CAPIULO 2

RESUMO

As seguintes definies e conceituaes so empregadas com referncia ao material:l betume: comumente definido como uma mistura de hidrocarbonetos solvel no bissulfeto de carbono;l asfalto: mistura de hidrocarbonetos derivados do petrleo de forma natural ou por destilao, cujo principal componente o betume, podendo conter ainda outros materiais,como oxignio, nitrognio e enxofre, em pequena proporo;l alcatro: uma designao genrica de um produto que contm hidrocarbonetos, quese obtm da queima ou destilao destrutiva do carvo, madeira etc.

Os tipos de ligantes asflticos existentes no mercado brasileiro so denominados:a) cimentos asflticos de petrleo CAP;b) asfaltos diludos ADP;c) emulses asflticas EAP;d) asfaltos oxidados ou soprados de uso industrial;e) asfaltos modificados por polmero AMP ou por borracha de pneus AMB;f) agentes rejuvenescedores AR e ARE.

Para evitar o aquecimento do CAP a fim de obter viscosidades de trabalho nosservios de pavimentao, possvel promover mudanas no ligante utilizando-se doisprocessos de preparao:l adio de um diluente voltil ao asfalto produzindo o que se convencionou chamar noBrasil de asfalto diludo (cutback em ingls) ADP;l emulsionamento do asfalto.

A EAP (emulso asfltica) produzida por disperso dos glbulos de asfalto que saem do moinho e caemem uma soluo de gua j misturada com o agente emulsificante e com outros aditivose adies particulares para obter efeitos diferenciados, tanto em relao ao tempo deseparao das fases quanto ao uso final que se pretende para aquela emulso especfica

Os asfaltos diludos (ADP) so produzidos pela adio de um diluente voltil, obtido do prpriopetrleo, que varia conforme o tempo necessrio para a perda desse componente adicionadorestando o asfalto residual aps a aplicao. O diluente serve apenas para baixar a viscosidadee permitir o uso temperatura ambiente (IBP, 1999; Hunter, 2000; Shell, 2003).No Brasil so fabricados dois tipos de asfalto diludo, chamados de cura mdia e de curarpida. O termo cura refere-se perda dos volteis e depende da natureza do diluente utilizado.A denominao dos tipos dada segundo a velocidade de evaporao do solvente:l cura rpida (CR) cujo solvente a gasolina ou a nafta;l cura mdia (CM) cujo solvente o querosene.

CAPITULO 3

De acordo com a norma ABNT NBR 9935/2005, que determina a terminologia dos agregados,o termo agregado definido como material sem forma ou volume definido, geralmenteinerte, de dimenses e propriedades adequadas para produo de argamassas e de concreto.

Woods (1960) define agregado como sendo uma mistura de pedregulho, areia, pedrabritada, escria ou outros materiais minerais usada em combinao com um ligante paraformar um concreto, uma argamassa etc.

Os agregados utilizados em pavimentao podem ser classificados em trs grandesgrupos, segundo sua (i) natureza, (ii) tamanho e (iii) distribuio dos gros.

Quanto natureza, os agregados so classificados em: natural, artificial e reciclado.

