correlacionam a temperatura ao grau de envolvimento do agregado pelo ligante, ou ao

Volume de vazios (Vv) da mistura asfáltica. Há outras pesquisas que verificam a

compactabilidade ou a trabalhabilidade para definir a redução da temperatura a ser utilizada no

processo de usinagem ou de compactação das misturas mornas (Ferreira, 2009). O objetivo geral

da presente pesquisa foi comparar duas técnicas diferentes de produção de misturas asfálticas

mornas, com aquela utilizada para uma mistura asfáltica produzida de forma convencional (sem a

inserção de aditivos e/ou modificação de temperatura de produção/compactação), contribuindo

assim para a disseminação de maior conhecimento sobre esses materiais.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Os benefícios possíveis em virtude do uso de novas tecnologias para a produção de misturas

asfálticas estão ligados, especialmente, à redução do consumo de energia, à redução na emissão de

gases de efeito estufa e à melhoria da saúde dos trabalhadores envolvidos na cadeia produtiva do

setor (Prowell, 2007). Em relação ao tema, Motta (2011) constatou reduções substanciais na

emissão de poluentes e no consumo de combustível usado para a secagem e o processo de mistura

dos insumos que compõem a massa asfáltica quando comparados com aos dados de uma mistura

asfáltica produzida de forma convencional. Uma avaliação da resistência à deformação

permanente em misturas contendo aditivos para misturas mornas foi feita por Zhao et al. (2011)

utilizando o equipamento asphalt pavement analyzer (APA). Estes citados pesquisadores

constataram que as misturas que continham aditivo químico apresentaram comportamento similar

com relação à resistência a deformação permanente se comparadas às misturas asfálticas

convencionais. As MAMs são basicamente produzidas a partir de três tecnologias distintas: (i)

formação de espuma; (ii) uso de aditivos surfactantes; (iii) uso de aditivos orgânicos/ceras.

A técnica da formação de espuma pode ser elaborada de diferentes maneiras. O objetivo da

mesma é fazer com que ocorra o intumescimento do ligante, provocado pela formação de espuma,

decorrente da interação entre a água (temperatura ambiente) e o CAP (quente). Esse processo irá

auxiliar no recobrimento do agregado e favorecer a trabalhabilidade da massa asfáltica, uma vez

que diminui a viscosidade do CAP, permitindo a redução da temperatura de usinagem e

facilitando a compactação em campo (Chowdhury e Button, 2008). Alguns métodos baseados

nesta técnica ocorrem pela inserção de: (i) zeólitas, (ii) água, (iii) ou agregado miúdo úmido.

A utilização dos aditivos surfactantes, de forma geral, não está relacionada a alteração da

viscosidade do ligante, mas a obtenção de um melhor envolvimento promovido pela interação que

ocorre entre o ligante asfáltico e o agregado, mesmo a temperaturas inferiores às normalmente

empregadas na produção de misturas asfálticas. Estes aditivos são conhecidos como agentes

ativos de superfície e possuem uma cabeça polar e uma cauda apolar. Diversos são os aditivos

pertencentes a esta classe, sendo, a partir do conhecimento dos autores do presente artigo, os

seguintes aditivos disponíveis no mercado nacional: Evotherm®, Rediset®, Cecabase® e

Gemul®.

Em relação às ceras, estes aditivos são mais conhecidos como fíleres inteligentes, por

promoverem uma redução da viscosidade do CAP na temperatura de produção e compactação das

misturas asfálticas e um aumento da viscosidade na temperatura de serviço do revestimento. O

Sasobit®, uma cera sintética proveniente da gaseificação do carvão, é um dos aditivos mais

empregados na produção de misturas asfálticas mornas. Uma cera natural proveniente da carnaúba

(Copernicia Prunifera) tem sido estudada como aditivo na preparação de misturas mornas (Feitosa,

2012; Leite, 2012; Wargha 2013). A carnaúba é uma palmeira nativa da região semiárida do

Nordeste brasileiro e tem um papel importante no equilíbrio ecológico regional, especialmente no

que se refere a conservação dos solos e a proteção dos rios contra a erosão e o assoreamento. É

encontrada em grande quantidade no estado do Ceará sendo considerada uma planta xerófila, ou

seja, capaz de resistir às secas. Para se adaptar ao clima, a carnaúba desenvolveu uma

característica peculiar: a produção da secreção da cera em grandes quantidades, como forma de

reduzir a transpiração foliar. A carnaúba tem inúmeras utilidades que vão desde o uso medicinal

(raiz), construção civil (madeira), alimentação humana e animal (fruto) até a produção de velas,

de polidores para automóveis, de equipamentos eletrônicos e outros (D’Alva, 2004).

