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MATERIAIS ASFÁLTICOS E SUAS APLICAÇÕES 1. Materiais Asfálticos Liigantes Asfálticos Materiais Betuminosos O Asfalto é um dos mais antigos e versáteis.

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1 MATERIAIS ASFÁLTICOS E SUAS APLICAÇÕES 1

2 Materiais Asfálticos Liigantes Asfálticos Materiais Betuminosos O Asfalto é um dos mais antigos e versáteis materiais de construção utilizadas pelo homem; O uso em pavimentação é um dos mais importantes e um dos mais antigos; 2

3 Registros históricos Como material de assentamento de alvenarias, na Mesopotâmia; Como material impermeabilizante, na Arca de Noé (citação bíblica); Em serviços de mumificação, pelos egípcios. 3

4 Aplicação nos últimos séculos Aplicações pioneiras em pavimentos com betumes de jazidas naturais: na França (1802), nos Estados Unidos (1838) e Inglaterra (1869); A partir de 1909, iniciou-se o emprego de betume derivado do petróleo; No Brasil, cerca de 95% das estradas pavimentadas são de revestimento asfáltico. 4

5 Materiais Asfálticos - definições Materiais asfálticos são associações de hidrocarbonetos solúveis em bissulfeto de carbono. São materiais constituídos essencialmente de betume. São subdivididos em duas categorias: Asfaltos: obtidos através da destilação do petróleo. Podem ser naturais ou provenientes de refinação do petróleo. Alcatrões: são obtidos através da refinação do alcatrão bruto, que por sua vez são originados do carvão mineral ou vegetal, constituindo um subproduto da fabricação de gás e coque metalúrgico. Em desuso em pavimentação. 5

6 Lago de Asfalto Natural Trinidad Tobago 6

7 Materiais Betuminosos - definições BETUME: mistura de hidrocarbonetos de elevado peso molecular, solúvel no bissulfeto de carbono, que compõe o asfalto e o alcatrão (NBR 7.200/ABNT). ASFALTO: material cimentante, preto, sólido ou semi-sólido, que se liquefaz quando aquecido, composto de betume e alguns outros metais. Pode ser encontrado na natureza (CAN), mas em geral provém do refino do petróleo (CAP). 7

8 Outras definições e uso Piche: é obtido da destilação do alcatrão bruto, mas também pode ser obtido de asfaltos impróprios para refino; Emprego do Piche: fabricação de tintas primárias de imprimação, impermeabilizantes ou anticorrosivas para madeira, ferro e taludes (erosão), mastiques, fixação de blokrets e lajotas de pavimentação. 8

9 Outras definições e uso Breu: sólido à temperatura do ambiente e de maior dureza que os outros betuminosos, é um produto obtido da refinação do piche, perdendo quase todo o betume; O emprego do piche e do breu não é hoje reconhecida pelas normas de pavimentação, nem de impermeabilização. 9

10 Aplicações dos Materiais Asfálticos Na construção civil, é largamente utilizado em serviços de impermeabilização, mas o seu maior uso ocorre em pavimentação rodoviária. Em pavimentos flexíveis ou pavimentos asfálticos, o material betuminoso é usado principalmente na construção de revestimentos asfálticos. 10

11 Razões para o uso do asfalto em pavimentação Proporciona forte ligação dos agregados e permite flexibilidade controlável; É impermeabilizante; É durável e resistente à ação da maioria dos ácidos, dos álcalis e dos sais; Pode ser utilizado aquecido ou emulsionado, em amplas combinações de esqueleto mineral, com ou sem aditivos. 11

12 Revestimentos asfálticos Revestimentos asfálticos são uma associação de agregado mineral e material asfáltico, executados de várias maneiras e em várias espessuras. A associação pode ser feita de duas maneiras: - por mistura; - por penetração: macadames betuminosos e tratamentos superficiais 12

13 A importância do asfalto O asfalto é o material responsável pela ligação entre os agregados, capaz de resistir à ação desagregadora do tráfego e é o elemento impermeabilizante contra as infiltrações das águas superficiais. O CAP representa de 25 a 40% do custo da construção do revestimento (R$1,20/kg) 13

