Baixe Emulsão Asfáltica - CAP e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Construção, somente na Docsity!
Emulsões asfálticas, enfatizando a produção, aplicação, ensaios e especificações técnicas Introdução Emulsão – O que é A palavra emulsão é original do latim emulsu que significa ordenhado tal definição é dada, devido ao aspecto leitoso que essas misturas possuem, mas esta é apenas a definição semântica da palavra. No contexto químico-fisico podemos definir esse material como uma mistura de dois líquidos imiscíveis (que não se misturam) uma mistura heterogênea que possui tanto moléculas grandes como partículas pequenas. O líquido que está em maior quantidade é o dispergente e o líquido que encontra-se em menor quantidade é o disperso, distribuindo-se em gotículas muito pequenas difundidas em suspensão. Logo, emulsão é uma dispersão coloidal em que tanto a fase dispergente como a fase dispersa estão na fase líquida. Ou seja, as emulsões consistem num coloide, no qual pequenas partículas de um líquido são dispersas em outro líquido, sendo que as partículas dispersas são maiores do que as partículas dispergentes mas não suficientemente grandes para se depositar pela ação da gravidade. Emulsão Asfáltica A emulsão asfáltica como qualquer outra emulção também é uma mistura de líquidos resultante da dispersão de Cimento Asfáltico de Petroleo (CAP) em uma fase aquosa com tensoativos, produzida industrialmente em moinhos de cisalhamento. Muito utilizada como um sistema de impermeabilização que pode ser aplicado em fundações, muros de arrimo, vigas baldrames, estruturas em contato direto com o solo entre outras aplicações. As aplicações das emulsões asfálticas na área da pavimentação junto com outros derivados do petróleo, talvez faça da pavimentação sua principal área de aplicação. Mas por que esse material se apresenta de forma tão frequente nessa área, para entendermos isso é necessário conhecer as propriedades desse material, sua composição, de onde é extraído a matéria-prima constituinte desse material, processo de produção, aplicações e como esse produto se apresenta no mercado, suas variações de composição, volume e estados no qual ele pode ser adquirido. Produção Obtenção dos asfaltos de petróleo Para obtenção do asfalto, determinados tipos de petróleo, previamente selecionados, são submetidos ao processo de destilação nas refinarias da Petrobras, no qual as frações leves (gasolina, querosene, diesel) são separadas do asfalto por vaporização, fracionamento e condensação. A quantidade de asfalto contida num petróleo é variável de 10% a 80%, em volume e depende de várias características, principalmente da densidade do petróleo, expressa em graus API. Quanto menor o grau API (o grau API é uma escala hidrométrica idealizada pelo American Petroleum Institute – API, juntamente com a National Bureau of
Standards e utilizada para medir a densidade relativa de líquidos), maior o rendimento na produção de asfalto. Rendimento em CAP de diferentes petróleos Composição e Processo de produção A emulsão asfáltica é a composição de três componentes básicos: cimento asfáltico, água e emulsificante. Na emulsificação, esses componentes são introduzidos em um mecanismo conhecido como moinho coloidal, que cisalha o asfalto em pequenos glóbulos. O emulsificante, que é um agente tensoativo, mantém os glóbulos em uma suspensão estável além de conferir estabilidade à ruptura. O resultado é um produto líquido de coloração marrom, com consistência variando entre a água e um creme, sendo usado em processos a frio de construção e manutenção de estradas. As emulsões asfálticas apresentam composição química variável conforme sua utilização. Geralmente são compostas por 30% a 50% de água, 50% a 70% de cimento asfáltico e 0,1% a 2,5% de agentes emulsificantes.