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Nesta pesquisa foram utilizados agregados de 1/2” e de 3/8” de origem fonolítica e pó de pedra de

origem granítica. A cal hidratada (CH-I) foi usada como fíler com o intuito de fortalecer a

adesividade do ligante asfáltico com os agregados. Optou-se pela não utilização da areia em

virtude do arredondamento das partículas deste material que poderia comprometer à resistência a

deformação permanente das misturas asfálticas. A caracterização dos agregados foi realizada de

acordo com as especificações brasileiras. O CAP empregado é classificado por penetração como

CAP 50/70 e através das especificações Superpave com PG 70-22, tendo sido produzido na

Lubnor/Petrobras. Dois aditivos foram aplicados nas misturas asfálticas investigadas nesse estudo,

sendo um comercial e outro proveniente da folha da carnaúba. O primeiro é um surfactante

líquido e comercialmente conhecido como Gemul® e o segundo é uma cera de carnaúba sólida,

denominada Cera CT4, que foi macerada em um gral para facilitar a fusão do CAP com este

produto. Na busca de um melhor intertravamento entre os agregados utilizou-se a metodologia

Bailey para a elaboração da granulometria, a qual encontra-se representada na Figura 1.

A modificação do ligante com cada um dos aditivos utilizados foi realizada em um misturador de

alto cisalhamento a uma temperatura variando entre 130ºC e 132ºC e com velocidade de 1.400 a

1.500rpm. Os ligantes asfálticos modificados foram preparados: (i) com teor de 5,0% de cera e (ii)

com teor de 0,4% de Gemul®, ambas as proporções foram obtidas em relação ao peso do ligante

asfáltico. Para os ligantes (puro e modificados) foram realizados os seguintes ensaios de

caracterização: (i) penetração (DNIT ME - 155/2010); (ii) ponto de amolecimento (DNIT ME -

131/2010); (iii) adesividade ao ligante betuminoso (DNER - ME 078/1994); (iv) viscosidade com

o uso do viscosímetro rotacional Brookfield (ASTM 4402, 2007) e (v) envelhecimento de curto

prazo no RTFOT (Rolling Thin Film Oven Test) (ASTM 2872, 2004). Para os ligantes asfálticos

modificados, a temperatura de envelhecimento de curto prazo, prevista para 163ºC de acordo com

a ASTM 2872, foi alterada para 145ºC, sendo esta a mesma temperatura de aquecimento utilizada

para o CAP puro durante o ensaio do RTFOT para que fosse possível realizar a comparação entre

as amostras estudadas.

0

20

40

60

80

100

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

Pa

ssa

nte

(%

)

Abertura das Peneiras (mm)

Faixa C

Faixa de Projeto

Curva

GranulométricaProjeto

Pontos de Controle

Figura 1: Granulometria utilizada na confecção das misturas asfálticas estudadas

Para avaliação da adesividade realizou-se o ensaio proposto na norma DNER – ME 078/1994 que

verifica a capacidade dos agregados em permanecer recobertos pelo ligante após terem sido

imersos em água por 72 horas a uma temperatura de 40ºC. Três diferentes tipos de misturas

asfálticas foram avaliadas, sendo o ligante, respectivamente: (i) CAP 50-70, (ii) CAP 50-70 +

0,4% de Gemul®, (iii) CAP + 5% de cera CT4. Realizou-se a dosagem através da metodologia

Superpave da mistura asfáltica de referência, denominada “controle” chegando-se a um teor de

projeto de 4,8%. Definida a curva granulométrica para a mistura de controle, optou-se por replicá-

la nas misturas modificadas investigadas. Em ambos os casos, o objetivo foi de promover uma

redução das variáveis a serem analisadas e concentrar-se nas questões ligadas à redução das

temperaturas e nos seus efeitos, especificamente, no comportamento mecânico das misturas

asfálticas avaliadas.

