MISTURA ASFÁLTICA MODIFICADA POR BORROCHA DE PNEUS
INSERVÍVEIS, COMO ALTERNATIVA SUSTENTÁVEL, PARA APLICAÇÃO
NA PAVIMENTAÇÃO
Autoria: Tânea Aparecida Santos, Marcelo Guelbert, Tanatiana Ferreira Guelbert, Olga
Regina Cardoso
RESUMO
Visando o conforto dos usuários, a diminuição de buracos nas estradas, maior vida útil ao
pavimento, menor uso de fontes não renováveis do meio ambiente e a minimização de
reclamações feitas às empresas que executam o serviço de pavimentação, esta estudo,
caracterizado como uma pesquisa aplicada, qualitativa e exploratória, tem por objetivo o
desenvolvimento de uma mistura asfáltica ecológica que, consiste em utilizar borracha moída
de pneus inservíveis introduzidas no ligante asfáltico. A pesquisa tem o intuito de contribuir
para o desenvolvimento científico da pavimentação; utilizar pneus inservíveis e prejudiciais
para o meio ambiente, na construção civil; e incentivar a utilização, por empresas privadas e
públicas, desta tecnologia pouco utilizada no Brasil. Após a conclusão da mistura e de
análises laboratoriais foi possível constatar uma mistura apta para a aplicação, levando em
consideração os mesmos métodos de composição de uma mistura sem a adição da borracha de
pneu no ligante asfáltico. Obteve-se como resultados da mistura asfáltica, pavimentos mais
resistentes a trincas, econômicos, flexíveis, duráveis, ecológicos, com menor tempo de
execução e possível diminuição de espessuras sem interferir em suas resistências.
Considerando todos esses benefícios de economia, ecologia e propriedades físico-químicas,
pode-se afirmar, preliminarmente, que o asfalto borracha deve ser uma tecnologia utilizada
com maior frequência no Brasil.
Palavras-chave: Asfalto Borracha; Mistura Asfáltica; Pavimento; Sustentabilidade.
ABSTRACT
Aiming user comfort, the decrease of street potholes, longer life to the pavement, less use of
non-renewable environmental resources and minimizing complaints made to companies that
perform the service paving, this study characterized as an applied qualitative and exploratory
research aims at the development of an ecological asphalt mixture that consists of using
crumb rubber from scrap tires in asphalt binder introduced. The research aims to contribute to
the scientific development of flooring; using scrap tires and damaging to the environment,
construction, and encourage the use by private and public companies, this new underused
technology in Brazil. After completion of mixing and laboratory analysis it was established a
mixture suitable for application, taking into account the same method of composition of a
mixture without the addition of tire rubber in the asphalt binder. Was obtained as a result of
the asphalt mixture, floors more resistant to cracking, economical, flexible, durable,
environmentally friendly, with shorter execution time and possible reduction in thickness
without interfering in their resistance. Considering all these benefits of economy, ecology and
physicochemical properties, it can be stated, preliminarily, that asphalt rubber technology
should be used more frequently in Brazil.
Keywords: Asphalt Rubber; Asphalt Mix; Pavement; Sustainability.
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1. Introdução
Ao se trafegar pelas rodovias em todo o Brasil, é possível se deparar com pistas
desfavoráveis, que até podem danificar os veículos ou causar acidentes, devido à grande
quantidade de buracos existentes. Os buracos podem ser resultado de uma má aplicação ou de
um asfalto desapropriado para o local, sem esquecer que os intempéries e tempo útil de vida
do ligante asfáltico, devem ser levados em consideração para a sua durabilidade.
Também, a falta de um programa de conservação das estradas, pode fazer parte das
principais causas de degradação das rodovias em todo país. De acordo com a Confederação
Nacional do Transporte (CNT, 2010), que avalia a situação das estradas brasileiras, em 2009,
no estado do Paraná, apenas 13,7% das rodovias se encontravam em ótimo estado, enquanto
outras 35,9% das rodovias são consideradas regulares em seu estado de conservação. A
pesquisa evidencia que apenas 35,5% das rodovias brasileiras encontram-se em bom estado,
12,4% em condições ruins e 2,5% em péssimo estado. O estado de São Paulo é considerado o
primeiro estado com 54,3% de rodovias em ótimas condições de trafego, o Rio de Janeiro
ocupa a segunda posição com 38,7% em ótimo estado e o Paraná, com os 13,7%, está em
terceiro lugar.
A mistura asfáltica, também chamada de ecológica neste estudo, é uma mistura
composta de pó de pneu moído adicionado ao ligante asfáltico conhecido como processo
úmido, dando origem ao asfalto borracha, é considerada uma tecnologia pouca utilizada no
Brasil. Segundo o Conselho Nacional do Meio Ambiente (1999), somente em meados de 1999
foi aprovado o uso de pneu em misturas asfáltica no pais, no entanto a primeira aplicação de
asfalto borracha foi desenvolvida e patenteada nos Estados Unidos por Charles H. McDonald,
em 1963 (GRAÇA, 2005).