Natural Inclui todas as fontes de ocorrncia natural e so obtidos por processos convencionaisde desmonte, escavao e dragagem em depsitos continentais, marinhos,esturios e rios. So exemplos os pedregulhos, as britas, os seixos, as areias etc. Ou seja,os agregados naturais podem ser empregados em pavimentao na forma e tamanhocomo se encontram na natureza, ou podem ainda passar por processamentos como abritagem.Os agregados provenientes de rochas naturais pertencem a um de quatro tipos principais,que so gneos, sedimentares, metamrficos ou areias e pedregulhos:l rochas gneas so aquelas que se solidificaram de um estado lquido e apresentamcomposio qumica, granulao, textura e modos de ocorrncia muito variveis. Algunstipos so resultantes de esfriamento lento de grandes massas no interior dacrosta terrestre, resultando, por exemplo, em granitos e dioritos de granulao grossa.Outros tipos so extrusivos, provenientes de fluxos de lava para a superfcie da Terra,resultando em rochas de granulao fina, como os basaltos;l rochas sedimentares so tipicamente formadas pelo intemperismo e eroso de rochaspreexistentes, e seu resultado transportado pela ao da gua, vento ou gelo. Socaracterizadas por camadas estratificadas, originadas pelos processos de deposio.Elas podem ser formadas tambm por precipitao qumica de minerais dissolvidosem gua, como o caso do calcrio;l rochas metamrficas ocorrem como resultado de alterao por aquecimento, pressoou atividade qumica de rochas gneas ou sedimentares existentes e compem umgrupo bastante complexo de rochas;l areias e pedregulhos so agregados naturais, provenientes das rochas de que sooriginrios e dos processos de transporte sofridos antes da deposio.Os agregados naturais so compostos por diferentes minerais, com composies variveis.Mesmo com agregados de mineralogia uniforme, as suas propriedades podem seralteradas pela oxidao, hidratao, lixiviao ou intemperismo. Entretanto, a mineralogiano pode produzir sozinha uma base para predizer o comportamento de um agregadoem servio. Exames petrogrficos so teis, e o desempenho de agregados similares emobras existentes, sob condies ambientais e de carregamento semelhantes ajuda naavaliao dos agregados.O quartzo e o feldspato so minerais duros e resistentes ao polimento e so normalmenteencontrados em rochas gneas, tais como granito e granito-gnaisse. Por outrolado a calcita e a dolomita que ocorrem no calcrio so exemplos de minerais macios. Ocalcrio tem uma alta porcentagem de materiais macios que tendem ao polimento maisrapidamente do que a maioria dos outros tipos de agregados.

Os minerais nas partculas de agregados apresentam seus tomos dispostos em umarede cristalina, onde os tomos da superfcie exercem atrao sobre tomos de gases,lquidos ou slidos que com ela tenham contato, promovendo a adsoro qumica. Essaadsoro o principal fator na adesividade entre o agregado e os ligantes asflticos.A maioria dos agregados silicosos tais como arenito, quartzo e cascalho torna-se negativamentecarregada na presena de gua, enquanto materiais calcrios conduzem cargapositiva na presena de gua.Muitos agregados contm ambas as cargas porque so compostos de minerais taiscomo slica com carga negativa e tambm clcio, magnsio, alumnio ou ferro com cargapositiva. Agregados tpicos que apresentam essa condio incluem basaltos e calcriossilicosos. A dolomita um exemplo de caso extremo de agregado eletropositivo e o quartzitoum exemplo de agregado eletronegativo.Os agregados de rochas classificadas como cidas costumam apresentar problemasde adesividade, enquanto os de rochas classificadas como bsicas costumam apresentarmelhor adesividade ao ligante asfltico.Artificial So resduos de processos industriais, tais como a escria de alto-forno e deaciaria, ou fabricados especificamente com o objetivo de alto desempenho, como a argilacalcinada (Cabral, 2005) e a argila expandida. O tipo de agregado artificial atualmente maisutilizado em pavimentao so os vrios tipos de escrias, subprodutos da indstria doao. Elas podem apresentar problemas de expansibilidade e heterogeneidade, requerendotratamento adequado para utilizao, porm podem apresentar alta resistncia ao atrito.

Reciclado Nessa categoria esto os provenientes de reuso de materiais diversos. Areciclagem de revestimentos asflticos existentes vem crescendo significativamente emimportncia e em alguns pases j a fonte principal de agregados. A possibilidade de utilizaode agregados reciclados vem crescendo em interesse por restries ambientais na explorao de agregados naturais e pelo desenvolvimento de tcnicas de reciclagem quepossibilitam a produo de materiais reciclados dentro de determinadas especificaesexistentes para utilizao. Destaca-se tambm a utilizao crescente de resduo de construocivil em locais com ausncia de agregados ptreos ou mesmo em reas urbanasque possuam pedreiras, como forma de reduzir os problemas ambientais de disposiodestes resduos (Fernandes, 2004).