A compactação foi realizada no Compactador Giratório Superpave (CGS), a partir do qual foram

obtidos os parâmetros de densificação elaborados no estudo de Bahia e Mahmoud (2004). Estes

parâmetros, denominados CDI (Construction Densification Index) e TDI (Traffic Densification

Index), foram utilizados no processo de escolha das temperaturas de usinagem e de compactação

das misturas asfálticas. Ressalta-se que foi utilizado o TDIm (TDI modificado), ao invés do TDI

convencional. Este novo parâmetro além de proporcionar uma maior rapidez na compactação,

permite que os Corpos de Provas (CPs) possam ser utilizados na realização dos ensaios

mecânicos, conforme estudo realizado por Nascimento (2008). Desta forma, para se determinar a

redução da temperatura de compactação, foram comparados os valores de trabalhabilidade (CDI)

da mistura asfáltica “controle” com aqueles obtidos para as misturas asfálticas contendo CAP

modificado. A temperatura de usinagem das misturas modificadas foi 10ºC acima daquela

definida para a compactação. Por sua vez, as temperaturas de usinagem e de compactação da

mistura “controle” foram baseadas na curva viscosidade × temperatura obtida através do

viscosímetro Brookfield. A título de comparação, três temperaturas “teste” foram escolhidas

(Tabela 1). A temperatura escolhida para cada mistura asfáltica contendo CAP modificado foi

aquela que gerou parâmetros CDI/TDIm mais próximos aqueles obtidos para a mistura de

referência (controle).

Tabela 1: Temperaturas “teste” utilizadas para comparação da trabalhabilidade entre as misturas

avaliadas nesse estudo

Misturas Controle Gemul® Cera CT4

Temp. Ligante (ºC) 160 145 145

Temp. Agregado (ºC) 175 115-125-135 115-125-135

Temp.Mistura (ºC) 165 115-125-135 115-125-135

Temp. Compactação (ºC) 150 105-115-125 105-115-125

Após a definição das temperaturas para cada mistura e a moldagem das amostras, foram

realizados os seguintes ensaios mecânicos: (i) resistência a tração por compressão diametral; (ii)

módulo de resiliência; (iii) dano por umidade induzida; (iv) creep dinâmico para obtenção do flow

number (FN). A avaliação do dano por umidade induzida foi realizada através do ensaio Lotmann

modificado, descrito na norma AASHTO T283 (2007). Foram moldados quatro CPs para o grupo

de amostras não condicionadas e outros quatro CPs para o grupo de amostras condicionadas,

ambos com Vv variando de 6 a 8%, sendo posteriormente levados à prensa para rompimento.

4. RESULTADOS

Para verificar o efeito da modificação do ligante, foram realizados ensaios de caracterização,

comparando-se então esses resultados com aqueles obtidos para o ligante puro. No ensaio de

adesividade realizado constatou-se que os ligantes modificados com o surfactante e com a cera

apresentaram maior recobrimento dos agregados se comparados ao recobrimento obtido com o

uso do ligante convencional. A Tabela 2 apresenta os resultados dos ensaios de penetração, Ponto

de Amolecimento (PA) e viscosidade antes e após o RTFOT, enquanto as Figuras 2 e 3

apresentam graficamente os valores de penetração e PA.

Tabela 2: Resultados de caracterização dos CAPs antes e após o RTFOT

Observa-se que o ligante asfáltico modificado com o aditivo Gemul® apresentou valores de

penetração, PA e viscosidade muito próximos daqueles encontrados para o CAP puro antes do

RTFOT. Este fato era esperado uma vez que o Gemul® é um aditivo com característica

surfactante, que, de acordo com diversos estudos reportados na literatura, não altera a consistência

ou a viscosidade do ligante. Já o CAP modificado com a Cera CT4 apresentou a característica

natural deste tipo de ativo ao reduzir a viscosidade do ligante na temperatura de produção da

mistura. Este fato pode proporcionar uma redução na temperatura de usinagem sem prejudicar a

resistência à deformação permanente da mistura asfáltica, uma vez que o aumento da consistência

da cera em temperaturas inferiores ao seu PA levaria também ao aumento da consistência da

mistura cera/CAP. Apesar do envelhecimento ter sido realizado a uma temperatura menor do que

a preconizada em norma (145ºC ao invés de 163ºC) ocorreu uma elevada variação da penetração

para os ligantes modificados quando as propriedades foram avaliadas após o processo de

envelhecimento no RTFOT. Essa variação atingiu valores da ordem de 50% inferiores aqueles

obtidos no ensaio antes do envelhecimento (RTFOT), diferentemente do que ocorreu com o CAP

puro onde a redução da penetração ficou em torno de 10% antes do envelhecimento. No que se

refere ao ligante asfáltico modificado com a Cera CT4, que sofreu a maior variação entre os

ligantes avaliados, cabe a ressalva que teores muito elevados deste aditivo podem ser prejudiciais

