Avaliação do comportamento mecânico de misturas asfálticas do tipo CPA com incorporação de PEBD no ligante betuminoso CAP 50/70.

Resumo

1. Introdução

No Brasil mais de mais de 60% das mercadorias e passageiros são transportados por rodovias e para Queiroz (2016), devido à importância do transporte rodoviário, é necessária a concepção de pavimentos que conservem a sua vida útil e proporcione aos seus usuários conforto e segurança. No país, quase em sua totalidade, os pavimentos rodoviários são do tipo flexíveis, com estrutura formada por camadas superpostas de material pétreo e sobre estas um revestimento a base de CAP- Cimento Asfáltico de Petróleo. Segundo Bernucci et al. (2008), os CAPs convencionais possuem os requisitos necessários para um bom desempenho das misturas asfálticas. No entanto, com o crescente aumento da frota, das cargas e das condições adversas do clima, cada vez mais busca-se alternativas de melhorar ou modificar as propriedades dos asfaltos. Atualmente, são estudados e empregados polímeros de que melhoram o desempenho destes ligantes e que segundo Negrão (2006) os mais utilizados são os SBS (copolímero de estireno butadieno), SBR (Borracha de butadieno estireno), EVA (Copolímero de etileno acetato de vinila) e o RET (Coluna de etileno com dois copolímeros acoplados). Alem destes, muitos estão presentes na vida cotidiana como o PEBD (polietileno de baixa densidade), encontrado em sacolas plásticas. Para Yildirim (2007), os asfaltos modificados com polímeros apresentam melhor resistência à deformação permanente e ao trincamento térmico, consequentemente aumento da vida útil do pavimento. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo a incorporação do PEBD ao CAP convencional na forma de reciclado de sacolas plásticas, avaliando seu efeito nas propriedades físicas e mecânicas de misturas asfálticas do tipo CPA – Camada Porosa de Atrito.

2.  Metodologia

Para alcançar os objetivos da pesquisa foi elaborado um programa experimental utilizando a metodologia de dosagem Marshall (DNER-ME 043/95), que visa buscar o teor ideal de ligante (% CAP) e o volume de vazios (% Vv) em uma mistura asfáltica. Primeiramente foi realizada a caracterização dos agregados pétreos conforme as especificações para uma mistura asfáltica do tipo CPA, com seu enquadramento dentro da Faixa II (DNER-ES 386/99). Em seguida foi definida as proporções dos agregados pétreos para quatro traços de misturas, com teores de ligante de 4,0, 4,5, 5,0, 5,5 e 6,0%.  A primeira composição foi denominada como traço de referência composta por agregados e ligante asfalto-borracha TIREFLEX AB8. Os demais conjuntos de misturas foram compostos de agregados e CAP 50/70 com incorporação prévia de 3, 5 e 7% de PEBD em substituição a massa do ligante convencional. O ligante modificado com os diferentes % PEBD também foi avaliado quanto à adesividade ao agregado (DNER-ME 078/94) e a penetração (DNIT 155/2010). Após definido o % CAP ideal das misturas estudadas, foram confeccionados novos corpos de prova para cada traço, sendo três para ensaio de cântabro, três para ensaio de permeabilidade vertical/horizontal e três para resistência a compressão diametral.

3.  Resultados

Os resultados de adesividade do ligante ao agregado mostram que alem do ligante TIREFLEX AB8, as amostras de CAP 50/70 com 3, 5 e 7% de PEBD também apresentaram resultados satisfatórios, sem deslocamento da película betuminosa. Com relação aos resultados de penetração, Figura 1, as amostras com de 3, 5 e 7% de PEBD obtiveram resultados de 19, 21 e 14 (0,1mm) respectivamente, contra 52 (0,1mm) da amostra de referência, ou seja, o PEBD impôs maior consistência e rigidez ao ligante convencional. Nos resultados de permeabilidade, Figura 2, tanto a amostra de referência como as amostras com PEBD apresentaram permeabilidade horizontal superior a vertical, efeito este desejado, pois facilita a drenagem da água para os bordos da pista. Todas as amostras obtiveram permeabilidade vertical/horizontal superior 0,116 cm.s^-1 ou superior ao recomenda pela ASTM D7064-13 (2013, apud Jacques, 2018), porém o PEBD nos teores de 3 e 5% provocaram uma redução nos vazios comunicantes. Perante o desgaste ao cântabro, Tabela 1, os resultados atenderam as especificações da DNER-ES 383/99 de no máximo 25%, sendo as amostras de PEBD com uma média de 17,9% contra 22,36% da amostra de referência, indicando uma maior coesão das amostras com ligante misturado ao PEBD. Para os resultados de resistência a tração por compressão diametral, Tabela 1, é observado um ganho de 26% para as amostras de PEBD até o ter de 5% em relação à referência, sendo 30% inferior para a amostra com 7% de PEBD, devido a maior rigidez e maior %Vv apresentado pela mistura. Todas as misturas estudadas não atenderam as especificações da DNER-ES 386/99 de no mínimo 5,5 kgf cm-2.  

4.  Conclusão

O desempenho das misturas asfálticas tipo CPA com o polímero PEBD no ligante convencional CAP 50/70, é comparado com uma mistura moldada com ligante asfáltico modificado por borracha (TYREFLEX AB8). A incorporação do PEBD ao ligante convencional em todos os teores estudados provoca um aumento da consistência e rigidez deste, tornando o CAP 50/70 menos suscetível ao calor e as deformações plásticas. A adição do PEBD reduz a densidade aparente das mistura, devido à baixa densidade do polímero em relação a outros constituintes da mesma e também promove um aumento no %Vv. Apesar de os teores de 3 e 5%  reduzirem os vazios comunicantes, as amostras apresentam uma permeabilidade superior ao recomendado pelas especificações. O PEBD aumenta a coesão das misturas tipo CPA, mantendo o esqueleto pétreo mais estável e mais resistente ao desgaste há passagem dos rodados. Destaca-se que com a incorporação de PEBD ao ligante asfáltico, promove boa adesividade do ligante ao agregado, melhorando sãs propriedades físicas e mecânicas das misturas do tipo CPA, com boa empregabilidade para tráfegos mais pesado, promovendo um aumento na durabilidade dos pavimentos.