A escolha do tipo e da concentração do agente emulsificante determina a carga da partícula e a reatividade da emulsão produzida. O agente emulsificante de uma emulsão asfáltica catiônica é geralmente um sal de amina, que se comporta como uma base fraca. O agente emulsificante em contato com a superfície do agregado reage quimicamente promovendo a adesividade satisfatória do asfalto residual da emulsão (resistência à ação da água) com praticamente todos os tipos de agregados. Sua fórmula geral é: R - N - H3 +Cl- Sendo: R = parte apolar da molécula (cadeia orgânica); NH3+ Cl- = parte polar da molécula. Na fabricação de emulsão asfáltica modificada por polímero, a adição do polímero pode ser feita previamente no CAP ou na fase aquosa, dependendo do tipo de polímero. A Figura abaixo apresenta um esquema simplificado de produção da emulsão asfáltica catiônica. Imagem= esquema básico de produção de Emulsão Asfaltica cationica
Imagem = Moinho coloidal O processo de ruptura ocorre quando os glóbulos de asfalto da emulsão dispersos na água entram em contato com o agregado mineral. A velocidade em que ocorre a separação e a evaporação da água depende: do tipo de emulsão, reatividade/superfície específica dos agregados, teor de umidade dos mesmos, das temperaturas dos materiais e ambiente e da ação mecânica de compactação. O sinal de ruptura é dado pela mudança de cor da emulsão, que passa de marrom para preta. Ocorre então a adsorção de uma película sobre o material pétreo pela reconstituição do asfalto residual, independentemente do agregado estar seco ou úmido, com a consequente evaporação da água de dispersão. Nas emulsões catiônicas o processo de ruptura se dá principalmente por reação química de atração eletrostática entre o emulsificante e o agregado e nas emulsões aniônicas e não iônicas, pela evaporação da água. O tempo de ruptura e cura das emulsões durante sua aplicação dependerá da técnica e dos materiais empregados, bem como, das condições ambientais. As abaixo representam, de forma esquemática, o efeito de ruptura da emulsão catiônica quando em contato com o agregado. Imagem= emulsão entra em contato com o agregado
Ruptura média, designada pela letra M, quando esse tempo de exposição é maior que o anterior, permitindo a mistura da emulsão com agregados isentos, praticamente, de pó e de baixa área superficial, por exemplo, britas utilizadas em pré-misturados abertos. A emulsão é considerada lenta, designada pela letra L, quando o tempo de ruptura é maior em relação aos dois tipos anteriores, podendo ser misturada com agregados de elevada área superficial, por exemplo, agregado miúdo, principalmente, pó de pedra e fíler utilizados em pré-misturados densos. A emulsão é de ruptura controlada, designada pela letra C, quando sua reatividade é intermediária, entre a emulsão RM e a RL e não necessita do teste de mistura com cimento ou com fíler silícico para caracterizá-la, por exemplo, agregado miúdo, principalmente, pó de pedra e fíler utilizados em lama asfáltica de ruptura controlada e microrrevestimento asfáltico. De acordo com a Proposta de Especificação da Comissão de Asfalto do IBP-ABNT, em substituição à Resolução CNP nº 07/88 – Sessão Ordinária de 6/9/88 e ABNT 14594/2000 as emulsões asfálticas para pavimentação podem ser classificadas quanto ao tipo de carga da partícula ou quanto ao tempo de ruptura. Quanto à carga da partícula classificam-se em:
- catiônicas;
- aniônicas;
- neutras;
- anfotéricas. Quanto ao tempo de ruptura classificam-se em:
- RR – ruptura rápida;
- RM – ruptura média;
- RL – ruptura lenta;
- RC – ruptura controlada. Dependendo da quantidade de cimento asfáltico envolvido na fabricação das emulsões, elas podem se classificar em 1C e 2C, onde a terminologia C indica emulsão do tipo catiônica e os números 1 e 2 estão associados a menor e maior viscosidade/teor de asfalto, respectivamente. As emulsões para lama asfáltica são classificadas em três tipos: LA-1C, LAN e LARC, onde a terminologia N significa carga de partícula neutra e RC significa ruptura controlada. Na mesma proposição foi incluída a emulsão asfáltica para imprimação (EAI). Os ligantes residuais das emulsões com polímeros elastoméricos SBS e SBR apresentam vantagens em relação aos resíduos asfálticos das emulsões convencionais, a saber:
- menor susceptibilidade térmica tanto a alta quanto a baixa temperatura;
- maior coesão interna que se transmite à mistura asfáltica ou a tratamentos de superfície;
- maior elasticidade, praticamente inexistente nos resíduos asfálticos das emulsões convencionais;
- maior adesividade aos agregados;