Quanto ao tamanhoOs agregados so classificados quanto ao tamanho, para uso em misturas asflticas, emgrado, mido e material de enchimento ou fler (DNIT 031/2004 ES):l grado o material com dimenses maiores do que 2,0mm, ou seja, retido na peneirano 10. So as britas, cascalhos, seixos etc.;l mido o material com dimenses maiores que 0,075mm e menores que 2,0mm. o material que retido na peneira de no 200, mas que passa na de abertura no 10.So as areias, o p de pedra etc.;l material de enchimento (fler) o material onde pelo menos 65% das partculas menor que 0,075mm, correspondente peneira de no 200, e.g., cal hidratada, cimentoPortland etc.

Quanto distribuio dos grosA distribuio granulomtrica dos agregados uma de suas principais caractersticas eefetivamente influi no comportamento dos revestimentos asflticos. Em misturas asflticasa distribuio granulomtrica do agregado influencia quase todas as propriedadesimportantes incluindo rigidez, estabilidade, durabilidade, permeabilidade, trabalhabilidade,resistncia fadiga e deformao permanente, resistncia ao dano por umidadeinduzida etc.A distribuio granulomtrica dos agregados determinada usualmente por meio deuma anlise por peneiramento.A seguir sodenominadas as mais importantes graduaes,l agregado de graduao densa ou bem-graduada aquele que apresenta distribuiogranulomtrica contnua, prxima de densidade mxima;l agregado de graduao aberta aquele que apresenta distribuio granulomtrica contnua,mas com insuficincia de material fino (menor que 0,075mm) para preencher osvazios entre as partculas maiores, resultando em maior volume de vazios. Nas fraesde menor tamanho a curva granulomtrica abatida e prxima de zero;l agregado de graduao uniforme aquele que apresenta a maioria de suas partculascom tamanhos em uma faixa bastante estreita. A curva granulomtrica bastantengreme;l agregado com graduao com degrau ou descontnua aquele que apresenta pequenaporcentagem de agregados com tamanhos intermedirios, formando um patamarna curva granulomtrica correspondente s fraes intermedirias. So agregados quedevem ser adequadamente trabalhados quando em misturas asflticas, pois so muitosensveis segregao.As caractersticas fsicas dos agregados como resistncia, abraso e dureza so determinadaspela rocha de origem. Entretanto, o processo de produo nas pedreiras podeafetar significativamente a qualidade dos agregados, pela eliminao das camadas maisfracas da rocha e pelo efeito da britagem na forma da partcula e na graduao do agregado.Normalmente nas pedreiras existe uma camada de solo e de rocha alterada sobrejacentesque devem ser removidas antes que a rocha s seja encontrada. Essa partesuperficial e no-aproveitvel na produo de britas designada como estril.

Operao de britagemO propsito bsico da explorao de uma pedreira o desmonte da rocha s por meiode explosivos e, utilizando uma srie de britadores e outras unidades, reduzir o materialde modo a produzir os agregados utilizveis na execuo de um pavimento. Tambm desejvel produzir agregado britado que tenha formato cbico e no achatado ou alongado.Segundo Roberts et al. (1996) as unidades de britagem so escolhidas para atenderos seguintes objetivos:l reduzir os tamanhos dos blocos de rocha;l produzir formas e tamanhos desejados de agregados;l ter capacidade compatvel com as cargas envolvidas para permitir seu manuseio;l minimizar a ocorrncia de entupimentos e colmatao nas unidades durante a operao;l requerer um mnimo de pessoal;l satisfazer exigncias de britagem sem a necessidade de estgios de britagem adicionaise equipamentos auxiliares;l minimizar a demanda de energia por tonelada de agregado produzida;l no haver desgaste excessivo dos componentes metlicos;l operar economicamente com um mnimo de manuteno; el permitir uma vida de servio longa.

