Equipamentos corretos = maior produção com menor custo operacional

A evolução tecnológica dos equipamentos de construção e manutenção de rodovias foi muito além de prover ao operador melhores condições de trabalho e maiores facilidades de operação. As técnicas de engenharia civil aplicadas à pavimentação foram evoluindo conforme as máquinas foram sendo desenvolvidas e aprimoradas, de forma a possibilitar que houvesse um grande aumento de produção e também redução dos custos gerais da obra em relação as técnicas que eram até então utilizadas. 

As técnicas hoje existentes permitem que a estrutura do pavimento tenha uma longa vida útil e que a camada de rolamento seja de alta qualidade. Para realizar um projeto de qualidade é preciso conhecer bem as técnicas e equipamentos existentes, além de realizar a devida vistoria e estudo do local para escolher qual será a forma de construção ou intervenção necessária.

Algumas máquinas de maior porte geram um custo operacional inferior a equipamentos menores, embora o valor inicial de aquisição seja maior. O valor total de uma obra nem sempre é fácil de calcular precisamente, e muitas vezes geram transtornos devido a erros na composição dos custos. Uma máquina de menor porte ou um equipamento antigo podem apresentar altos custos de manutenção e peças, e uma taxa de produção baixa, cuja combinação acaba encarecendo os custos gerais ao longo de uma obra.

Nos últimos anos foram acompanhados inúmeros equipamentos com novas tecnologias em obras rodoviárias pelo Brasil, e assim obtivemos dados mais precisos sobre produção e custos operacionais. Abaixo, segue seis exemplos:

1.    Rolos Compactadores de Solos de 20.000 kg.

Nas etapas iniciais da obra, em compactação do subleito e das camadas de base, os rolos mais utilizados são os da faixa de 11 toneladas de peso operacional. Modelos mais pesados, de 20 toneladas, agregam algumas vantagens em obras onde é preciso alta taxa de produção, tais como barragens e grandes movimentações de terra, e em obras de reciclagem de asfalto onde a Recicladora apresenta uma alta velocidade de avanço e gera uma dificuldade ao comboio de compactação em executar o mesmo avanço.

Um único rolo de 20 toneladas pode fazer o trabalho de dois rolos de 11 toneladas, e dependendo do tipo de solo, com diminuição do número de passadas totais necessárias para alcançar a máxima densidade do solo. Soma-se a isto uma grande economia no consumo de combustível. Em média, o consumo de um rolo de 11.000 kg é de 12 litros por hora, enquanto no rolo de 20.000 kg com sistema eletrônico de gestão do motor é de 17 litros por hora. Considerando que o rolo mais pesado realiza o trabalho de dois rolos mais leves, a economia é de aproximadamente 30% no custo de combustível consumido.

Os rolos vibratórios possuem o Impacto Dinâmico, que é o somatório da Força Centrífuga gerada pelo movimento de vibração do cilindro e o peso do módulo dianteiro. Um rolo de 11 toneladas chega a 30.000 kgf de impacto, enquanto um rolo de 20 toneladas chega a mais de 45.000 kgf. Portanto, é preciso selecionar com cuidado o equipamento de acordo com as características da obra. Dentro de cidades, próximo a edificações e em pavimentos com estrutura formada por camadas mais finas, o ideal é utilizar o rolo mais leve. Já em obras pesadas a solução com um rolo de 20.000 kg é a melhor em termos de maior produtividade e menor custo de operação.

A diferença de dimensões entre rolos de 11 ton (direita) e de 20 ton (esquerda) é mínima.

2.       Usinas de Asfalto com reaproveitamento de material fresado

Misturas asfálticas sustentáveis têm sido estudadas há alguns anos no sentido de melhorar ou substituir as técnicas tradicionais. A principal é a reciclagem a quente em usina de asfalto através da utilização do resíduo da fresagem do pavimento, conhecido como RAP (Reclaimed Asphalt Pavement) como um insumo, junto com agregados minerais virgens, na produção de misturas asfálticas.

As usinas de asfalto estão se atualizando e processando taxas cada vez maiores de RAP, tornando esta tecnologia viável nos aspectos ambiental, econômico e técnico. Fora das fronteiras brasileiras, principalmente na América do Norte e Europa, esta técnica é amplamente difundida, com uso do RAP em altas taxas na produção de novas misturas asfálticas.