Nesse sentido, a pesquisa destaca a modificação dos Cimentos Asfálticos utilizados na
pavimentação com a adição de borracha de pneu. Esse asfalto modificado por borracha moída
de pneus tem propriedades físico-químicas superiores ao asfalto tradicional, podendo
minimizar os custos finais e custos de manutenção das obras rodoviárias, proporcionando
pavimentos mais seguros e confortáveis para os usuários. Também podem reduzir os níveis de
trepidação e ruído dos veículos e aumentar o atrito com os pneus, diminuindo a distância de
frenagem (GRECA, 2005).
Além dessas características físicas o asfalto borracha resolve um problema ambiental.
Na visão de Montani (2006, p. 56) “os pneus recicláveis representam um bom negócio tanto
para o meio ambiente, que deixa de ter mais um fator poluente, como para a saúde pública”.
Segundo a Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos (ANIP, 2002) o Brasil
produz 41,3 milhões de pneus por ano. Quando abandonados em locais inadequados, os pneus
servem como local de procriação de insetos entre outros vetores de doença.
Além disso, a disposição de pneus em aterros sanitários é problemática, pois os pneus
dificultam a compactação reduzindo significativamente a vida útil dos aterros (Oda, 2002)
O objetivo deste artigo, portanto, é mostrar as vantagens e estudar em laboratório uma
mistura asfáltica ecológica, para produzir pavimentos mais duráveis, contribuindo com os
aspectos relacionados às inovações tecnológicas aliadas as questões de responsabilidade
socioambiental, bem como ao desenvolvimento cientifico do setor rodoviário.
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2. Asfalto com Borracha de Pneu: caracterização
O processo de usinagem da mistura Asfáltica Ecológica pode ser por usinas
gravimétricas ou volumétricas.
Nas usinas gravimétricas todo material introduzido é dosado por peso, enquanto que
nas usinas volumétricas os materiais introduzidos são dosados por volumes. Independente do
tipo de usina, toda a fabricação de Concreto Asfáltico deve ter um silo para cada material,
facilitando sua correta dosagem; sistema de alimentação de agregados variáveis; sistema
sincronizado que permite aumentar ou diminuir a produção; alarme de falta de fluxo de
material nos silos, evitando-se a falta de um dos materiais resultando em alterações
granulométricas da mistura; controle de temperatura no painel da usina para se evitar altas e
baixas temperaturas de usinagem, pois estas influenciam nas características da mistura.
A obtenção de asfalto é realizada por meio da destilação do petróleo. Suas
características mostram um material viscoso, semi-sólido, a temperatura ambiente se torna
termoplástico e quando aquecido torna-se líquido, retornando ao estado original após
resfriamento. Ele é um material altamente impermeável, possui alta flexibilidade, durável,
aderente, resistente a ácidos, álcalis e sais.
As misturas asfáltica betuminosas devem apresentar propriedades compatíveis com as
necessidades a que serão aplicadas, para isto é necessário analisar alguns itens importantes
como a estabilidade, flexibilidade, impermeabilidade, durabilidade e rugosidade (UFPR,
2010).
A estabilidade é a capacidade de resistir à esforços que podem causar deformações
irreversíveis, portanto a mistura deve apresentar estabilidade compatível com os esforços aos
quais serão submetidos, estes definidos em projeto, para que não possam ocorrer trincas e
rachaduras no pavimento.
A flexibilidade é a capacidade de resistir a flexões repetidas provocadas pela passagem
de veículos, ou seja, o pavimento sofre uma força e após secar esta força volta à origem
natural, contudo deve ser controlada nas misturas asfálticas ajudando a evitar defeitos no
pavimento. Outra característica relevante está relacionada com a impermeabilidade, ou seja, o
volume de vazios nas misturas, quanto maior for à quantidade de vazios na mistura maior a
permeabilidade, que contribui com a desagregação das camadas subjacentes, no entanto, se a
quantidade de vazios também for pouca, pode deixar a mistura muito rígida, podendo
ocasionar defeitos.
Já a durabilidade do asfalto é a capacidade de resistir a intempéries, e a abrasão
depende do tempo de envelhecimento do ligante (oxidação), da desagregação dos agregados e
misturas densas que tendem a envelhecer mais lentamente. E por último a rugosidade das
misturas asfálticas que deve apresentar uma textura superficial suficientemente rugosa para
melhor aderência do pneu no pavimento, essa rugosidade depende da granulometria e da
quantidade de ligante (UFPR, 2010).
Segundo o DER–PR (2007) a composição da mistura deve satisfazer requisitos para
classificar a mistura como camada de rolamento, de ligação ou de reperfilagem. Segundo as
classificações do emprego da mistura asfáltica elas podem ser utilizadas como capa, camada
de rolamento e camada de reperfilagem:
• Capa: revestimento em uma só camada;
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• Camada de rolamento: duas camadas, a primeira camada chamada de (binder), e a
segunda de rolamento (capa); e por último
• Camada de nivelamento ou de reperfilagem.
