As misturas asfálticas desempenham um papel muito importante na nossa sociedade moderna, sendo o principal tipo de revestimento utilizado nas rodovias e o asfalto um dos materiais mais utilizados no mundo. Por outro lado, do mesmo modo que estes materiais são importantes, quando aquecidos eles são responsáveis pelo aumento de emissões de efeito estufa. Além disso, os fumos de asfalto resultantes da usinagem de misturas asfálticas são prejudiciais para saúde dos operadores durante o processo de usinagem, transporte e compactação. Se quiser conhecer um pouco mais sobre as consequências ambientais do aquecimento de misturas asfálticas leia nosso artigo clicando aqui.
Mas, como reduzir a emissão desses gases e fumos de asfalto?
Uma das formas de reduzir os efeitos danosos do aquecimento das misturas asfálticas é justamente diminuindo sua temperatura de usinagem, transporte e compactação. Contudo, a redução de temperatura não pode ocorrer apenas por um processo de escolha tendo em vista que a temperatura utilizada desempenha função importante na qualidade final da mistura.
Dessa forma, a redução da temperatura é função do emprego de técnicas ou da incorporação de produtos na mistura asfáltica tendo como objetivo alcançar em temperaturas menores as mesmas características de uma mistura quente convencional, surgem assim as misturas asfálticas mornas e semimornas. A Figura 2 ilustra as faixas de temperaturas das misturas asfálticas.
As misturas mornas (e semimornas) podem ser obtidas por diferentes tecnologias. Nesse artigo vamos abordar a técnica de espuma de asfalto e a adição de aditivos ao asfalto.
Como produzir Misturas Mornas com Espuma de Asfalto
Em 1956 foi descoberto pelo Prof Csanyi que a incorporação de vapor no asfalto quente resultava em uma espuma de asfalto, podendo esta ser utilizada para estabilização de solos. Com o tempo a técnica sofreu algumas modificações, o vapor de asfalto foi substituído por uma pequena quantidade de água fria, sendo esta mudança realizada pela Mobil Oil Australia em 1968 após adquirir os direitos da técnica de espuma de asfalto. Esta técnica é muito conhecida para utilização em reciclagem de pavimentos. A Figura 3 ilustra o processo de obtenção da Espuma de Asfalto.
O uso desta técnica para produção de misturas mornas surgiram na década de 90.Mas como este processo de produção ocorre? Bom, uma pequena quantidade de água em temperatura ambiente é adicionada na mistura. A água necessária para gerar a espuma de asfalto pode ser incorporada através da umidade dos agregados ou com o uso de um material hidrofilico.
A água ao se misturar com o asfalto aquecido resulta em vapor, que expande o ligante e dessa forma reduz a viscosidade do ligante. Existem diversos técnicas de espumejo de asfalto, por exemplo a LEA®, LT ASPHALT®, ADVERA® WMA, AQUABLACK® WARM MIX ASPHALT, ASPHA-MIN® e etc.
A mistura morna com o processo LEA® (Low Energy Asphalt®) consiste em uma tecnologia de mistura semimorna que foi desenvolvida na França. Nessa tecnologia, a água necessária para espumar o asfalto é incorporada pela umidade na fração miuda dos agregados. O processo pode ser dividido em 5 fases, sendo elas:
A primeira fase consiste nos agregados graúdos passarem por secagem através do aquecimento em temperatura de 120°C a 150°C (mais baixa que o convencional). Em seguida o ligante é aquecido em uma temperatura de 170°C e misturado a um aditivo para melhorar a adesividade.
Na segunda fase os agregados aquecidos são misturados entre si, o que resulta em agregados graúdos sendo recobertos por filme de asfalto. Na terceira fase os agregados miudos são incorporados na mistura com 3 a 4% de água temperatura ambiente. Nessa fase, o contato dos agregados miudos úmidos com o asfalto quente resulta no espumejo e expansão do ligante.
Na quarta fase, a expansão do ligante resulta na redução da temperatura da mistura a até 100°C. A última fase (quinta) é caracterizada pelo equilibrio térmico do sistema, que permite a aplicação da mistura em campo em temperatura próxima de 60°C. A Figura 4 ilustra um resumo das etapas do processo LEA®.
Como citado, existem outros tipos de misturas asfalticas mornas e cada uma apresenta uma particularidade. Nesse artigo não vamos abordar todos os métodos, contudo, eles podem ser consultados no material referenciado.
O que são Aditivos Orgânicos?
Outra forma de obter as misturas mornas é através da adição de aditivos orgânicos na mistura asfáltica. Ao incorporar estes aditivos orgânicos e aquecer o ligante acima do ponto de amolecimento do aditivo, ocorre a mudança da viscosidade do ligante.