É muito comum encontrar em obras rodoviárias grandes áreas de armazenamento de RAP, que não tem uma reutilização adequada. O uso de RAP diminui o custo de materiais pétreos por cada tonelada produzida de asfalto, que representa mais de 25% dos custos totais. Se um projeto determinar que o traço da mistura asfáltica deve reutilizar 30% de RAP em sua composição, pode haver uma redução de até 15% no custo total de produção.  De acordo com alguns estudos realizados no Brasil, há uma considerável redução de custos com o reaproveitamento do material asfáltico fresado. 

3.       Fresadoras de maior porte com menor custo horário de operação

Estudos comparativos realizados mostram que uma fresadora de maior porte apresenta um custo horário inferior por metro quadrado fresado em relação a uma máquina menor. Sendo assim uma grande vantagem a sua utilização em obras onde sejam requeridos altíssimos volumes de produção. Os dois modelos estudos são a fresadora Wirtgen W 100, fabricada no Brasil, com locomoção sobre rodas e 1 metro de largura de trabalho, e a fresadora Wirtgen  W 200, importada da Alemanha, com locomoção sobre esteiras e 2 metros de largura de trabalho.

Diversos fatores e variáveis influenciam a produção da fresagem asfáltica, tais como o tipo de cilindro de corte, o tipo de bit utilizado, o nível de dureza do asfalto, a temperatura da superfície, a logística da obra para que não gere interrupções e a experiência do operador. Considerando fatores similares, o comparativo entre os dois modelos apresenta um índice de produção muito maior para a fresadora de grande porte. Considerando uma camada de 5 centímetros de espessura, a velocidade de fresagem do modelo W200 é de aproximadamente 20 metros por minuto, enquanto que na W100 é de 11 metros por minuto. O modelo W200 tem o dobro de largura de trabalho, consequentemente o volume fresado total por minuto ou hora é muito maior. Em valores teóricos, a capacidade máxima da W100 é de 115 m³/h enquanto a da W200 é de 375 m²/h.

A composição de custos de fresagem envolvem os custos da máquina (depreciação, juros, manutenção preventiva, combustível, lubrificantes e água), do consumo de ferramentas de corte (bits e porta-bits) e o salário do operador. Estes valores somados devem ser divididos pela capacidade de produção do equipamento, que é a área fresada em metro quadrado a cada hora. Como a capacidade de produção da W200 é muito maior do que a W100, os gastos iniciais acabam se tornando menores na composição de custos. Conforme maior seja a capacidade de produção da máquina por hora, menores serão os custos operacionais horários. 

Modelos de fresadoras: 1 metro de largura de trabalho (esquerda) e 2 metros.

4.       Lastros e controle de calibragem em Rolos de Pneus

Ao contrário das fresadoras de asfalto, um rolo compactador de pneus um pouco mais leve apresenta um custo operacional inferior ao modelo mais pesado. Há um maior consumo de combustível quanto mais lastros esteja inserido no rolo, ou seja, quanto maior o seu peso operacional. Isto porque o equipamento é único, com a mesma potência de motor e mesmo projeto hidráulico, para as variações desde 10.000 kg até 28.000 kg de peso operacional.

Para compensar uma menor carga aplicada por pneu, é importante que o sistema de controle de pressão e calibragem dos pneus esteja funcionando corretamente. É recomendado que a pressão aplicada seja a intermediária, o que proporciona 100% de contato com a camada asfáltica, garantindo assim precisão e qualidade na compactação e acabamento. Se a pressão dos pneus está demasiadamente alta, há uma diminuição no contato com a camada de asfalto, sem uniformidade na aplicação da força. Se a pressão dos pneus está muito baixa, há contato apenas nas laterais dos pneus, deixando um vazio sem compactação na parte central. Em camadas de até 5 centímetros de espessura, um rolo de até 15.000 kg aplica força suficiente para a compactação e acabamento da superfície asfáltica desde que esteja com a pressão correta.

5.       Distribuidor de cimento junto à Recicladora de Asfalto

Em obras de estabilização de solos e reciclagem de asfalto pode ser utilizado a cal ou o cimento como um agente ligante para agregar propriedades de forma a melhorar as condições do material existente. Todavia é preciso que haja precisão na adição destes materiais. A adição manual ou com equipamentos inadequados não garantem a precisão necessária. A falta ou o excesso de agentes ligantes acarretam danos técnicos e prejuízos financeiros para a obra.