O cimento asfáltico de petróleo tem o símbolo CAP, que procede às indicações dos
vários tipos de cimentos asfálticos, e se dá pelos resultados do ensaio de penetração. Para o
DNER-ME (1964) o “cimento asfáltico preparado de petróleo é o asfalto obtido
especialmente para apresentar as qualidades e consistência próprias para o uso direto na
construção de pavimento, tendo uma penetração a 25Cº entre 5s e 300s, sob uma carga de 100
gramas, aplicada durante 5s”.
O CAP possui materiais utilizados em trabalhos de pavimentação, apresentando
limitações, neste caso torna-se necessário modificar as propriedades do CAP. A classificação
depende do tipo de penetração obtida em ensaios laboratoriais e aos componentes neles
adicionados, para melhores condições físico–químicas. Era possível encontrar 10 variedades
de cimentos, cuja classificação contemplava: 30-40s, 40-50s, 50-60s, 60-70s, 70-85s, 85-100s,
100-120s, 120-150, 150-200s, 200-300s (NOGUEIRA, 1961; SENÇO, 1997).
No entanto os tipos de CAP foram reduzidos, em função das práticas de utilização
reveladas para o Brasil. Em função do clima brasileiro e dos serviços de pavimentação
oferecidos, apenas quatro desses cimentos apresentam as características necessárias e de
interesse, quais sejam: CAP 50-70s, CAP 85-100s, CAP100-120s e CAP 150-300s, sendo que
o mais utilizado é o CAP 50-70s (GRAÇA, 2005).
O pó de pneu moído adicionado ao CAP pode proporcionar uma mistura com maior
elasticidade evitando trilhas de rodas no asfalto, além disso, Gotijo (2000) comenta que o
asfalto borracha reduz os ruídos da pista em até cinco decibéis, o mesmo que reduzir em 85%
o ruído provocado pelo tráfego. O autor ressalta ainda, a maior durabilidade em relação ao
asfalto convencional, enquanto este possui 10 anos de vida útil, o asfalto borracha poderá
durar entre 25 e 30 anos.
Todos os tipos de pneus podem ser utilizados para serem adicionados ao ligante,
porém o Departamento Nacional de Infra Estrutura e Transporte (DNIT, 2005) glosa que, os
pneus de caminhões têm a particularidade de possuírem maiores teores de borracha natural do
que sintética.
O processo de fabricação consiste na mistura de cimento asfáltico e borracha moída a
uma temperatura que vai de 150 a 200ºC, durante um determinado tempo (20 a 120 min).
No entanto, para efetivamente conseguir produzir o asfalto borracha, não basta apenas
misturar ligante e pneu. Para obter uma boa mistura asfáltica, além de serem consideradas as
normas para métodos de ensaios, é essencial a fusão dos materiais e da borracha ao ligante.
Gontijo (2000, pg. 44) complementa que “o grande diferencial é que ele (CAP) tem que ser
fundido. A 177°, o asfalto não funde com a borracha. Não acontece nada. Os dois produtos
têm que dar origem a um terceiro produto e não a uma mistura de asfalto com borracha”.
O resultado é um produto que tem uma maior flexibilidade, apresenta maior
resistência às deformações e trincas, reduz o ruído, possui uma drenagem melhor, maior
resistência às variações de temperatura, além de reduzir os custos com atividades de
manutenção e reabilitação (ODA, 2000).
Os custos, da aplicação da borracha em misturas asfálticas, são mais elevados em
relação ao asfalto tradicional, no entanto tem vida útil maior, devido à quantidade de carbono
que o pneu possui em sua composição, deixando-o mais resistente.
Em estudos realizados Ferrara (2006), evidencia o custo total de uma obra realizada
com a diminuição da espessura do pavimento. Segundo o autor o asfalto convencional de
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revestimento de 5 cm custou R$1.116.970,54, o asfalto borracha de revestimento da mesma
espessura, 5cm, saiu por R$ 1.128.224,86. Já, diminuindo a espessura do revestimento, com o
asfalto borracha, obteve-se um custo de R$ 1.080.963,77. Os dados evidenciam que o asfalto
borracha é considerado um material de qualidade e mesmo tendo o ligante mais caro que o
convencional o custo benefício é bem maior.
O asfalto borracha tende a ser preto em função do derivado de petróleo, mas com o
passar dos anos, após a aplicação na pavimentação, ele vai ficando cinza claro, perdendo suas
propriedades naturais. Após esta fase o asfalto começa a ficar duro é quando, quase sem
nenhuma propriedade, começa a quebrar. No entanto, conforme pesquisa sobre a utilização da
borracha de pneu na pavimentação asfáltica, Martins (2004) afirma que, como um pneu pode
durar 150 anos, a adição da sua borracha faz com que o ligante demore mais a perder suas
propriedades e a ficar quebradiço. Nessa mesma linha de pensamento a ABCR (2006) afirma
que a borracha constituinte do pneu possui excelentes propriedades físico-químicas para ser
incorporadas ao ligante convencional, o que traz uma série de melhorias que se refletem
diretamente na durabilidade do pavimento.