Tipos de britadoresA reduo mecnica envolve quatro diferentes mecanismos: impacto, desgaste por atrito,cisalhamento e compresso.O impacto se refere coliso instantnea de um objeto contra outro. A maioria dosbritadores usa o impacto como um dos mecanismos para reduo de tamanho, conformevisto na Figura 3.7. O impacto pode ser por gravidade ou dinmico.No desgaste por atrito ocorre a triturao do material por uma ao de desgaste entreduas superfcies duras, como pode ser visto na Figura 3.8. Os martelos de triturar, osbritadores giratrios e os de cones usam esse tipo de mtodo de reduo.O cisalhamento ocorre pela ao de um aparador ou talhador tal como aquele produzidopor um simples rolo triturador, de acordo com a Figura 3.9. normalmente usadoem combinao com impacto e compresso.A compresso refere-se reduo mecnica por foras compressivas entre duas superfcies.Britadores de mandbula usando compresso so os mais efetivos sistemaspara reduzir o tamanho de partculas maiores de rochas muito duras e abrasivas (Figura3.10). O tipo de rocha a ser processada tem uma influncia significativa na escolha doequipamento de britagem a ser usado.

AbsoroA porosidade de um agregado normalmente indicada pela quantidade de gua queele absorve quando imerso. Um agregado poroso ir tambm absorver ligante asfltico,consumindo parte do ligante necessrio para dar coeso a uma mistura asfltica. Paracompensar esse fato, deve-se incorporar mistura asfltica uma quantidade adicionalde ligante.A absoro a relao entre a massa de gua absorvida pelo agregado grado aps24 horas de imerso (DNER-ME 081/98) temperatura ambiente e a massa inicial dematerial seco, sendo determinada para permitir o clculo das massas especficas, real eaparente, do agregado.Agregados naturais ou britados com elevada porosidade normalmente no devem serutilizados em misturas asflticas, pois alm de consumirem maior quantidade de liganteasfltico, podem apresentar porosidade varivel conforme a amostragem, o que dificultao estabelecimento do teor de ligante, podendo resultar em excesso ou falta do mesmo.Porm, nem sempre h outro agregado disponvel, sendo ento necessrios alguns cuidadosna dosagem. A escria de aciaria, a laterita e alguns tipos de basaltos e agregadossintticos so exemplos de materiais que podem apresentar alta porosidade.Adesividade ao ligante asflticoO efeito da gua em separar ou descolar a pelcula de ligante asfltico da superfcie doagregado pode torn-lo inaceitvel para uso em misturas asflticas. Esse agregado denominado de hidrfilo. Agregados silicosos, como o quartzito e alguns granitos, soexemplos de agregados que requerem ateno quanto sua adesividade ao ligante asfltico.Agregados com alta adesividade em presena de gua so denominados de hidrofbicose so aceitveis para utilizao em misturas asflticas.Os ensaios para determinao das caractersticas de adesividade podem ser subdivididosem dois grupos: aqueles que avaliam o comportamento de partculas de agregadosrecobertas por ligante asfltico e aqueles que avaliam o desempenho de determinadaspropriedades mecnicas de misturas sob a ao da gua.

CAPITULO 4

O material de revestimento pode ser fabricado em usina especfica (misturas usinadas),fixa ou mvel, ou preparado na prpria pista (tratamentos superficiais). Os revestimentosso tambm identificados quanto ao tipo de ligante: a quente com o uso deCAP, ou a frio com o uso de EAP.