A adição de cimento em excesso faz com que a camada reciclada tenha suas propriedades alteradas que podem comprometer a vida útil do pavimento. A estrutura perde a capacidade flexível e torna-se mais rígida sem ter o dimensionamento correto para este comportamento, de forma a gerar trincas e fissuras. Já a adição em menor quantidade do que o especificado em análises de laboratório não acrescentam as devidas características de resistência projetadas.

No caso da reciclagem de pavimentos asfálticos com o uso de cimento, somente o custo deste insumo pode chegar a aproximadamente 70% do valor total da obra. Isto porque o uso do cimento geralmente requer 1% em relação ao volume total reciclado, que é o próprio material já existente na rodovia deteriorada. Não há necessidade de buscar novos materiais e transportá-los até a obra, o que torna a técnica da reciclagem com cimento extremamente econômica. Porém, faz com que o cimento tenha um alto percentual na composição dos custos. O uso de um distribuidor com controle eletrônico de dosagem garante a precisão necessária para que se tenha uma obra executada com qualidade e sem gastos desnecessários de materiais. 

                                         Distribuidor eletrônico de cimento

6.        Pavimentadora de Concreto para barreiras de proteção

A utilização de uma Pavimentadora equipada com molde específico para construção de barreiras de proteção em concreto é uma excelente opção que combina alta produção e baixos custos operacionais. Embora não seja ainda muito difundida no Brasil, esta técnica já foi utilizada algumas vezes em obras rodoviárias brasileiras e comprovou todas as suas vantagens. Analisando de forma comparativa os custos totais da construção de uma barreira de proteção New-Jersey executada de modo manual e com o uso da máquina, os resultados finais são surpreendentes.

A Pavimentadora Wirtgen SP 15 alcançou uma velocidade de avanço de 1,6 metros por minuto ao executar a concretagem da barreira de 80 cm de altura e base com 55 cm de largura. Com a devida logística de fornecimento de concreto, é possível alcançar mais de 500 metros por dia. No modo manual não se chega a metade deste valor. Há uma considerável diminuição do número de pessoas envolvidas devido a eliminação da etapa de montagem e fixação das formas de madeiras, concretagem e desmontagem das formas. O custo operacional deste equipamento é baixo, com consumo de combustível similar à de um rolo compactador de solos.

Em relação às técnicas tradicionais de montagem manual, o custo final de aplicação pode chegar a um valor 40% inferior. A versatilidade do equipamento permite utilizar diversos formatos de molde, em ambos os lados da máquina, para execução de barreiras de proteção de inúmeros formatos e dimensões, canaletas de escoamento de água e meio-fio de calçadas.

Camada de Base Estabilizada com Betume (BSM)

No desenvolvimento de técnicas em projetos de recuperação estrutural de rodovias através da reciclagem asfáltica, a camada BSM é um dos avanços mais significativos em termos de qualidade, rapidez de execução, prolongamento da vida útil e redução de custos.

A camada BSM vem do inglês Bitumen Stabilized Material, que significa camada estabilizada com betume (asfalto). Esta estabilização é executada através de um processo de corte e reprocessamento do material existente da pista, e na sequência a mistura de todo este material ao betume em forma de emulsão asfáltica ou espuma de asfalto. Estas duas formas permitem que haja uma mistura perfeita com agregado frio e úmido. A espuma de asfalto apresenta melhores quesitos técnicos em relação a emulsão asfáltica, e por isto é a mais utilizada em todo o mundo.

 O BSM é um material granular ligado não continuamente que constitui uma camada intermediária do pavimento. Ao contrário de uma mistura asfáltica convencional (ligada continuamente), onde o ligante asfáltico cobre a superfície de todos os agregados por completo, na mistura ligada não continuamente há inúmeros pontos de contato entre uma fina película de betume e as partículas, com cobertura apenas parcial dos agregados. 

Há duas formas de produzir uma nova camada de BSM. A primeira é a reciclagem In-Situ, com o uso de uma Recicladora de Asfalto que executa o processo de desbaste e corte da camada, mistura, adição de espuma de asfalto e homogeneização em uma única passada da máquina. A segunda opção é a reciclagem na planta, utilizando uma Usina de Reciclagem onde o material removido da pista através da fresagem é processado. A precisão da nova mistura BSM ao reciclar na planta é superior, embora o processo In-Situ também seja de qualidade devido à alta performance das Recicladoras atuais.  