14 Propriedades do asfalto Adesivo termoplástico: –passa do estado líquido ao sólido de maneira reversível; –a colocação no pavimento se dá a altas temperaturas; –através do resfriamento o CAP adquire as propriedades de serviço comportamento visco-elástico. Impermeável à água. 14

15 Propriedades do asfalto Quimicamente pouco reativo: –garante boa durabilidade; –contato com o ar acarreta oxidação lenta, que pode ser acelerada por temperaturas altas; –para limitar risco de envelhecimento precoce: evitar temperatura excessiva de usinagem (máx. de 177ºC) e espalhamento e alto teor de vazios. 15

16 Propriedades do asfalto Adesivo termoplástico: –comportamento visco-elástico. Comportamento visco-elástico relacionado à consistência e à suscetibilidade térmica: –tráfego rápido comportamento elástico –tráfego lento comportamento viscoso 16

17 Materiais asfálticos utilizados em pavimentação Cimento asfáltico de petróleo (CAP) Asfaltos diluídos de petróleo (ADP) Emulsões asfálticas (EA) Asfaltos modificados (por polímeros-AMP ou por borracha-AMB, etc.) Agentes rejuvenescedores: AR e ARE (agente rejuvenescedor emulsionado) Asfaltos oxidados ou soprados de uso industrial Asfalto-espuma* 17

18 Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAPs) São produtos obtidos da refinação do petróleo. São semi-sólidos a temperatura ambiente, necessitando de aquecimento para adquirir consistência adequada para uso em pavimentação. Cimento asfáltico de petróleo (CAP) é classificado pela penetração desde Antes ( ) classificado pela viscosidade ou pela penetração. 18

19 Composição Química dos Asfaltos São constituídos de 90 a 95% de hidrocarbonetos e de 5 a 10% de heteroátomos (oxigênio, enxofre, nitrogênio e metais – vanádio, níquel, ferro, magnésio e cálcio) A composição química do CAP tem influência no desempenho físico e mecânico das misturas asfálticas A maior influência é nos processos de incorporação de polímeros 19

20 Composição Química dos Asfaltos ASTM D , separa as frações em: –Asfaltenos; – Nafteno-aromáticos –Saturados; –Polar-Aromáticos 20

21 Composição Química dos Asfaltos Na Europa - Método SARA: –S: Saturados –A: Aromáticos –R: Resinas –A: Asfaltenos 21

22 Relação entre composição e propriedades físicas aromáticos agem como plastificantes, contribuindo para a melhoria de suas propriedades físicas. resinas têm influência negativa na suscetibilidade térmica, mas contribuem na melhoria da ductilidade e dispersão dos asfaltenos. saturados têm influência negativa na suscetibilidade térmica. Em maior concentração, amolecem o produto. asfaltenos contribuem para a melhoria da suscetibilidade térmica e aumento da viscosidade. 22

23 Asfaltenos Os asfaltenos se caracterizam como um sólido de cor negra, de peso específico maior que 1; Contêm grande quantidades de hidrocarbonetos aromáticos, cujo tipo depende da origem do petróleo e do seu processo de refino; Quanto maior o porcentual de asfaltenos, mais duro e viscoso será o CAP; Geralmente, o teor de asfaltenos varia entre 5 e 25% do CAP. 23

24 Resinas São solúveis em éter de petróleo se apresentam como líquidos de cor escura, viscosos, de composição complexa; De natureza polar e fortemente adesiva; As proporçoes de resina e asfaltenos governam o comportamento como solução (Sol) e como gelatina (Gel) do CAP. 24

25 Aromáticos São de baixa massa molar e em maior proporção no asfalto (de 40 a 65% do CAP), sendo o meio de dispersão e peptização 25

26 Saturados São óleos viscosos não-polares e transparentes, compondo de 5 a 20% dos asfaltos. 26

27 Estrutura proposta por YEN O CAP é um sistema coloidal, constituído pela suspensão de micelas de asfaltenos, peptizadas por resinas em meio oleoso ou malteno (saturados e aromáticos), dando o equilíbrio entre moléculas micelas aglomerados. A vantagem deste esquema é introduzir a característica de interação dos asfaltenos, que conduz à formação de aglomerados responsáveis pelo caráter gel. 27