Diante do cenário apresentado, o chamado asfalto borracha pode ser considerado um
produto com preocupações relacionadas ao viés da sustentabilidade (econômica, social e
ambiental), pois tem como premissa a redução na utilização de petróleo, considerada uma
fonte não renovável, e o emprego de pneu inservível, classificados como passivos ambientais.
Segundo dados da ANIMA (p.9, 2006) “a cada um km de pista simples são
consumidas 4600 carcaças de pneus de automóveis”, portanto, a mistura asfáltica é
considerada ecológica devido à utilização de um ligante com adição de material reciclável,
por proporcionar uma destinação adequada aos pneus descartados.
3. Metodologia
Este trabalho caracterizado como uma pesquisa aplicada, tem como base o
desenvolvimento de uma mistura asfáltica ecológica que, consiste em utilizar borracha moída
de pneus inservíveis introduzidas no ligante asfáltico.
Foram utilizados para a elaboração do estudo consultas a livros, artigos, pesquisas e
análises de ensaios elaborados.
A mistura apresentada na pesquisa se enquadra na faixa “D”, considerada uma mistura
asfáltica para camada de rolamento, conforme a classificação proposta pelo DER–PR (2007).
Todos os materiais utilizados para a realização da mistura foram doados por empresas
da região de Campo Mourão (PR). O laboratório que foi utilizado para a realização de todos
os ensaios para a composição do projeto também está instalado na mesma região, e possuía
todos os equipamentos necessários para a realização do estudo.
Os equipamentos possuíam certificado de aferição adequado às necessidades da
pesquisa, assim como, os agregados e emulsão asfáltica, com certificados para ensaios
emitidos em laboratórios de grande porte, em função do tipo de equipamento utilizado.
Durante a realização dos ensaios, o encarregado de laboratório orientou e acompanhou
o processo, para que todas as amostras estivessem conformes, de acordo com as
especificações.
O ligante utilizado para a elaboração da mistura foi um ligante asfáltico com pó de
borracha de pneu 50-70s,
O ligante asfáltico utilizado para a composição da mistura é o Cimento Asfáltico de
Petróleo (CAP) 50-70s, modificado por borracha de pneu moído. Essa modificação com
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borracha de pneu moída se dá no processo de industrialização do ligante ou na introdução à
mistura como material de enchimento. Para se obter a melhor temperatura a ser utilizada,
foram realizados os ensaios de brookfield.
4. Desenvolvimento
Para este trabalho foi realizada uma mistura asfáltica ecológica utilizada para a
pavimentação de estradas, ruas, pátios de empresas, etc. Uiliza-se os mesmos agregados para
a composição de uma mistura com ligantes comuns, assim como o processo de usinagem é o
mesmo. A diferença está no ligante asfáltico constituinte da mistura, transformando-a em
ecológica, bem como tecnológica, possuindo capacidades químicas e físicas superiores a do
asfalto convencional, conforme a abordagem de Téchne (2007, p. 17). Para o autor “a mistura
asfáltica adquire um pouco da capacidade elástica da borracha, passa a ser capaz de se
deformar mais durante a passagem de veículos pesados e a voltar à mesma forma de antes,
com menor risco de deformações indesejável”.
Os materiais utilizados foram britas, o CAP com a adição de borracha de pneu, areia e
a cal. Para identificar a viabilidade e a qualidade destes materiais para a composição da
mistura foram realizados ensaios laboratoriais.
Como resultado a tecnologia foi utilizada no Paraná, nas proximidades do Município
de Campo Mourão, entre Peabiru e Araruna. Foram realizados 15 quilômetros de asfalto
borracha, em um trecho de acesso entre os dois Municípios. É importante ressaltar que a
durabilidade das misturas asfálticas não depende somente da mistura em si, possui todo um
conjunto que envolve técnicas de produção, de aplicação e manutenção. Qualquer asfalto não
aguenta todo o tempo de vida útil, se não for produzido e aplicado adequadamente conforme
as especificações, e ter um processo de manutenção programado.
O desenvolvimento deste estudo evidencia as fases da realização da mistura asfáltica
ecológica, os parâmetros utilizados e sua realização.
4.1 Ensaios Laboratoriais Cimento Asfáltico de Petróleo
O ligante asfáltico utilizado para a composição da mistura asfáltica foi o CAP 50-70s
modificado por pneu de borracha moído. Os materiais, bem como o laboratório, para a
realização da mistura asfáltica e dos ensaios, foram fornecido por uma empresa que atua nesse
segmento de mercado, localizada na mesma região em que a mistura asfáltica foi aplicada.
A intenção dos ensaios é verificar as possíveis características de uma mistura com a
realização de um ligante ecológico, ou seja o cimento asfáltico de borracha.
Portanto, os ensaios realizados no material, tem por objetivo analisar os itens
considerados como os mais importantes do ligante para a composição da mistura asfáltica,
pois as propriedades dos ligantes influenciam nas características da mistura. Nesse sentido, os
ensaios desenvolvidos foram:
• Densidade e massa específica do CAP: padronizado pelo método NBR 6296 para
produtos betuminosos semi-sólidos.