RECICLAGEM IN-SITU

RECICLAGEM NA PLANTA

Para compreender melhor os benefícios de uma camada BSM é preciso entender também o comportamento de uma camada ligada continuamente. Na estrutura do pavimento, a camada asfáltica de rolamento e a camada de base granular tratada com cimento possuem esta característica. Por terem as partículas unidas umas às outras ocorre o fenômeno das trincas por fadiga na parte inferior da camada e a propagação das mesmas em direção a parte superior. Isto ocorre devido a deflexão do pavimento ocasionada pelas forças aplicadas oriundas das cargas do tráfego de veículos pesados, conforme ilustração abaixo. 

Caso não haja uma intervenção para a recuperação estrutural desta camada, as trincas e fissuras começam a se propagar por toda a camada de forma a tornar a mesma com comportamento de material granular solto, o que compromete totalmente a capacidade estrutural da rodovia e acelerando o processo de degradação da capa de rolamento asfáltica.

Em função deste comportamento foram estudadas e desenvolvidas outras alternativas técnicas até se chegar ao BSM. Embora tenha suas particuladas ligadas parcialmente (não-continuamente), o comportamento é semelhante ao de uma camada não-ligada, o que elimina a propagação de trincas típicas de camadas ligadas continuamente. Isto faz com que haja uma proteção também para a capa asfáltica de rolamento em relação a problemas oriundos da base. As características do asfalto espumado disperso entre as partículas fazem com que o BSM apresente melhorias na resistência à flexão e coesão, além de um melhor comportamento com a umidade. Tudo isto garante maior durabilidade do material em relação a outros tipos de camada de base.

Outra grande qualidade do BSM é a significativa melhoria das características físicas dos materiais granulares já existentes na pista, adicionando espuma de asfalto e cimento em pequenas quantidades. Um exemplo de uma amostra de material comprovou em ensaios de laboratório que seu valor de coesão aumentou em mais de 6 vezes, assim melhorando também sua resistência ao cisalhamento.

Com estas melhorias em suas características físicas, o modo de falha do BSM ocorre por deformação permanente. Porém, para que haja um alto desempenho do pavimento, é preciso analisar os materiais existentes e disponíveis. Algumas características importantes precisam ser verificadas, tais como a quantidade exata de espuma de asfalto necessária, a efetividade da dispersão desta espuma, o uso de cimento e sua quantidade caso necessário, a densidade máxima a ser atingida pela compactação, teor de umidade, etc. Um laboratório móvel especialmente projetado auxilia nesta etapa de investigação pré-projeto. Permite que diferentes parâmetros sejam dosados, tais como quantidade de água necessária para a criação da espuma de asfalto, pressão, temperatura, a proporção da espuma na mistura com os agregados e material asfáltico fresado, quantidade de agente ligante de reforço como o cimento, etc.  Amostras são criadas para os ensaios de laboratório que definirão os resultados que mostrarão quais são os teores ideais de cada insumo para elaborar um projeto adequado.

Após a definição do projeto é importante ter muito cuidado na execução. Seja em planta ou In-Situ, uma aplicação mal feita pode comprometer um ótimo projeto. Os equipamentos atuais foram projetados de forma a diminuir a possibilidade de erros de operação, no entanto alguns cuidados precisam ser checados diariamente. Por exemplo, no caso da Reciclagem com o uso da Recicladora na pista, a velocidade de avanço nunca deve exceder os 8 metros por minuto para não comprometer a qualidade do corte, desbaste, mistura e homogeneização do material. O uso da espuma de asfalto exige controle constante da pressão e temperatura do ligante asfáltico, da água e dos medidores de vazão.

A compactação é uma etapa muito importante. Se a densidade máxima da camada estabilizada com asfalto não é atingida em toda a sua espessura, o projeto fica comprometido. A utilização de rolos compactadores mais pesados, de 20 toneladas, é recomendado para que haja efetividade na compactação e que não ocorra queda de produção diária, já que a Recicladora é uma máquina de alto desempenho.

No Brasil ocorreram algumas aplicações desta técnica por concessionárias privadas de rodovias, onde a qualidade e durabilidade tem sido um quesito obrigatório. A rodovia Ayrton Senna, em São Paulo, teve recuperação de alguns trechos com o uso do BSM produzindo na planta com o material fresado da pista.

1) Planta de produção de material reciclado (BSM). Recebimento do material fresado da pista, dosado e reforçado com cimento e espuma de asfalto, para aplicar no local onde ocorre a intervenção. 