28 Estrutura do asfalto - YEN 28

29 As propriedades físicas dos asfaltos dependem fundamentalmente: a) Da concentração da fase dispersa (asfaltenos): se os asfaltenos estiverem bem dispersos no meio oleoso (maltenos) tem-se um sistema chamado Sol asfalto muito suscetível à temperatura. se começarem a se reunir, tem-se um sistema denominado Gel asfalto menos suscetível à temperatura (mais duro). 29

30 Geralmente, o cimento asfáltico de petróleo é um Sol-Gel; Contem uma componente viscosa (fluído newtoniano) e uma componente elástica bom para pavimentação. b) Do tamanho das partículas e da natureza dos asfaltos. c) Da natureza do meio dispersante, óleos mais as resinas (maltenos). As propriedades físicas dos asfaltos dependem fundamentalmente: 30

31 Representação do SOL e GEL Representação esquemática do betume tipo ´SOL` Representação esquemática do betume tipo ´GEL` Asfaltenos Hidrocarboneto aromático de alto peso molecular Hidrocarboneto aromático de baixo peso molecular Hidrocarb. naftênicos/ aromáticos Hidrocarb. Alifáticos/naftênicos Hidrocarbonetos saturados 31

32 Variação da Composição Durante Aplicação e Serviço 32

33 Produção de asfalto Destilação em apenas um estágio PARA SISTEMA DE VÁCUO GASÓLEO LEVE PETRÓLEOGASÓLEO PESADO ASFÁLTICO FORNO TORRE DEASFALTO (C A P) VÁCUO 33

34 Dois estágios de destilação (mais usado) GÁS COMBUSTÍVEL G L P TORRE ATMOSFÉRICA NAFTA LEVE NAFTA PESADA QUEROSENE ÓLEO DIESEL FORNO DESSALGADORA PETRÓLEO PARA SISTEMA DE VÁCUO TORRE DE VÁCUO GASÓLEO LEVE GASÓLEO PESADO ASFALTO (C A P) 34

35 Produção de asfalto no Brasil 35

36 Produção de asfalto no Brasil No Brasil há 9 refinarias da PETROBRAS que produzem asfalto: –REDUC, REFAP, REVAP, RLAM, REGAP, LUBNOR, REMAN, REPAR, REPLAN. –Vários processos; –Vários petróleos, a maioria petróleo nacional (atualmente: auto-suficiência na produção) 36

37 Produção de asfalto no Brasil 37

38 Classificação do CAP - Por penetração a 25ºC (até 1992) em algumas refinarias: 30/45 50/60 85/ /200 Por viscosidade a 60°C (até 2005): CAP 7 CAP 20 CAP Fonte: Liedi et al.,2008

39 Classificação do CAP (ANP, 2005) Classificado por penetração a 25ºC, 100g, 5 s (em 0,1mm): 30/45 50/70 85/ /200 39

40 Tabela de Especificação do CAP (ANP, 2005) CaracterísticasUnidade CAP 30-45CAP 50-70CAP CAP ABNTASTM Penetração (100g, 5s, 25, o C)0,1mm30 a 4550 a 7085 a a 200NBR 6576D 5 Ponto de Amolecimento oCoC NBR 6560D 36 Viscosidade Saybolt-Furol sNBR 14950E 102 a 135 o C a 150 o C a 177 o C40 a a a 60 Viscosidade Brookfield cPNBR 15184D 4402 a 135 o C, SP 21, 20rpm mín a 150 o C, SP 21, mín a 177 o C, SP 21 mín76 a a a 114 Índice de Susceptibilidade Térmica (-1,5) a (+0,7) -- Ponto de Fulgor mín. oCoC235 NBR 11341D 92 Solubilidade em tricloroetileno, mín % massa99,5 NBR 14855D 2042 Ductilidade a 25 o C, mín.cm NBR 6293D

41 Tabela de Especificação do CAP (cont.) Efeito calor e ar a 163 o C, 85 mín D 2872 Variação em massa, máx % massa 0,5 Ductilidade a 25 o C cm NBR 6293 D113 Aumento do Ponto de Amolecimento oCoC8888 NBR 6560 D 36 Penetração Retida (*) % NBR 6576 D 5 41