• Ensaio de ponto de amolecimento: determinado pela norma de NBR6560.
• Ensaio de Penetração: especificado pelas normas ABNT-NBR 6576.
• Ensaio do ponto de fulgor: conforme tabela 1 do DNER e ANBT.
• Ensaio de recuperação elástica: especificações do DNER – ME 382/99.
• Ensaio de Viscosidade Brookfield: especificado pela ASTM 2196/99.
• Ensaios dos agregados miúdos: densidade real e ensaio de equivalente de areia.
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• Agregado graúdo: densidade real dos agregados. Analisa os agregados envolventes na
mistura.
• Granulometria dos agregados.
4.1.1 Resultado Parcial
a) Ensaio do Cimento Asfáltico Modificado por Borracha de Pneu Moído
A tabela 1 evidencia os resultados dos ensaios do ligante borracha utilizada para a
composição da mistura asfáltica acompanhado de suas exigências mínimas e máximas dos
diferentes ensaios.
Tabela 1 – Ensaios determinantes do ligante asfáltico
Ensaio
Características
Asfaltos
DNER-ME 003/93
DNER-ME 148/93
ABNT-NBR6560/00
ASTM – 2196/99
NBR – 6296
DNER – ME 382/99
Penetração
Ponto de fulgor
Ponto de amolecimento
Viscosidade brookfield
Densidade
Recuperção elastica
Cap - borracha
Cap - borracha
Cap - borracha
Cap - borracha
Cap - borracha
Cap - borracha
Esp. min e
max
25 -75s
235 ºc
55 ºc
800 - 2500
40 - 45
Resultado
53s
258 ºc
67 ºc
956
1033 kgf/m³
43
Fonte: Autores
b) Composição da mistura asfáltica
Com os dados obtidos da granulometria dos agregados é possível calcular, para uma
faixa específica de camada de rolamento, a melhor composição de mistura. Sendo assim, a
melhor faixa encontrada foi à faixa D, do DER. A tabela 2 especifica a faixa definida do
projeto e a faixa de trabalho encontrada acima do projeto. Para a constituição da faixa de
trabalho têm-se unidades de tolerância para mais e para menos da faixa do projeto.
Tabela 2 – Faixa de Trabalho encontrada
CBUQ. FX. D DER - PR.
Faixa de trabalho
100,00 - 100,00
100,00 - 100,00
100,00 - 100,00
82,22 - 96,22
72,17 - 86,17
56,48 - 66,48
35,43 - 45,43
15,00 - 24,52
8,66 - 14,66
4,73 - 8,73
Projeto
100,00
100,00
100,00
89,22
79,17
61,48
40,43
19,52
11,66
6,73
Tol.
±7
±7
±7
±7
±7
±5
±5
±5
±3
±2
Fonte: Autores
Conforme visto na tabela 2 para o projeto há uma faixa de trabalho que se localiza
dentro da faixa de limite do DER. A faixa de trabalho é dado pelos limites de dois a sete para
mais e para menos do projeto encontrado.
O total em porcentagens dado de agregados para a definição do projeto da mistura
asfáltica foram os seguintes:
Tabela 3 – Proporção final dos agregados
Material
Porcentagem
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7/17
3/4"
3/8"
Pó
Areia
Filler
Total
28,00
12,00
52,00
7,00
1,00
100,00
%
%
%
%
%
%
Fonte: Autores
c) Ensaio de densidades média da mistura
Tabela 4 – Densidades das Frações da Mistura
Dr ==>
Da ==>
Dt ==>
==>
Fração passando 3/4” retido nº 4
Fração passando nº 4 retido nº 200
Fração passando nº 200
3, 015
2, 930
2, 943
2, 916
Fonte: Autores
d) Densidades teóricas por teores de asfalto
Através dos cálculos mencionados em métodos de ensaio da densidade teórica por
betume obteve-se os seguintes resultados descritos na tabela 5.
Tabela 5 – Densidade teórica por teor de betume
Teor
4,2
4,7
5,2
5,7
6,2
Densidade kg/m³
2739 kg/m³
2692 kg/m³
2670 kg/m³
2647 kg/m³
2688 kg/m³
Fonte: Autores
e) Resultados dos ensaios dos corpos de prova Marshall
Realizado o ensaio de ruptura Marshall para obter resultados de estabilidade e
fluência, tiveram-se os seguintes resultados já com a aplicação dos fatores de correção.
Com a realização dos corpos de prova Marshall foram analisados peso, volume,
densidade aparente do corpo de prova, assim como foi possível com esses dados calcular
fatores como o RBV, VAM, VV e densidade aparente.
Foram encontras as seguintes características para cada corpo de prova nos diferentes
teores, como mostra a tabela 6.