2) 1)      Material transportado da planta até a Vibroacabadora de asfalto, que aplica os 30 centímetros de espessura em duas passadas de 15 cm cada.

3) Compactação do material com rolo vibratório liso tandem e rolo de pneus. É recomendado utilizar rolo pneumático para a compactação final da camada com o objetivo de melhorar o selamento superficial, antes de receber a pintura de ligação. Na segunda foto é possível visualizar o melhor acabamento superficial na faixa compactada.

4) Jato de ar comprimido para limpeza e remoção de pequenos agregados sobre a superfície da camada aplicada.

5) Aplicação da pintura de ligação, para criar a aderência adequada entre a camada BSM e a camada asfáltica final.

6) Pavimentação e compactação final de uma camada asfáltica de rolamento. Mistura do tipo SMA com 3 centímetros de espessura.

 

Asfalto Borracha

É possível produzir uma mistura asfáltica modificada composta por borracha através do reaproveitamento de pneus descartados. Um grave problema ecológico pode se transformar em uma ótima opção técnica para a pavimentação.

O descarte irregular de pneus é um grave problema ambiental em todo o mundo. A grande quantidade de pneus e as dificuldades de coleta e reaproveitamento geram gravíssimos riscos de contaminação do ar, do solo e da água. Há também ameaças à saúde pública devido a propagação de doenças geradas por água parada e proliferação de mosquitos. Alguns depósitos chegam a acumular milhões de pneus descartados a céu aberto.

 

 

A pavimentação com utilização de asfalto borracha em rodovias pode ser uma ótima saída para solucionar parte destes problemas. Um pneu de veículo tem mais de 45% de sua composição formada por elastômeros (borracha). Este material pode ser reutilizado na composição de uma mistura asfáltica. Há dados de obras rodoviárias no Brasil que para cada quilômetro pavimentado com 5 cm de espessura de camada asfáltica foram utilizados de 500 até 1.000 pneus inservíveis, e em alguns casos um número bem superior.  

A adição da borracha ao ligante asfáltico agrega novas propriedades, atuando como um aditivo modificador. Após muita pesquisa e experiências práticas, as vantagens apresentadas pela utilização de asfalto modificado com o uso de pneus de borracha na pavimentação asfáltica são:

·         Aumento da resistência e diminuição das deformações permanentes;

·         Criação de uma camada anti-reflexão de trincas;

·         Aumento da resistência ao envelhecimento;

·         Aumento da coesão e aderência dos veículos à pista;

·         Redução da suscetibilidade térmica do ligante asfáltico;

·         Redução da espessura da camada asfáltica (em misturas densas é na ordem de 25% e em misturas descontínuas na ordem de 40% a 50%);

·         Incrementa o comportamento elástico da mistura;

·         Melhora a aderência entre agregados e ligante asfáltico;

·         Redução dos custos de manutenção da rodovia, devido ao menor número de intervenções;

·         Permite ser utilizado em aplicações especiais, tais como mistura SMA, microrevestimento, etc. 

A porcentagem de borracha adicionada na mistura asfáltica varia conforme o projeto e a forma de adição, podendo variar de menos de 5% até 20% do traço em aplicações especiais.

Esta adição pode ocorrer de duas formas. A primeira é o processo via seco, em que a borracha já triturada é adicionada como parte do agregado pétreo que compõe a mistura asfáltica. Esta opção é muito restrita, com pouca utilização e com histórico de resultados pouco expressivos. Já a segunda opção é via úmida com a adição do pó de borracha no CAP (ligante asfáltico), agregando novas características a este ligante. É subdividida em duas categorias: Continuous Blending e Terminal Blending.

CONTINUNOUS BLENDING (ou Just-in-time): opção não-estocável, assim a Usina de Asfalto deve estar o mais próximo possível da obra. Através de agitação a borracha é misturada ao ligante asfáltico, devendo ser utilizado em poucas horas. Possibilita o uso de pó de borracha de maior granulometria, resultando em um ligante ainda mais viscoso.

TERMINAL BLENDING: opção estocável. A incorporação da borracha moída ocorre em reatores de unidade industrial, em elevadas temperaturas (de 180°C a 190°C), com o ligante se mantendo estável.  Alguns fornecedores disponibilizam o produto no mercado. Ao chegar na obra, é necessário utilizar agitadores dentro do tanque de armazenamento para evitar a separação física entre ligante e borracha triturada.