42 Onde: (t o C)= Ponto de amolecimento. PEN = penetração, em 0,1 mm Índice de Suscetibilidade Térmica ou Índice de Pfeiffer e Van Doormaal) – IP (avalia o tipo de asfalto produzido pela refinaria): IP entre -1,5 e 0,7 : asfalto adequado para pavimentação (asfalto tipo sol-gel). IP > 0,7: asfalto oxidado, suscetibilidade térmica é baixa, asfalto duro, impróprio para pavimentação (Gel). IP < -1,5: asfaltos muito suscetíveis à ação da temperatura, impróprio para pavimentação (Sol) 42

43 Temperaturas de aquecimento dos CAPs Há uma relação entre a temperatura e os resultados de ensaios de viscosidade, que indica as melhores temperaturas para o aquecimento do CAP nos processos de mistura em usina e compactação. 43

44 Temperaturas de aquecimento dos CAPs A temperatura de aplicação do CAP deve ser feita para cada tipo de ligante, em função da relação temperatura-viscosidade. Para mistura CBUQ: entre 75 a 95 segundos Saybolt-Furol (85±10 s); Para compactação do CBUQ: viscosidade Saybolt-Furol de segundos, para CBUQ. A temperatura de aquecimento dos agregados é igual à temperatura do CAP+ 13 a 15ºC. 44

45 Temperaturas de aquecimento dos CAPs 45 T AQ, CAP : temperatura de aquecimento do CAP T comp : temperatura de compactação da mistura Tag : temperatura de aquecimento do agregado

46 Exemplo Temperatura ºC VISCOSIDADE SAYBOLT-FUROL (S) CAP 20 CAP % BMP CAP % BMP

47 Gráfico Temperatura x Viscosidade 47

48 Log 85 = 1,93 154ºC Tcap = 151+( )/2 = 153ºC Log 95 = 1,98 151ºC Tagreg = = 166ºC Log125= 2, ºCTcomp = 136+( )/2 = 140ºC Log 155 = 2,19 136ºC 48

49 Emprego do CAP Pré-misturados a quente; Areia-asfalto a quente; Concreto asfáltico; Misturas asfálticas especiais: SMA, CPA, Gap-Graduate, etc. 49

50 O Instituto Brasileiro de Petróleo-(IBP, 1.990) recomenda o uso dos CAPs nos seguintes tipos de serviços de pavimentação: a) CAP 150/200: tratamentos superficiais e macadames betuminosos; b) CAP-50/70 e 85/100: pré-misturado a quente, concreto asfáltico, areia-asfalto a quente e misturas especiais; c) CAP 30/45: pré-misturado a quente, concreto asfáltico, areia-asfalto a quente e misturas especiais 50

51 Recomendações gerais quanto ao uso Como o cimento asfáltico é um material termoplástico, a sua viscosidade diminui com o aumento da temperatura. A viscosidade mais conveniente que o cimento asfáltico deve ter depende de vários fatores, tais como: a) Tipo de serviço a ser aplicado. b) Características (forma, textura, porosidade, etc.) e graduação do agregado (se é aberta, ou semi-aberta, ou fechada). c) Condições climáticas da região onde se pretende aplicar o material. 51

52 Restrições ao emprego de acordo com o IBP (1.990) Os CAP não podem ser aquecidos acima de 177 ºC, sendo o ideal obtida pela relação temperatura-viscosidade. Não se aplica em dias de chuva, em temperatura ambiente inferior a 10ºC e em superfícies molhadas. Não devem ser usados os CAP 30/45 e CAP50/70 em tratamentos superficiais e macadames betuminosos para evitar superaquecimento (CAP 150/200) 52

53 Transporte e armazenamento Transporte do CAP: a granel : por caminhões e vagões ferroviários; Tanto no transporte como no armazenamento, os cimentos asfálticos exigem o aquecimento; Aquecimento dos CAPs a granel, são usados um dos seguintes processos: Serpentinas aquecidas com maçaricos; Serpentinas aquecidas com vapor dágua; Serpentinas onde circula óleo aquecido. 53