à mistura asfáltica em virtude da tendência do aumento de rigidez. Deve-se, portanto, estabelecer

um teor máximo de cera a ser utilizado neste processo. Caso as temperaturas de usinagem e de

compactação fossem definidas a partir da curva de viscosidade × temperatura do ligante asfáltico

“170 20cPs (usinagem) e 280 30cPs (compactação)” teriam sido obtidos os valores

apresentados na Tabela 3.

Tabela 3: Temperaturas de usinagem e de compactação obtidas através da curva viscosidade ×

temperatura

Ligante

CAP Puro 159 - 165 148 - 150

CAP + 0,4% Gemul® 159 - 165 147 - 150

CAP + 5% Cera CT4 146 - 151 134 - 138

Usinagem

(ºC)

Compactação

(ºC)

Para o presente estudo, as temperaturas em questão foram baseadas nos parâmetros CDI e TDIm

(obtenção de resultados mais próximos aqueles encontrados para a mistura de controle). Os

resultados encontram-se na Tabela 4.

Viscosidade (cP)

120ºC 135ºC 150ºC 175ºC

CAP PURO 61 50 1098 533 258 98

CAP + Gemul® 60 50 1198 520 254 98

CAP + Cera CT4 56 54 613 286 152 66

CAP PURO 55 52 1714 614 283 106

CAP + Gemul® 35 53 1818 728 344 125

CAP + Cera CT4 28 61 853 395 198 81

An

tes

do

RTF

OT

Pen.(0,1mm) PA ºC

Ap

ós

RTF

OT

14

5ºC

Tabela 4: Valores de CDI/TDIm obtidos para as misturas estudadas

Temperatura

compactação (ºC)

Controle

CDI/TDIm

Gemul®

CDI/TDIm

Cera CT4

CDI/TDIm

105 - 106/342 61/256

115 - 116/343 56/227

125 - 85/265 59/264

150 57/220 - -

Observa-se que o valor do CDI da mistura com ligante modificado com Cera CT4 foi o que mais

se aproximou (em torno de 3%) daquele obtido para a mistura de controle em todas as

temperaturas em que a mesma foi compactada (105ºC,115ºC e 125ºC). e atingiram os seguintes

valores respectivamente: 61, 56 e 59. Pode-se inferir que isso ocorreu em virtude da expressiva

redução da viscosidade do ligante puro provocada pelo aditivo, conforme já apresentado na

Tabela 2. Para a dosagem da mistura com este aditivo optou-se pela utilização da temperatura

intermediária para compactação (115ºC), apesar de que, pelo critério utilizado, quaisquer das três

temperaturas poderiam ter sido escolhidas. Em relação ao ligante modificado com o aditivo

Gemul®, verificou-se que o valor de CDI que mais se aproximou daquele obtido para a mistura

de controle foi encontrado na temperatura de 125ºC. No que se refere ao TDIm, verifica-se que

todas as misturas com ligante modificado, apresentaram valores superiores aqueles encontrados

para a mistura de controle, o que poderia indicar uma maior resistência à deformação permanente

durante a vida de serviço do pavimento. Com base nos resultados do TDIm e do CDI, definiram-se

as temperaturas de compactação, sendo que, para a usinagem, essas temperaturas foram elevadas

em 10ºC, conforme pode ser visualizado na Tabela 5.

Tabela 5: Definição das temperaturas de usinagem e compactação das misturas estudadas

Após a definição das temperaturas foi realizada a moldagem dos CPs para cada uma das misturas

asfálticas avaliadas, tendo como parâmetro fixo o Vv de 4%, conforme determinado pela

metodologia Superpave. Ressalta-se que o teor de ligante e a granulometria foram os mesmos para

todas as misturas asfálticas avaliadas. Os valores de Módulo de Resiliência (MR) e Resistência à

Tração (RT) por compressão diametral) são apresentados nas Figuras 4 e 5, respectivamente.