Tabela 6– Característica Marshall
Teor de Asfalto (1) : 4,2%
Característcas Marshall
Porcentagem de vazios (%)
Relação Betume-Vazios(%)
Estabilidade (kgf)
Fluência (1/100 ")
Massa espec. aparente (g/cm3)
Vazios do agregado mineral (%)
Resultados Obtidos
Especificação DER CP1
CP2
CP3
Média
3a5
7,62
7,82
7,45
7,63
70 a 82
57,45
56,74
58,05
57,41
850 (75 golpes)
992,250 996,280 997,250 995,260
2a4
3,00
3,10
2,80
2,97
2,530
2,524
2,535
2,530
17,90
18,087
17,754 17,915
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Teor de Asfalto (2) : 4,7%
Característcas Marshall
Porcentagem de vazios (%)
Relação Betume-Vazios(%)
Estabilidade (kgf)
Fluência (1/100 ")
Massa espec. aparente (g/cm3)
Vazios do agregado mineral (%)
Teor de Asfalto (3) : 5,2%
Característcas Marshall
Porcentagem de vazios (%)
Relação Betume-Vazios(%)
Estabilidade (kgf)
Fluência (1/100 ")
Massa espec. aparente (g/cm3)
Vazios do agregado mineral (%)
Resultados Obtidos
Especificação DER CP1
CP2
CP3
Média
3a5
5,63
5,63
5,60
5,62
70 a 82
67,43
67,45
67,57
67,48
850 (75 golpes)
1.141,320 1.145,34 1.148,0 1.144,9
2a4
3,200
3,400
3,400
3,333
2,562
2,562
2,563
2,563
17,289
17,286
17,260 17,278
Resultados Obtidos
Especificação DER CP1
CP2
CP3
Média
3a5
3,966
4,006
4,097
4,023
70 a 82
76,643
76,456
76,030 76,376
850 (75 golpes)
1.195,650 1.187,07 1.187,0 1.187,6
2a4
3,200
3,200
3,400
3,300
2,585
2,584
2,582
2,584
16,981
17,015
17,094 17,030
Teor de Asfalto (4) : 5,7%
Característcas Marshall
Porcentagem de vazios (%)
Relação Betume-Vazios(%)
Estabilidade (kgf)
Fluência (1/100 ")
Massa espec. aparente (g/cm3)
Vazios do agregado mineral (%)
Resultados Obtidos
Especificação DER CP1
CP2
CP3
Média
3,259
3,274
3,310
3a5
3,399
70 a 82
80,721
81,387
81,317 81,142
850 (75 Golps)
1.110,310 1.068,64 1.008,9 1.062,6
2a4
3,200
3,200
2,800
3,067
2,579
2,583
2,582
2,581
17,628
17,509
17,522 17,553
Teor de Asfalto (5) : 6,2%
Característcas Marshall
Porcentagem de vazios (%)
Relação Betume-Vazios(%)
Estabilidade (kgf)
Fluência (1/100 ")
Massa espec. aparente (g/cm3)
Vazios do agregado mineral (%)
Resultados Obtidos
Especificação DER CP1
CP2
CP3
Média
3a5
2,842
2,821
2,857
2,840
70 a 82
84,451
84,553
84,382 84,462
850 (75 golpes)
928,630 952,550 957,150 946,110
2a4
2,800
2,600
2,600
2,667
2,572
2,573
2,572
2,572
18,280
18,262
18,292 18,278
Fonte: Autores
As especificações finais da mistura são dadas quando traçados os gráficos de
estabilidade, porcentagem de vazios, relação de betume por vazios, fluência, densidade
aparente, assim como o teor ótimo de betume. A figura 1 mostra o teor ótimo de betume.
Valores limites
Vazios
Teor
RBV
Teor
3,0
5,863
70,0
4,916
5,0
5,028
82,0
5,805
Média ==>
5,446
Média ==>
5,361
Teor médio calculado ..................................................................
5,404
Teor adotado ........................................................................................
5,400
Figura 1 – Teor ótimo de Betume
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Fonte: Autores
Conforme figura 1, para obter o teor ótimo da mistura é necessário encontrar o teor
ótimo nos valores mínimos e máximos de vazios, sendo 3,0 e 5,0, na mistura asfáltica. É
necessário, portanto, traçar os gráficos de volume de vazios. Traçados os gráficos se obtém
um teor para cada valor, para então definir a média dos teores encontrados.
O mesmo acontece para o gráfico de relação de betume por vazios, usam-se os limites
máximos e mínimos de 70,0 a 82,0 e se encontra os teores, em seguida define-se a média do
teor. Para achar o teor adotado calcula-se a média das médias encontradas. O teor adotado é
de 5,4.
A figura 2 é traçada através da densidade aparente encontrada em cada teor de ligante
asfáltico, os teores utilizados foram 4,2;4,7;5,2;5,7;6,2. Com o teor adotado é possível,
traçando o gráfico, encontrar a densidade ótima da mistura.
Figura 2 – Densidade aparente (g/cm³)
Fonte: Autores
Para encontrar a estabilidade da mistura, conforme evidncia o gráfico da figura 3,
utiliza-se os teores e a estabilidade encontrada em cada teor, e com a utilização do teor
adotado traça-se o gráfico, encontrando a estabilidade para aquele teor ótimo.