54 Caminhão tanque para transporte de Asfalto 54

55 Recomendações para o transporte e armazenamento do CAP Temperatura máxima de 150ºC de aquecimento nos tanques de armazenamento, Aquecimento a altas temperaturas, ou por tempo prolongado, altera a constituição do asfalto, modificando suas propriedades. O aquecimento nunca deve ser através de chama direta, mas aquecimento por meio de vapor-dágua, circulando em serpentinas no interior dos tanques. Nos casos de aquecimento por maçarico em caminhões transportadores, é conveniente providenciar a circulação do material, a fim de garantir uniformidade na distribuição do calor. 55

56 ENSAIOS CORRENTES DE CIMENTOS ASFÁLTICOS DE PETRÓLEO 56

57 Ensaios Correntes na Especificação Brasileira Não simulam o comportamento dos asfaltos através de ensaios a temperaturas similares às dos pavimentos em serviço. Penetração Ponto de Amolecimento Ponto de Fulgor Viscosidade Ductilidade Densidade Durabilidade Solubilidade (Pureza) 57

58 Penetração Ensaio de classificação de cimentos asfálticos. Medida de consistência. Ensaio a 25ºC, 100 g, 5s (NBR 6576). Presente em especificações ASTM e européias Problema: Dois asfaltos de diferentes origens podem ter a mesma penetração, porém de comportamento distinto. 58

59 Penetração - equipamento 59 Fonte: Liedi et al.,2008

60 Ensaio de Penetração Profundidade, em décimo de milímetro, que uma agulha de massa padronizada (100 g) penetra numa amostra de cimento asfáltico (por 5 segundos) à temperatura de 25 C. Penetração (ASTM D5-94 e NBR 6576) 60

61 Solubilidade (Pureza) Em tricloroetileno NBR (1) Materiais e equipamentos (2) Cadinho com papel filtro (esq) Amostra antes da filtragem (dir) (3) Amostra dissolvida em tricloroetileno (4) Filtragem com auxílio de vácuo 61

62 Ponto de Amolecimento (ensaio de anel e bola) Temperatura na qual o CAP torna fluido. Especificação NBR Empregado para estimativa de susceptibilidade térmica. Presente em especificações de asfaltos modificados e asfaltos soprados. 62

63 Ponto de Amolecimento (ensaio de anel e bola) Uma bola de aço de dimensões e peso especificados é colocada no centro de uma amostra de asfalto em banho. O banho é aquecido a uma taxa controlada de 5 C/minuto. Quando o asfalto amolece, a bola e o asfalto deslocam-se em direção ao fundo e mede-se a temperatura. 63

64 Ponto de Amolecimento (ensaio de anel e bola) Início do ensaio Final do ensaio 64 Fonte: Liedi et al.,2008

65 Viscosímetros para Fluídos Newtonianos Medidas de consistência Necessário para: –Especificação de CAP (garantir bombeamento). –Determinação da temperatura de usinagem e compactação. –Por capilar – viscosidade cinemática (cSt). –Determinação do tempo de escoamento em tubos / orifícios calibrados: Saybolt Furol (s) Cannon Fenske Brookfield (atual - mais moderno) 65

66 Viscosidade Capilar a Vácuo a 60ºC Viscosidade cinemática (Stoke) Ensaio da classificação brasileira de cimento asfáltico até 2005 NBR Presente em especificações ASTM e européias. Medida de consistência. 66

67 Ensaio de Viscosidade Absoluta Viscosidade dinâmica (Poise) Uso de tubos capilares especiais com referências. Banho a 60º C. Uso de vácuo para empurrar o asfalto no tubo: 300 mm de Hg. Marca-se o tempo entre referências. Viscosidade expressa em Pa.s (Poise). Fonte: Liedi et al.,2008

68 Relação entre a viscosidade cinemática e a viscosidade dinâmica A viscosidade cinemática ( ) é definida como a relação entre viscosidade dinâmica (n) e a massa específica ( ): ou Stokes (st). 68

69 Topo de Viscosímetros Viscosímetro Cannon Fenske e ZeithfuchsViscosímetro Saybolt Furol 69 Fonte: Liedi et al.,2008

70 Ensaios de Consistência Aparelho: dutilômetro Ductilidade A ductilidade é dada pelo alongamento em centímetros obtido antes da ruptura de uma amostra de CAP com o menor diâmetro de 1 cm 2, em banho de água a 25 C, submetida pelos dois extremos à tração de 5 cm/minuto. 70 Fonte: Liedi et al.,2008