Misturas a quenteAs misturas asflticas a quente podem ser subdivididas pela graduao dos agregados e fler,conforme visto no Captulo 3. So destacados trs tipos mais usuais nas misturas a quente: graduao densa: curva granulomtrica contnua e bem-graduada de forma a proporcionarum esqueleto mineral com poucos vazios visto que os agregados de dimensesmenores preechem os vazios dos maiores. Exemplo: concreto asfltico (CA); graduao aberta: curva granulomtrica uniforme com agregados quase exclusivamentede um mesmo tamanho, de forma a proporcionar um esqueleto mineral com muitosvazios interconectados, com insuficincia de material fino (menor que 0,075mm) parapreencher os vazios entre as partculas maiores, com o objetivo de tornar a misturacom elevado volume de vazios com ar e, portanto, drenante, possibilitando a percolaode gua no interior da mistura asfltica. Exemplo: mistura asfltica drenante,conhecida no Brasil por camada porosa de atrito (CPA); graduao descontnua: curva granulomtrica com proporcionamento dos gros demaiores dimenses em quantidade dominante em relao aos gros de dimensesintermedirias, completados por certa quantidade de finos, de forma a ter uma curvadescontnua em certas peneiras, com o objetivo de tornar o esqueleto mineralmais resistente deformao permanente com o maior nmero de contatos entre osagregados grados. Exemplo: matriz ptrea asfltica (stone matrix asphalt SMA);mistura sem agregados de certa graduao (gap-graded).

Concretos asflticos densos so as misturas asflticas usinadas a quente mais utilizadascomo revestimentos asflticos de pavimentos no Brasil. Suas propriedades, noentanto, so muito sensveis variao do teor de ligante asfltico. Uma variao positiva,s vezes dentro do admissvel em usinas, pode gerar problemas de deformao permanente por fluncia e/ou exsudao, com fechamento da macrotextura superficial.De outro lado, a falta de ligante gera um enfraquecimento da mistura e de sua resistncia formao de trincas, uma vez que a resistncia trao bastante afetada e suavida de fadiga fica muito reduzida.Uma das formas de reduzir a sensibilidade dos concretos asflticos a pequenas variaesde teor de ligante e torn-lo ainda mais resistente e durvel em vias de trfegopesado substituir o ligante asfltico convencional por ligante modificado por polmeroou por asfalto-borracha.

Em resumo, algumas aplicaes do SMA, atualmente, so: vias com alta freqncia de caminhes; intersees; reas de carregamento e descarregamento de cargas; rampas, pontes, paradas de nibus, faixa de nibus; pistas de aeroporto; estacionamentos; portos.As principais caractersticas de desempenho do SMA so: boa estabilidade a elevadas temperaturas; boa flexibilidade a baixas temperaturas; elevada resistncia ao desgaste; boa resistncia derrapagem devido macrotextura da superfcie de rolamento; reduo do spray ou cortina de gua durante a chuva; reduo do nvel de rudo ao rolamento.A reciclagem pode ser efetuada: a quente, utilizando-se CAP, agente rejuvenescedor (AR) e agregados fresados aquecidos; a frio, utilizando EAP, agente rejuvenescedor emulsionado (ARE) e agregados fresados temperatura ambiente.As principais funes do tratamento superficial so: proporcionar uma camada de rolamento de pequena espessura, porm, de alta resistnciaao desgaste; impermeabilizar o pavimento e proteger a infra-estrutura do pavimento; proporcionar um revestimento antiderrapante; proporcionar um revestimento de alta flexibilidade que possa acompanhar deformaesrelativamente grandes da infra-estrutura.So ainda includos na famlia dos tratamentos superficiais, que se caracterizam peloespalhamento de materiais separadamente e o envolvimento do agregado pela penetraodo ligante (sempre com pequenas espessuras): capa selante por penetrao: selagem de um revestimento betuminoso por espalhamentode ligante betuminoso, com ou sem cobertura de agregado mido. Espessuraacabada: at 5mm, aproximadamente. Freqentemente usada como ltima camadaem tratamento superficial mltiplo. Quando no usada cobertura de agregado mido,usa-se tambm o termo pintura de impermeabilizao ou fog seal; tratamento superficial primrio por penetrao: tratamento para controle de poeira(antip) de estradas de terra ou de revestimento primrio, por espalhamento de ligante betuminoso de baixa viscosidade, com ou sem cobertura de agregado mido.O ligante deve penetrar, no mnimo, de 2 a 5mm na superfcie tratada; lama asfltica: capa selante por argamassa pr-misturada. Espessura acabada de 2a 5mm; macadame betuminoso por penetrao (direta): aplicaes sucessivas (geralmenteduas) de agregado e ligante betuminoso, por espalhamento. Inicia-se pela aplicaodo agregado mais grado. Espessura acabada maior que 20mm. mais usado comobase ou binder, em espessuras maiores que 50mm.A construo de um tratamento superficial simples consiste das seguintes etapas:1. aplicao do ligante asfltico: sobre a base imprimada, curada e isenta de materialsolto, aplica-se um banho de ligante com carro-tanque provido de barra espargidora;2. espalhamento do agregado: aps a aplicao do ligante, efetua-se o espalhamento doagregado, de preferncia com caminhes basculantes dotados de dispositivos distribuidores;3. compactao: aps o espalhamento do agregado, iniciada a compresso do mesmosobre o ligante, com rolo liso ou pneumtico.