Figura 3 – Estabilidade da mistura
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Fonte: Autores
O gráfico da figura 4 é muito importante, pois através dele é possivel encontrar uma
das médias para a obtenção do teor adotado para a mistura asfáltica de betume. Para a
formação do gráfico utiliza-se dos volumes de vazios por teor encontrado nas mistura, logo
em seguida, é necessário traçar os dados mínimos e máximos de vazios permitido para
misturas betuminosas usinadas a quente. Os dados de mínimo e máximo para as misturas
asfálticas estão entre a porcentagem de vazios de 3 á 5. O gráfico (figura 4) define a primeira
média para encontrar o teor adotado.
Figura 4 – Volume de Vazios
Fonte: Autores
O gráfico da figura 5 é composto por meio da relação de betume por cada teor
utilizável, ou seja, pela relação de betume por vazios da mistura asfáltica. Através deste
gráfico encontra-se a segunda média para a obtenção do teor ótimo adotado para a mistura
asfáltica. Assim como o gráfico de vazios este também possui limites chamados de RBV
máximo e mínimo que é de 70% a 82%.
Figura 5 – Relação de betume Por Vazios
Fonte: Autores
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A fluência da mistura, conforme mostra o gráfico da figura 6, é encontrada utilizando
os teores e a fluência definida em cada teor. Com a utilização do teor adotado o gráfico é
traçado evidenciando a fluência para aquele teor ótimo.
Figura 6 – Fluência
Fonte: Autores
Para definir os vazios de agregado mineral da mistura, utiliza-se os teores e o volume
de agregado mineral encontrado em cada teor. Com estes dados traça-se o gráfico, conforme
figura 7.
Figura 7 – Vazios de agregado mineral
Fonte: Autores
4.2 Análise Dos Resultados Obtidos Do Ligante Asfáltico
O ligante asfáltico utilizado para a composição da mistura foi o CAP-50/70s
modificado pela adição borracha de pneu moído.
a) Ensaio de penetração:
O ensaio de penetração tem por objetivo determinar ou controlar a consistência do
material betuminoso, quando maior a penetração retida menor aumento de consistência. No
caso apresentado, o asfalto borracha é o ligante que apresenta o menor aumento desta
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consistência, em função da influência da borracha adicionada, que fornece estabilidade mais
flexível ao ligante, além de proporcionar ao processo de fusão dos dois materiais um elemento
químico que a borracha possui: o carbono. O Carbono é um material altamente resistente,
significando que o asfalto borracha possui um envelhecimento mais lento, por não ser um
material tão rígido e, também, pelo componente da borracha, que é mais resistente, o que pode
contribuir com o aumento no seu tempo de vida útil, em relação ao asfalto tradicional.
b) Ensaio de ponto de amolecimento
O objetivo do ensaio é a determinação da temperatura em que os asfaltos se tornam
fluídos, ou seja, atinge a fase de fusão. Verificou-se que neste ensaio, o asfalto borracha
depois de lançado em pista, endurece mais rápido que o convencional, diminuindo o tempo de
compactação, aumentando a aderência do agregado e pela sua composição (a borracha), pois
este material é bem menos rígido. Dessa forma, a borracha age como amortecedor e como
silenciador do pneu no pavimento. É um produto que possui maior flexibilidade, apresenta
maior resistência às deformações e trincas.
c) Ensaio de ponto de fulgor
Este ensaio procura determinar a temperatura máxima a que o asfalto pode ser
aquecido, sem perigo de incêndio, o que é um dado importante do ponto de vista, também, de
segurança. Nos resultados o asfalto borracha exige a mesma determinação que o ligante
comum em termos de segurança ao risco de incêndio.
d) Ensaio de recuperação elástica
Mostra a capacidade do material a ser submetido a um determinado esforço e voltar às
formas anteriores, sendo seu resultado satisfatório.
e) Ensaio de viscosidade
Os resultados da viscosidade do material e da densidade foram considerados
resultados satisfatórios para o projeto. Os ensaios foram compatíveis com o certificado de
qualidade do material, sendo aceitos para a utilização neste projeto asfáltico. Isso significa,
que o material logo após seu carregamento e descarregamento no local indicado, não sofreu
alterações em suas propriedades, como por exemplo, ter sido elevado a altas temperaturas e
ter queimado.
f) Ensaio dos agregados
Os resultados desses ensaios vieram da empresa fornecedora dos agregados, todos
considerados satisfatórios, mostrando agregados com boa adesividade aos ligantes,
durabilidade e desgaste superficial, sendo consideráveis suas densidades.
g) Mistura asfáltica
Os traços da mistura foram considerados ótimos por estarem mais centralizados entre a
faixa de limite especificada para a camada de rolamento.
O teor de betume encontrado para esta faixa foi de 5,4% do total da mistura,
evidenciando um baixo consumo do ligante asfáltico. Em função das porcentagem de
materiais utilizados tem-se uma mistura mais econômica em relação a uma mistura asfáltica,
que usa de 10% a 15% de areia ou até mesmo 35% de brita 3/8’’.