71 Ductilidade É a propriedade do material suportar grandes deformações sem ruptura. Caracteriza a resistência à tração e à flexibilidade do CAP. Quanto mais dúcteis, mais flexível. Empregado para ensaios de retorno elástico de asfaltos modificados. 71 Fonte: Liedi et al.,2008

72 Ensaio de Ponto de Fulgor (Segurança ) Ponto de Fulgor Menor temperatura, na qual os vapores emanados durante o aquecimento do material asfáltico se inflamam quando expostos a uma fonte de ignição 72 Fonte: Liedi et al.,2008

73 Ponto de Fulgor (segurança) Termômetro Cápsula cheia de amostra de CAP Ponta ligada ao gás 73 Fonte: Liedi et al.,2008

74 Ensaio de Durabilidade Efeito do Calor e do Ar Estufa de Efeito de Calor e Ar: Película Delgada (TFOT) Simula o envelhecimento da usinagem. Consiste no aquecimento de uma fina película de asfalto, em uma estufa ventilada, por um determinado tempo. Temperatura: 163°C, Tempo: 5h. Determina a perda ou ganho de peso e após o ensaio, a penetração em relação ao CAP original. Especificação ASTM D Especificação ABNT

75 Estufa de Película Fina Vista da estufa fechada Prato com asfalto Placa rotativa Prato Termô metro 75 Fonte: Liedi et al.,2008

76 Ensaio de massa específica do CAP Picnômetro vazio com tampa (a) Picnômetro com asfalto e água Determinação da massa do picnômetro totalmente preenchido com água a 25°C (b). Determinação da massa do picnômetro preenchido até a metade com asfalto a 25°C (c). Determinação da massa do picnômetro preenchido metade com água e metade com asfalto, a 25°C (d). D = (c-a)/(b-a)(d-c) ABNT 6296 ETAPAS: 76

77 Etapas do ensaio de massa específica do CAP (1) Picnômetros com asfalto e com água (3) Massa do picnômetro com asfalto até a metade (2) Massa do picnômetro com água a 25 o C (4) Massa do picnômetro com metade asfalto e metade água 77 Fonte: Liedi et al.,2008

78 ENSAIOS DE LIGANTES ASFÁLTICOS PROGRAMA SHARP 78 Os ensaios adotados pelo Programa SHRP permitem a simulação do comportamento dos ligantes através da realização de ensaios a temperaturas similares à dos pavimentos em serviço

79 79 Especificações Superpave Baseada em desempenho –deformação permanente –trincas por fadiga –trincas a baixas temperaturas Propriedades físicas –critérios permanecem os mesmos –temperatura em que se obtém o valor da propriedade –medidas no ligante envelhecido

80 80 Superpave (Superior Pavement) Propriedades a temperaturas intermediária/alta –reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR) –viscosímetro rotacional (Brookfield) Propriedades a baixa temperatura -reômetro de fluência de viga (BBR) -teste de tração direta (DT) Propriedades ligadas à durabilidade - estufa de filme fino rotativo (RTFOT) - vaso de envelhecimento sob pressão (PAV)

81 81 Viscosímetro Rotacional (Brookfield) MEDIDAS: propriedades relacionadas ao bombeamento e estocagem. ABNT (2004) ASTM D 4402 (2002) RESULTADOS: –comportamento do fluido viscosidade x taxa de cisalhamento x tensão de cisalhamento; –viscosidade dinâmica (cP); –gráfico temperatura- viscosidade para projeto de mistura. 81 Fonte: Liedi et al.,2008

82 82 Fonte: Liedi et al.,2008 Viscosímetro Rotacional (Brookfield) Ensaio SUPERPAVE - SHARP 82 Fonte: Liedi et al.,2008

83 83 O viscosímetro rotacional, geralmente, caracteriza a rigidez do asfalto a 135 o C, temperatura em que o material se comporta quase que inteiramente como um fluido viscoso Viscosímetro Rotacional (Brookfield)