Misturas Controle Gemul® Cera CT4

Temperatura de usinagem (ºC) 165 135 125

Temperatura de compactação (ºC) 150 125 115

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Controle Cera CT4 Gemul

5186

42883817

MR

(M

Pa)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Controle Cera CT4 Gemul

0,78 0,75 0,73

RT

(M

Pa)

Figura 4: MR das misturas avaliadas Figura 5: RT das misturas avaliadas

Como pode ser observado na Figura 5, todas as misturas asfálticas avaliadas neste estudo

apresentaram valores de RT semelhantes e superiores ao estabelecido pela especificação do DNIT

031 (2006), que é de 0,65MPa. A mistura de controle foi a que atingiu os maiores resultados com

relação a este parâmetro, seguida pela mistura asfáltica contendo CAP modificado pelo aditivo

Cera CT4. No que se refere ao MR, analisando-se os resultados pode-se inferir que, em virtude da

maior temperatura utilizada na usinagem e na compactação da mistura “controle”, ocorreu um

maior envelhecimento da mesma, levando a mistura a se tornar mais rígida e, consequentemente,

com maior valor de MR. Para as misturas asfálticas com CAP modificado, verifica-se que os

valores encontrados foram muito semelhantes, sendo que a mistura contendo CAP modificado

com a cera CT4 alcançou o maior MR (12% superior). Neste caso, apesar da temperatura de

produção da mistura contendo o aditivo Gemul®

ter sido superior àquela utilizada na mistura

contendo a cera CT4 o MR ficou cerca de 26% inferior se comparado ao valor encontrado para a

mistura de controle, enquanto que para as amostras com ligante modificado com Cera CT4 o valor

é 17% inferior em relação ao valor obtido para a mistura sem CAP modificado. Uma vez que o

ensaio de MR é realizado a 25ºC, e sabendo-se que a Cera CT4 em temperaturas inferiores ao seu

PA (em torno de 80ºC) proporciona um aumento de rigidez do CAP, acredita-se que este fato

favoreceu o fato da mistura com este aditivo (cera CT4) ter atingido um valor mais elevado de

MR se comparado ao valor encontrado para a mistura com CAP modificado com Gemul®.

Para o ensaio de dano por umidade induzida os CPs foram moldados com Vv variando entre 6% e

8%. Na Tabela 6 são apresentados os valores de RT encontrados para as amostras não

condicionadas e condicionadas e a relação entre elas que geraram os valores de Resistência a

Tração Retida (RTR).

Tabela 6: Valores médios de RT antes e após o condicionamento e de RTR

Parâmetro/Mistura

Condic. Não condic. Condic. Não condic. Condic. Não condic.

RT Média 0,48 0,59 0,43 0,58 0,39 0,54

D.Padrão 0,05 0,05 0,02 0,07 0,02 0,02

C.Var(%) 9,43 8,89 4,61 11,29 5,98 3,10

RTR médio

RTR mín/máx. 68 98 62 87 68 73

81 74 72

Controle Gemul Cera CT4

150

ºC

115ºC

125ºC

ºC 150ºC

115ºC

125ºC

ºC

De acordo com a norma AASHTO 323 (2007), os valores de RTR admitidos para as misturas de

concreto asfáltico devem ser superiores a 80%. Neste caso, somente a mistura de controle teria

atingido este valor. No entanto, no Brasil, de acordo com a especificação 031/2006 do DNIT este

valor é de 70% e, neste caso, todas as misturas asfálticas avaliadas nesse trabalho estariam dentro

da especificação. A redução nos valores de RTR para as misturas asfálticas produzidas com

temperaturas inferiores está de acordo com estudo elaborado por Kim et al. (2012), no qual as

misturas mornas também se apresentaram mais suscetíveis a umidade. Os valores médios de RTR

das misturas mornas na presente pesquisa ficaram próximos a 75%, o que não pode ser

considerado um mau resultado, ainda que inferior ao admitido pela AASHTO 323 (2007).