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Através da análise dos gráficos da mistura asfáltica modificada por borracha de pneu
moída obtém os seguintes resultados na tabela 7.
Tabela 7 – Resultado final da Mistura Asfaltica
Característcas Marshall
Porcentagem de vazios (%)
Relação Betume-Vazios (%)
Estabilidade (kgf)
Fluência (“1/100”)
Densidade teórica
Massa espec. aparente (g/cm3)
Vazios do agregado mineral (%)
Teor de betume (%)
Densidade Real da (mist.)
Densidade Aparente da (mist.)
Densidade Média da (mist.)
Capacidade de Suporte marshall
Equivalente de Areia
Absorção
Temperatura de Usinagem ºC
Temperatura de Compactação ºC
Especificação DER
3a5
70 a 82
Mínimo = 850
2a4
CSM = > 150
Resultado
4,3
74,6
1.179
3,3
2, 682
2, 580
17,08
5,4
2, 968
2, 936
2, 952
917,5
63,5
1,5
180 ºC
148 ºC
Fonte: Autores
5. Conclusão
Os asfaltos modificados por borracha moída de pneus, visam incrementar o
desempenho dos ligantes tradicionais, com relação a algumas características importantes do
ponto de vista do comportamento mecânico, das misturas asfálticas.
A mistura asfáltica ecológica que se obteve com os agregados disponíveis, foi uma
mistura para camada de rolamento. O teor ótimo de betume foi de 5,4%, considerado um teor
ótimo para a faixa D do DER. A mistura foi composta com uma porcentagem alta de finos, o
que poderia ter aumentado o teor de betume, mas não foi o caso. Através dos corpos de prova
Marshall pode se observar uma mistura homogenia e de boa aparência, com boa textura.
Indicando, que o ligante asfáltico modificado por borracha, teve uma aderência relevante com
os agregados
Os ensaios de ponto de amolecimento para o asfalto borracha, evidenciaram que este
proporciona melhor adesividade aos agregados. E quanto maior a adesividade, maior é o
tempo de vida útil do pavimento, em função da difícil desagregação do material.
Como resultado do ensaio de fluência, a mistura asfáltica apresentou ter uma alta
flexibilidade, resultando em uma mistura resistente a deformações e trincas. O ligante
proporciona melhor aderência do pneu ao pavimento, por conta das características da
borracha, facilitando a flexibilidade. Portanto maior resistência ao envelhecimento,
comprovado pelo ensaio de penetração.
Comparado a mistura asfáltica comum, o asfalto borracha possui o mesmo resultado
em termos de risco de incêndio.
Considerando as questões de cunho econômico, ecológico, tecnológico e social o
asfalto borracha é ecológico porque vem de uma fonte renovável, o pneu, pois pode gerar um
novo material depois de ser adicionado ao asfalto condicional. Social porque gera emprego e
renda a sociedade. Tecnológico porque este material é uma tecnologia de melhoria dos
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pavimentos asfálticos. Econômico, pois devido sua durabilidade pode ser considerada a opção
de diminuir as espessuras dos pavimentos (mediante prévio estudo e pesquisas). Outra
vantagem, em termos econômicos, é a redução no consumo de materiais de custo elevado
(como o caso das britas). Soma-se a estas vantagens, a diminuição do tempo de execução na
pista, devido à temperatura, assim como no tempo de compactação do material.
Considerando estes dados, se mantidas as espessuras dos pavimentos feitos com
asfalto convencional, pode-se diminuir os custos finais da obra com o asfalto borracha, pois a
mistura asfáltica com borracha reciclada apresenta maior resistência e durabilidade, com
redução nos custos de alguns matérias e no transporte, resultando em obras mais econômicas.
Conclui-se, portanto, que a mistura asfáltica para camada de rolamento na faixa “D”
do DER evidenciou, nos resultados das análises, ser uma mistura econômica, com
propriedades físicas e mecânicas consideradas aptas para a camada de rolamento utilizada em
estradas, pátios, etc., cujas características podem diminuir, também, o desconforto dos
usuários.
Por fim, o produto, objeto de estudo dessa pesquisa, também pode ser considerado
uma tecnologia preocupada com o viés da sustentabilidade, sem prejudicar o meio ambiente,
ou, reduzindo os impactos ambientais, na medida em que o asfalto utiliza uma fonte inservível
e prejudicial à natureza, a borracha de pneu moída. Nesse sentido é possível a utilização desta
nova tecnologia que vem, para contribuir, com desenvolvimento tecnológico do setor
rodoviário.
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________DNER-ME 195/97: Determinação da densidade aparente do agregado e absorção.
________DNER-ME 43/95: Determinação do ensaio Marshall das misturas betuminosas a
quente.
________DNER-ME 53/94: Determinação da porcentagem de betume nas misturas asfáltica.
________DNER-ME 86/94: Determinação do índice de forma dos agregados.
________DNER-ME 78/94: Determinação da adesividade dos agregados.
________DNER-ME 003/93: Determinação do ensaio de penetração dos material
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________DNER-ME 69/54: Determinação do ensaio de lamelaridade dos agregados graúdo.
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