CAPITULO 5

Dosagem de lama asflticaDe acordo com o DNER (1998), a dosagem de uma lama asfltica visa determinar, parauma composio de agregados predefinida, os teores timos de emulso e gua a seremincorporados mistura. As etapas do processo so descritas a seguir.

(a) Seleo da faixa granulomtrica: a definio da faixa a ser utilizada orientada, basicamente,pelo estado de superfcie do pavimento a ser tratado (fissurao, desgaste,deformaes), ou em ltima instncia, pela espessura e textura desejadas para alama asfltica.

(b) Composio da mistura agregado + fler: em funo dos materiais disponveis, deveseestudar a composio mais favorvel, tendo em vista o enquadramento na faixagranulomtrica desejada. Deve-se analisar a convenincia do emprego de areia e flerna mistura.

(c) Definio do teor timo de emulso: possvel estimar o teor timo provvel a partirda aplicao da frmula de Duriez, a qual leva em considerao a superfcie especficados agregados que compem a mistura e um parmetro designado mdulo de riqueza,que funo da faixa selecionada

(d) Definio do teor timo de gua: a quantidade tima de gua deve ser aquela quepermita o mximo em trabalhabilidade, sem ocorrncia de escorrimento. Um exageradoteor de gua tende a provocar a sedimentao dos finos e a flotao da emulsoasfltica, resultando em superfcie exsudada e altamente derrapante sob condieschuvosas. O teor de gua est, tambm, vinculado ao tempo da cura da massa napista, uma quantidade maior de gua implicando maior tempo de cura. A definio doteor timo de gua procedida pela anlise da trabalhabilidade/consistncia da massa,executando-se misturas com o teor terico da emulso previamente determinadoe diversos teores de gua.

(e) Definio do teor timo de emulso: o ajuste da dosagem e a conseqente definiode teor timo de emulso so efetuados pelo emprego do WTAT, de acordo com aseguinte seqncia:1. Moldar trs corpos-de-prova, na umidade tima predefinida para o teor timo tericode emulso e para teores 1% e 2%, acima e abaixo deste teor.2. Submeter cada um dos corpos-de-prova ao WTAT, calculando a mdia das perdaspor desgaste obtidas para cada teor.3. Mediante anlise visual das condies de envolvimento, textura e trabalhabilidade,e da exigncia de obteno de perdas por desgaste no WTAT iguais ou inferiores a0,10g/cm, definir o teor timo de emulso.(f) Apresentao da dosagem: a composio final da mistura dever ser apresentadaconsiderando-se a mistura agregados + fler como sendo 100%, e indicando osteores de gua e emulso asfltica a adicionar.

As vantagens do uso de misturas a frio so muitas, entre elas: produo e execuo temperatura ambiente, reduzindo o consumo de combustveis; alta trabalhabilidade devido ao estado fluido do ligante temperatura ambiente; menor agresso ao meio ambiente em relao aos asfaltos diludos de petrleo (Captulo 2); alm de evitar o envelhecimento prematuro do asfalto por oxidao que pode ocorrer nas usinas em misturas a quente (Santana, 1993).