Observou-se que alguns resultados individuais encontrados para a mistura contendo CAP

modificado por Gemul® apresentaram valores superiores aos 80%. A adesividade entre os dois

insumos principais de uma mistura asfáltica (ligante e agregado) é fundamental para que

resultados adequados possam ser obtidos. Acredita-se que a inserção de um melhorador de

adesividade, além da cal já presente na mistura asfáltica, poderia proporcionar a obtenção de

valores mais adequados de acordo com a norma americana.

A resistência à deformação permanente, para as misturas estudadas, foi verificada através do

ensaio de creep dinâmico, sem confinamento. Observa-se na Tabela 7, que todas as misturas,

inclusive a de controle, apresentaram baixos valores de flow number quando se considera o valor

recomendado por Nascimento (2008) para rodovias de tráfego médio que é de no mínimo 300.

Com os resultados obtidos pode-se inferir que as misturas estudadas nesta pesquisa teriam um

maior potencial à deformação permanente. Verifica-se, no entanto que a mistura contendo CAP

modificado pelo aditivo Cera CT4 foi a que gerou o melhor resultado apesar desta ter sido

produzida e compactada, respectivamente, com temperaturas 40º e 35ºC inferiores às temperaturas

aplicadas para a mistura “controle”. Este fato pode ser justificado pelo aumento de rigidez que a

cera provoca no CAP quando as temperaturas são inferiores ao ponto de amolecimento do ligante

modificado com este aditivo. A Cera CT4 promoveu uma redução da viscosidade do ligante na

temperatura de produção, conforme já visto na Tabela 2, porém, na temperatura utilizada no

ensaio (60ºC), que também pode ser considerada a temperatura de serviço no Nordeste brasileiro,

a cera manteve a rigidez da mistura asfáltica podendo assim ser considerada uma técnica de

mistura morna promissora. Esperava-se que a mistura com aditivo surfactante gerasse resultados

semelhantes aqueles encontrados para a mistura de controle para este ensaio, porém estes foram

em média 30% inferiores se comparados aos resultados obtidos para as amostras sem modificação

do CAP. Na Figura 6 podem ser observadas as curvas encontradas no ensaio de creep dinâmico.

Tabela 7: Valores de flow number (FN) encontrados para as misturas asfálticas estudadas

FNDesvio

PadrãoCV(%)

244 2 1

219 14 7

141 18 13

Mistura

Cera CT4

Controle

Gemul®

Apesar de ser um Estado com temperaturas médias anuais elevadas, o ligante utilizado no Ceará é

um CAP 50/70. Este tipo de ligante com viscosidade e consistência inferiores aquelas encontradas

para o CAP 30/45, por exemplo, tenderia a aumentar as possibilidades do revestimento sofrer

precocemente com danos relacionados à deformação permanente. Uma alteração do tipo de

ligante poderia promover uma maior resistência a este tipo de defeito no revestimento.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440

Def

om

ação

(%

)

Ciclos

Controle

Gemul®

Cera CT4

Figura 6: Curvas de obtidas no ensaio de creep dinâmico

Os custos de produção das misturas asfálticas avaliadas nesse estudo foram avaliados para que se

tivesse uma avaliação sucinta das mesmas. Foi utilizado o Sistema de Custos Rodoviários –

SICRO II do DNIT. Uma vez que todas as misturas asfálticas possuem a mesma granulometria e o

mesmo teor de ligante; em caso de produção de campo estas utilizariam a mesma mão de obra e

desconsiderando questões ligadas ao transporte de insumos, observou-se que as variáveis de

comparação seriam: (i) custo dos aditivos; (ii) custo do CAP puro; (iii) custo do combustível

utilizado para a usinagem.

No que se refere ao consumo de combustível utilizou-se a equação fundamental da calorimetria.

Tendo-se o calor específico do agregado e do CAP utilizados, a variação das temperaturas na

produção das misturas asfálticas, além do consumo médio especificado no Sistema de Custos

Rodoviários do DNIT (SICRO) para uma mistura convencional, chegou-se ao consumo de

combustível individual teórico para cada uma das misturas avaliadas conforme indicado na Tabela

8. Maiores detalhes podem ser verificados em Wargha (2013).

Tabela 8: Consumo estimado de combustível para cada mistura

MisturaConsumo

(litros)

Redução

(%)

Cera CT4 5,2 35

Controle 8,0 0

Gemul® 5,8 28

Os custos foram baseados na composição do SICRO – “item c – materiais” uma vez que todos os

outros fatores relativos a produção foram considerados iguais na produção das misturas. Foram

considerados, também no cálculo, o valor da aquisição dos aditivos e desta forma constatou-se

que a mistura de controle e aquela com CAP modificado com aditivo Gemul®

foram equivalentes,

enquanto que a mistura asfáltica contendo CAP modificado com a Cera CT4 apresentou um

acréscimo de 6% em relação às duas outras misturas avaliadas (WARGHA, 2013).