84 84 Ensaios de Durabilidade (RTFOT) Estufa de Filme Fino Rotativo (Rolling Thin Film Oven Test - RTFOT) - ABNT e ASTM 2872 –Neste ensaio, uma fina película de asfalto é continuamente girada numa jarra de vidro a 163 C por 85 minutos, com uma injeção de ar a cada 3 a 4 segundos. (Estufa de filme rotativo) 84 Simula o envelhecimento de usinagem e compactação Fonte: Liedi et al.,2008 Ensaio SUPERPAVE - SHARP

85 85 Estufa de Filme Fino Rotativo (RTFOT) Cilindro para colocar a amostra de CAP 85 Fonte: Liedi et al.,2008

86 86 Estufa de Filme Fino Rotativo Recipiente para ligante na RTFOT Antes do preenchimento após do preenchimento com ligante Recipiente coberto após ensaio RTFOT 86 Fonte: Liedi et al.,2008

87 87 Vaso de Envelhecimento sob Pressão (PAV) 87 Fonte: Liedi et al.,2008 Simula o envelhecimento em serviço: cerca de 10 a 15 anos Resultado amostras envelhecidas para testes no DSR, BBR e DTT

88 Ensaio de Cisalhamento Dinâmico Realizado com o equipamento Reômetro de Cisalhamento Dinâmico (DSR- Dynamic Shear Rheometer) É usado para caracterizar tanto o comportamento viscoso como o elástico, através da medida do módulo de cisalhamento complexo (G*) e do ângulo de fase (δ) dos ligantes asfálticos. 88

89 Ensaio de Cisalhamento Dinâmico O G* é a medida da resistência total do material à deformação quando exposto a pulsos repetidos de tensões de cisalhamento e consiste de um componente elástico (recuperável) e outro viscoso (não recuperável). O δ é um indicador da quantidade relativa de deformação recuperável e não recuperável. 89

90 Ensaio de Cisalhamento Dinâmico O DSR avalia a rigidez do ligante asfáltico (módulo complexo e ângulo de fase) sob condições de temperaturas máximas em serviço e a taxas de carregamento compatíveis com o tráfego. São ensaiadas amostras virgens ou envelhecidas em estufa de filme fino rotativo (RTFOT - envelhecimento de curto prazo), sendo estabelecidos valores mínimos capazes de garantir adequada resistência ao acúmulo de deformação permanente (G*/senδ maiores que 1,0 kPa e 2,2 kPa, respectivamente para amostras virgens e envelhecidas no RTFOT). 90

91 Reômetro de Cisalhamento Dinâmico (DSR) 91 Reômetro de tensão controlada –aplicação de um torque fixo para obter uma dada deformação cisalhante Reômetro de deformação controlada –aplicação de um torque variável para obter uma deformação cisalhante fixa

92 92 Reômetro de Cisalhamento Dinâmico (DSR) = 0 material elástico ideal = 90 material viscoso ideal

93 93 Reômetro de Fluência em Viga - BBR Determina o módulo de rigidez (S) e módulo de relaxação (m), a baixa temperatura. Está correlacionado a formação de trincas térmicas devido a contração. S = /. M = coef ang 60s (S x t).

94 Comportamento do Asfalto Comportamento Viscoelástico Correlação entre tempo/temperatura 94

95 BTDC de um Asfalto Convencional e um Modificado por Polímero Bitumen Test Data Chart - BTDC °C Ponto de Amolecimento Ponto de Ruptura Fraass Asfalto Polímero Asfalto Convencional (CAP 20) dmm Viscosidade 60°C, P 95 Fonte: Liedi et al.,2008

96 Defeitos Associados a Temperaturas de Serviço 96 Fonte: Liedi et al.,2008

97 Deformação Permanente Influência predominante do agregado Influência menor do ligante Ocorre a temperaturas altas No Brasil, entre 62 e 70 ºC 97 Fonte: Liedi et al.,2008

98 Trincas por Fadiga Ocorre a temperaturas intermediárias –No Brasil, entre 25 e 40 ºC –Nos EUA, entre 20 e 30ºC Efeito do agregado e do ligante 98

99 Trincas Térmicas Ocorre somente em países frios, geralmente em temperaturas inferiores a -10 º C Influência predominante do ligante Influência menor do agregado 99


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