 

 Esquema de produção de mistura asfáltica com utilização de borracha

  

A borracha triturada deve ter uma granulometria passante na peneira #10 (2,0 mm de malha) antes de ser transportada até um reator industrial onde haverá a mistura com o ligante asfáltico convencional, o CAP, e um óleo específico para diluição. Aquecimento é necessário, com agitação do material através de rotação e alto cisalhamento. A temperatura para aquecimento depende da viscosidade do ligante, informada pelo fornecedor do material.

As bombas e tubulações precisam ser adaptadas para o asfalto borracha. É necessário que haja um maior diâmetro para permitir que o material, com maior viscosidade, seja escoado. Com uma viscosidade muito superior há menor fluidez. Portanto é recomendável que a mistura entre agregados e o ligante modificado com borracha ocorra em um misturador externo do tipo Pug-Mill, para que haja a devida homogeneidade e total recobrimento das pedras.

A aplicação na pista deve ser executada com muito cuidado. Devido a maior viscosidade do material asfáltico, a pavimentadora de asfalto precisa de mais força e tração para aplicar sobre a pista. Não é recomendado utilizar vibroacabadoras de pneus, mas sim de esteiras, para que a força de tração seja garantida. Quanto à compactação, a restrição deve ocorrer em função da curva granulométrica da mistura. As misturas abertas, do tipo Gap Graded, não devem utilizar rolos de pneus, operando apenas com o rolo tandem duplo liso vibratório.

Embora seja um tipo de pavimentação com custo inicial maior (de 15% a 30%, segundo alguns dados de obras), os ganhos técnicos e ambientais do asfalto borracha agregam valor e o torna uma ótima opção para a engenharia rodoviária. A espessura da camada de rolamento pode ser reduzida em relação ao asfalto convencional, dependendo do projeto. Por ser um material mais resistente e que exige menos intervenções para manutenção, o asfalto borracha apresenta a melhor opção em custo-benefício a médio e longo prazo.

 

 Usina produzindo Asfalto Borracha

 

 Aplicação na pista com vibroacabadora de esteiras e sistema de nivelamento eletrônico por esqui

 

Ótima homogeneidade em toda a largura de pavimentação

Mistura asfáltica do tipo Gap-Graded com asfalto borracha após a compactação
 

 

CBUQ x PMF

Em pavimentos flexíveis pode ser utilizado misturas a quente ou misturas a frio. Entre as misturas a quente, a mais utilizada é o CBUQ (Concreto Betuminoso Usinado a Quente). Já entre as misturas a frio o PMF (Pré-Misturado a Frio) é a mais conhecida. Quais são as diferenças principais entre as misturas? Quando é recomendado utilizar cada uma?

Em ambas as misturas asfálticas a composição é formada por agregados minerais (britas, pó-de-pedra, filler) e um ligante asfáltico que os unem. A classificação mais comum é dividir em quente ou frio, no entanto a principal diferença é o ligante asfáltico. Este influencia os demais parâmetros da mistura. No CBUQ, o ligante CAP (cimento asfáltico de petróleo) é um produto semi-sólido em temperatura ambiente que necessita deste aquecimento para possibilitar a sua mistura com os agregados. Já para o PMF é necessário emulsionar o ligante asfáltico em água, obtendo uma emulsão asfáltica catiônica, com propriedades que permitem melhor adesividade com os agregados.

      O CBUQ é produzido em uma Usina de Asfalto em processo a quente, enquanto o PMF é produzido em temperatura ambiente em uma Usina de Pré-Misturado a Frio, conhecido também como Usina de Solos, que é muito mais simples. Dotada apenas de silos de recebimento de agregados, correias dosadoras e misturador, a Usina de Solos não necessita de todo o sistema de secagem, mistura, filtragem e automação de uma Usina de Asfalto a Quente convencional.

Esquema de funcionamento de uma Usina de Solos

 

Usina de Solos em Operação

 

Esquema de funcionamento de uma Usina de Asfalto a Quente

 

Usina de Asfalto em operação

 

 

O CBUQ é uma mistura entre agregados minerais (aproximadamente 95%) e o CAP (aproximadamente 5%). Os agregados mais utilizados são as britas e o pó-de-pedra, cuja função no pavimento é a resistência mecânica e estabilidade da mistura. Já CAP tem função de promover a aglutinação, flexibilidade, impermeabilidade e durabilidade da mistura asfáltica. O CBUQ é classificado de acordo com a curva granulométrica dos agregados que a compõe, podendo ter graduação densa, aberta, uniforme ou descontínua.