5. CONCLUSÕES

Este estudo teve como principal objetivo a avaliação da influência da redução na temperatura de

produção e de compactação nas propriedades mecânicas de misturas mornas confeccionadas com

duas técnicas diferentes (surfactante e cera). Esta avaliação foi realizada a partir dos resultados

obtidos para uma mistura asfáltica convencional (controle). Buscou-se obtenção de maior

conhecimento no comportamento das MAMs as quais foram produzidas com agregados e ligante

disponíveis no estado do Ceará. Com a utilização dos parâmetros CDI e TDIm, foram obtidas as

temperaturas utilizadas para as misturas asfálticas contendo CAP modificado. A mistura contendo

CAP modificado com Cera CT4 pôde ser produzida a 125ºC, enquanto que a mistura asfáltica

contendo CAP modificado com o aditivo Gemul® foi produzida a 135ºC. A mistura asfáltica de

controle foi produzida com temperatura em torno de 165ºC.

Observou-se que o CAP modificado com a Cera CT4 proporcionou uma redução de

aproximadamente 45% na viscosidade quando comparada a viscosidade obtida para o CAP puro.

O CAP modificado com Gemul®

manteve praticamente a mesma viscosidade observada para o

ligante puro, o que era esperado, uma vez que os aditivos surfactantes têm como característica

melhorar a interação entre o ligante e os agregados sem alterar a consistência do mesmo. Os

aditivos utilizados promoveram uma substancial melhoria na adesividade com os agregados se

comparados ao ligante puro. Os ensaios de RT apresentaram resultados muito próximos e acima

dos valores previstos na ES 031/2006 do DNIT. No que se refere ao ensaio de MR, a mistura de

controle foi a que alcançou o maior valor para esse módulo, enquanto que para as misturas

asfálticas contendo CAP modificados, aquela com a Cera CT4, apesar de ter sido produzida a uma

temperatura menor, alcançou MR superior aquele obtido para a mistura com o aditivo Gemul®

.

No ensaio Lottman, pôde-se constatar que os valores de RTR ficaram muito próximos para todas

as misturas asfálticas avaliadas e variaram entre 72% e 81%. Estes valores estão dentro daqueles

exigidos pela norma do DNIT que é de 70%, porém um pouco inferiores ao limite estabelecido

pela norma AASHTO 323 (2006). No ensaio de deformação permanente era esperado que as

misturas atingissem valores superiores para o parâmetro flow number por conta do emprego do

método Bailey na elaboração da granulometria. Isto não aconteceu. Ressalta-se, porém, que a

mistura controle gerou resultado inferior se comparado aquele obtido para a mistura com CAP

modificado pelo aditivo Cera CT4, constatando-se que a redução da temperatura não foi a

principal responsável pela menor resistência à deformação permanente das misturas asfálticas

avaliadas.

O custo da mistura contendo Gemul®

foi equivalente aquele obtido para a mistura de controle

enquanto que no caso da amostra contendo a Cera CT4 houve um acréscimo de 6%. Em virtude

dos resultados observados neste estudo, e em outros reportados na literatura, inclusive com

trechos reais já executados com o uso desta técnica, é possível prever que as misturas asfálticas

mornas terão lugar na área de pavimentação a nível mundial.

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Nelson Wargha Filho (nelson.wargha@dnit.gov.br)

Jorge Barbosa Soares (jsoares@det.ufc.br)

Verônica Teixeira Franco Castelo Branco (veronica@det.ufc.br)

Sandra de Aguiar Soares (sas@ufc.br)

Departamento de Engenharia de Transportes, Engenharia Civil, Universidade Federal do Ceará

Campus do Pici, s/n Bloco 703 CEP 60440-554 – Fortaleza, CE, Brasil