Ligantes Asfásticos
LIGANTES ASFÁLTICOS
O ligante asfáltico é um material betuminoso obtido a partir do processo de destilação fracionada do petróleo bruto em refinarias. No Brasil, o principal ligante utilizado para a produção de misturas asfálticas é o Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP).
Este material apresenta comportamento viscoelástico dependente da temperatura: se comporta como um semissólido em baixas temperaturas, garantindo rigidez estrutural, e como um líquido em temperaturas elevadas, o que permite sua usinagem, bombeamento e aplicação durante a execução do pavimento.
Essas propriedades são cruciais para o desempenho do revestimento asfáltico. O ligante precisa ser suficientemente rígido em altas temperaturas para resistir à deformação permanente (como trilhas de roda), mas também deve manter flexibilidade e elasticidade em temperaturas médias e baixas, a fim de evitar fissuração térmica e por fadiga.
Para garantir essas características e assegurar o desempenho adequado em serviço, são realizados diversos ensaios laboratoriais padronizados que avaliam parâmetros como consistência, viscosidade, envelhecimento, elasticidade e resistência.
A seguir, apresentamos alguns dos principais ensaios utilizados na caracterização de ligantes asfálticos, bem como os equipamentos laboratoriais necessários para sua execução.
ENSAIO DE PENETRAÇÃO
Determinação da Consistência do Ligante Asfáltico
O ensaio de penetração é um dos métodos mais tradicionais para avaliar a consistência do Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP), conforme as normas ABNT NBR 6576:2007 e ASTM D5/D5M-20.
O teste consiste em medir a profundidade de penetração, em décimos de milímetro (0,1 mm), de uma agulha padrão que aplica uma carga vertical de 100 gramas durante 5 segundos, sobre uma amostra de ligante mantida à temperatura controlada de 25°C. Essa penetração é realizada com o auxílio de um penetrômetro, e o resultado final corresponde à média de três leituras independentes.
A penetração é inversamente proporcional à rigidez do ligante:
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Valores baixos de penetração indicam um material mais rígido e duro, geralmente desejável para regiões de clima quente ou tráfego pesado.
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Valores elevados de penetração apontam para um ligante mais maleável e elástico, que pode oferecer melhor desempenho em regiões de clima frio ou sob solicitações de fadiga.
Apesar de sua simplicidade, este ensaio fornece informações relevantes para o controle de qualidade do CAP e para sua classificação tradicional por grau de penetração (como CAP 50/70, 30/45 etc.).
Entretanto, por não representar o comportamento do ligante sob condições reais de carregamento e temperatura variáveis, o ensaio de penetração tem sido complementado, em projetos de maior desempenho, por métodos mais avançados como o DSR (Rheômetro de Cisalhamento Dinâmico) e o BBR (Flexímetro de Viga), conforme adotado na classificação Superpave (PG – Performance Grade).
ENSAIO DE PONTO DE AMOLECIMENTO
Ensaio de Ponto de Amolecimento (Anel e Bola) – Avaliação da Susceptibilidade Térmica
O ensaio de ponto de amolecimento, padronizado pelas normas ABNT NBR 6560:2016 e ASTM D36/D36M, é comumente conhecido como Anel e Bola e tem como objetivo avaliar a resistência térmica do Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) frente a temperaturas elevadas. Trata-se de um indicador importante da tendência do ligante a fluir ou deformar sob condições de calor, como aquelas encontradas na superfície dos pavimentos durante o verão.
No procedimento, o ligante asfáltico é fundido e moldado em dois anéis metálicos padronizados. Após o resfriamento, cada anel é posicionado sobre um suporte dentro de um banho líquido (geralmente de água ou glicerina, conforme a faixa de temperatura). Sobre cada amostra é colocada uma esfera metálica padronizada, que funciona como carga-padrão. O sistema é então aquecido a uma taxa controlada de 5 °C por minuto.
O ponto de amolecimento é definido como a temperatura média na qual cada amostra cede sob o peso da esfera e toca a placa de base do recipiente. Este valor representa a temperatura a partir da qual o ligante perde sua consistência sólida e começa a fluir, sendo especialmente útil para comparações entre diferentes formulações ou graus de modificação do CAP.
Em geral:
Valores mais elevados de ponto de amolecimento indicam maior resistência ao afundamento e deformação permanente sob temperaturas altas.
Valores mais baixos podem representar maior suscetibilidade ao fluxo plástico em climas quentes ou sob tráfego intenso.
Embora seja um método relativamente simples, o ensaio de Anel e Bola fornece dados importantes para a classificação e controle de qualidade do ligante asfáltico, especialmente em aplicações convencionais. Em projetos mais exigentes, seus resultados são complementados por ensaios reológicos como o DSR (Dynamic Shear Rheometer).
ENSAIO DE DUCTILIDADE E DE RECUPERAÇÃO ELÁSTICA
Os ensaios de ductilidade (ABNT NBR 6293:2015; ASTM D113) e de recuperação elástica (ABNT NBR 15086:2006; ASTM D6084/D6084M) de ligantes asfálticos são realizados em ductilômetro equipado com banho de água termorregulado, garantindo a manutenção da temperatura especificada durante todo o procedimento.
O ensaio de ductilidade tem como objetivo determinar a capacidade do ligante asfáltico de se alongar sob tração antes da ruptura. Para isso, corpos de prova moldados são submetidos a alongamento contínuo em velocidade e temperatura padronizadas, registrando-se a distância, em centímetros, no momento da ruptura. Essa medida é diretamente associada à deformabilidade e à coesão do material.
Já o ensaio de recuperação elástica busca quantificar a capacidade do ligante de retornar à sua forma original após sofrer deformação. Neste procedimento, os corpos de prova são alongados até 20 cm sob condições controladas de velocidade e temperatura, e então seccionados ao meio. Em seguida, mede-se o encurtamento espontâneo das metades, expressando-se a recuperação elástica como porcentagem do comprimento recuperado em relação ao total alongado.
FONTE:
BERNUCCI, L. B.; MOTTA, L. M. G.; CERATI, J. A. P.; SOARES, J. B. (2008). Pavimentação
asfáltica: formação básica para engenheiros. Rio de Janeiro: PETROBRÁS: ABEDA.
LESUEUR, D. (2002). La Rhéologie des Bitumes: Principes et Modification. Rhéologie, v. 2, p. 1-30.
NASCIMENTO, T. C. B. (2015). Efeito dos envelhecimentos termo-oxidativo e foto-oxidativo sobre propriedades reológicas de ligantes asfálticos modificados. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, São Carlos.