O CAP é um material termosensível cuja utilização deve obedecer sua curva viscosidade/temperatura. Por esta razão, é necessário muito cuidado com a temperatura de usinagem. Se a temperatura subir excessivamente há um dano as propriedades do CAP, que se oxida precocemente, alterando sua constituição e reduzindo a vida útil do material asfáltico recém produzido. O CAP é classificado de acordo com a sua consistência medida por penetração de agulha a 25°C (CAP 30/45, CAP 50/70, etc) em décimos de milímetro. A composição da mistura asfáltica em relação ao CAP utilizado e as propriedades dos agregados disponíveis em determinada obra deve ser regida por estudos e projetos específicos. O CAP é armazenado aquecido em tanques junto às Usinas de Asfalto, mantido em temperaturas entre 145°C e 155°C.

No PMF, o ligante que une os agregados graúdos e miúdos é a emulsão asfáltica, uma dispersão do CAP em fase aquosa estabilizada com tensoativos. Pode ser utilizada na mistura com agregados úmidos, ao contrário do CAP em uma mistura a quente onde há necessidade de secagem dos materiais pétreos para que haja a aderência do ligante com os agregados. Dependendo da origem mineral do agregado é necessário adicionar cal para que haja adesividade com o CAP.

Um período de cura para o PMF é necessário para que a capacidade adesiva do ligante seja mantida. A emulsão asfáltica pode ter inúmeras composições, classificadas de acordo com tempo de ruptura (ligante asfáltico se separa da água para aderir ao agregado), teor de asfalto e a presença de material de reforço tal como polímeros. Já o PMF pode ser classificado em mistura aberta, semi-densa e densa. As PMFAs (pré-misturados a frio abertas) tem um alto teor de vazios (Vv > 22%) e tem como característica o atrito entre as partículas e uma pequena parcela de película ligante. Acrescentando material fino há uma diminuição do teor de vazios e a mistura se transforma em um PMFsD (pré-misturado a frio semi-denso) ou PMFD (pré-misturado a frio denso), tendo assim seu comportamento orientado pelo mastique asfáltico, que é o material de consistência fluída resultante da mistura do agregado mineral graduado com o ligante.

Em comparação com as misturas a quente, o PMF necessita de um maior volume de vazios para que a água evapore. Há maior desgaste ao uso e envelhecimento acelerado em comparação com o CBUQ, por estar mais sensível a ação da água e do ar. Inúmeros estudos comprovam que o número de repetições de carga para romper um corpo de prova é muito maior para um CBUQ do que para um PMF. Alguns valores de estabilidade Marshall só podem ser atingidos pelo CBUQ. O PMF apresenta limitações para aplicação em rodovias, principalmente quando há previsão de cargas pesadas circulando sobre o pavimento.

A recomendação de aplicação do PMF é ser utilizado em vias com baixo volume de tráfego e em camadas intermediárias da estrutura do pavimento, obedecendo a uma criteriosa dosagem da mistura. Pode ser incorporado polímero na emulsão, melhorando as propriedades em relação a estabilidade da mistura. Há tendência de desagregação da superfície, que pode ser protegida através de um tratamento superficial. É importante também examinar o projeto de drenagem, para que a água escoe e não desagregue o material.

Equivocadamente, o PMF vem sendo utilizado em rodovias com tráfego pesado em diversos Estados do Brasil. Embora o PMF tenha custo bastante inferior a uma mistura asfáltica a quente e seja muito mais fácil de produzir, a sua aplicação não pode substituir o CBUQ em vias de tráfego mais pesado. Outro erro também é aplicar o PMF por espalhamento com o uso de motoniveladoras. A qualidade obviamente fica muito abaixo de um CBUQ aplicado por vibroacabadora.

 

PMF espalhado por motoniveladora

 

CBUQ aplicado por vibroacabadora

 

Em relação a custos, o PMF é cerca de 50% mais barato do que o CBUQ, com algumas variações conforme a região do Brasil. Portanto, a questão de escolher entre um e outro depende do porte e das características da obra. Uma mistura asfáltica a quente terá qualidade e resistência superior em relação a mistura a frio. Entretanto se o PMF apresenta um traço bem projetado, com a correta dosagem e com rigoroso controle tecnológico pode ser uma ótima alternativa para vias com baixo volume de tráfego.