Contudo, o tipo de aditivo orgânico e a taxa que será incorporada na mistura são parâmetros muito importantes para que a mistura possua um desempenho adequado. O excesso de material ou material inadequado pode resulta em uma redução excessiva da viscosidade ou pode ocorrer o enrijecimento excessivo da mistura e que levará ao trincamento. Estes aditivos podem ser adicionados previamente modificando o ligante ou durante o processo de usinagem da mistura.
- As taxas usuais variam de 0,8% a 4% em massa do ligante.
Além de reduzir a temperatura de usinagem entre 30 e 40°C, quando a mistura asfáltica resfria ocorre a cristalização do aditivo e isso aumenta a rigidez da mistura asfáltica em geral. Dessa forma, a mistura com aditivos orgânicos pode apresentar uma melhoria na resistência ao afundamento permanente. Contudo, embora mencionado, o erro na dosagem de aditivos pode levar a falha prematura da mistura pelo excesso de rigidez.
Dentre as tecnologias que utilizam aditivos orgânicos, podemos citar o Asphaltan B®, CCBIT 113AD, SASOBIT® e etc.
Dentre os citados, o SASOBIT® é uma cera parafinica produzida pela empresa alemã Sasol Wax Gmbh, sendo comercializado em flocos ou pastilhas conforme a Figura 5. Segundo MOTTA (2011) os flocos são recomendados para incorporar ao ligante e as pastilhas para incorporar na mistura.
O que são aditivos Surfactantes?
O último método de obtenção de misturas mornas que iremos abordar nesse artigo consiste na introdução de aditivos surfactantes. Estes aditivos são responsáveis por agir como melhoradores de adesividade e auxiliam no processo de recobrimento dos agregados pelo ligante asfáltico.
Contudo, os aditivos surfactantes nada interferem em parâmetros de consistência do ligante asfáltico, como a viscosidade, penentração e o ponto de amolecimento. Ou seja, como uma das necessidades de aquecer o ligante é justamente permitir que estes adquiriam capacidade de recobrir os agregados, o uso de surfactantes permite que em temperatura menor esta capacidade seja alcançada.
As principais tecnologias com uso de Surfactantes são CECABASE RT®, EVOTHERM™, GEMUL XT14 e etc. Dentre os citados, o Cecabase RT® e o GEMUL XT14 são aditivos liquidos surfactantes de empresa francesa e brasileira, respectivamente. O uso destes aditivos permite reduzir a temperatura de usinagem em cerca de 30°C, com taxa usual de 0,2 a 0,5% em massa do ligante.
Alguns aditivos surfactantes como o EVOTHERM™ permitem reduzir a temperatura de usinagem de 50 a 75°C em relação as misturas asfálticas convencionais.
Redução de Consumo Energético
A redução da temperatura de usinagem é interessante por uma questão ambiental, mas, esta também se faz interessante pela redução de consumo de energia em usinas. Como uma das etapas que requer maior consumo de combustíveis fósseis é o aquecimento para secagem dos agregados, reduzir seria um benefício. Segundo Hurley e Prowell e (2008) a economia no consumo de combustíveis com a utilização de misturas mornas está em torno de 20 e 35%.
O que achou das misturas mornas? Ficou com alguma dúvida? Deixe nos comentários que terei o maior prazer em responde-lo! Não esqueça de seguir o Além da Inércia para receber por email a notificação dos próximos artigos!
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Referências Bibliográficas:
BERNUCCI, L.B; MOTTA, L.M.G; CERATTI, J.A.P; SOARES, J.B. “PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA: FORMAÇÃO BÁSICA PARA ENGENHEIROS”. RIO DE JANEIRO, 2008.
HURLEY, G.C; PROWELL, B.D. EVALUATION OF SASOBIT FOR USE IN WARM MIX ASPHALT. REPORT 05-06. AUBURN: NCAT, 2005.
HURLEY, G.C; PROWELL, B.D. FIELD PERFORMANCE OF WARM MIX ASPHALT. TRANSPORTATION RESEARCH BOARD ANNUAL MEETING, 87. WASHINGTON: TRB, 2008.
MOTTA, R.D.S. ESTUDO DE MISTURAS ASFÁLTICAS MORNAS EM REVESTIMENTOS DE PAVIMENTOS PARA REDUÇÃO DE EMISSÃO DE POLUENTES E DE CONSUMO ENERGÉTICO. TESE DE DOUTORADO: PTR-EPUSP. SÃO PAULO, 2011.