- maior resistência ao envelhecimento em serviço. Essas características são fundamentais para as técnicas a frio. Por exemplo, uma melhoria na coesão é importante para compensar a presença inicial de água durante o período de cura da mistura asfáltica. Esse efeito se mostra fundamental nas lamas asfálticas com polímero e nos microrrevestimentos, onde a espessura do revestimento é de alguns milímetros e nos tratamentos superficiais onde os esforços tangenciais e de impacto aos agregados são muito elevados. Pode se resumir a classificação das emulsões asfálticas nos seguintes tipos e aplicações:
- RR-1C – emulsão asfáltica catiônica de ruptura rápida, que apresenta, no mínimo, 62% de teor de ligante asfáltico, desemulsibilidade não inferior a 50% e viscosidade Saybolt-Furol a 25ºC no máximo de 90 segundos, ou seja, apresenta baixa consistência. Essa emulsão é recomendada para serviços de pintura de ligação entre as camadas do pavimento;
- RR-2C – emulsão asfáltica catiônica de ruptura rápida, que apresenta, no mínimo, 67% de ligante asfáltico, desemulsibilidade não inferior a 50% e viscosidade Saybolt-Furol a 50ºC entre 100 e 400 segundos, ou seja, apresenta alta consistência. Seu maior campo de aplicação: tratamentos superficiais e macadame betuminoso por penetração;
- RM-1C – emulsão asfáltica catiônica de ruptura média, que apresenta, no mínimo, 62% de ligante asfáltico, desemulsibilidade no máximo de 50%, teor de solvente destilado no máximo de 12% e viscosidade Saybolt-Furol a 50ºC entre 20 e 200 segundos. Seu maior campo de aplicação: pré-misturado a frio (PMF) e areia asfalto a frio;
- RM-2C – emulsão asfáltica catiônica de ruptura média, que apresenta, no mínimo, 65% de ligante asfáltico, desemulsibilidade no máximo de 50%, teor de solvente destilado no máximo de 12% e viscosidade Saybolt-Furol a 50ºC entre 100 e 400 segundos, ou seja, alta consistência. Seu maior campo de aplicação: pré-misturado a frio (PMF) e areia asfalto a frio;
- RL-1C – emulsão asfáltica catiônica de ruptura lenta, que apresenta, no mínimo, 60% de ligante asfáltico, não apresenta solvente em sua composição e viscosidade Saybolt-Furol a 25ºC no máximo de 90 segundos, ou seja, baixa consistência. Não se faz o ensaio de desemulsibilidade para caracterizá-la e sim o teste de mistura com cimento ou com fíler silícico, dependendo do agregado mineral que for usado. Seu maior campo de aplicação: pré- misturado a frio (PMF) denso, areia asfalto a frio e estabilização solo emulsão;
- LA-1C – emulsão asfáltica catiônica para lama asfáltica, que apresenta, no mínimo, 60% de ligante asfáltico e viscosidade Saybolt-Furol a 25ºC no máximo de 90 segundos, ou seja, baixa consistência. A especificação da LA-1C apresenta limite máximo de 2% no ensaio de mistura com cimento e limites entre 1,2% a 2% no ensaio com fíler silícico. Seu campo de aplicação são os serviços de lama asfáltica;
- LAN – emulsão asfáltica neutra para lama asfáltica, que apresenta, no mínimo, 60% de ligante asfáltico e viscosidade Saybolt-Furol a 25ºC no máximo de 90 segundos, ou seja, baixa consistência. Os ensaios de mistura com fíler silícico ou mistura com IV – Emulsão asfáltica
deve apresentar ponto de amolecimento mínimo de 55°C e recuperação elástica a 25°C mínima de 70%. Seu maior campo de aplicação: pré-misturado a frio (PMF) denso;
- Agente rejuvenescedor emulsionado (emulsões para reciclagem a frio) – são agentes rejuvenescedores emulsionados catiônicos (com exceção do ARE-1, sobre o qual não se aplica o ensaio de carga de partícula), com, no mínimo, 60% de agentes rejuvenescedores, e viscosidade SSF (25°C) no máximo de 70 segundos. Seu emprego é na reciclagem a frio dos revestimentos asfálticos para recuperar as características físico-químicas originais do ligante asfáltico e formuladas de acordo com o projeto, específico para cada obra. Aplicações A emulsão asfáltica é um material com diversas aplicações na construção civil, devido as suas características e propriedades, citando como principais a capacidade de impermeabilizar ambientes e sua alta resistência a ataques químicos, garantindo a uma construção a durabilidade e posteriormente a segurança que toda obra de qualidade exige. Suas propriedades garantem sua utilização na pavimentação servindo como base para uma manta asfáltica e na impermeabilização de peças estruturais, ambientes internos, ambientes molhados. Segue abaixo uma imagem com as principais aplicações de emulsão asfáltica no emprego de serviços de pavimentação. Processo executivo O processo executivo da aplicação de uma determinada emulsão é norteada por normas, no caso do Brasil são as NBRs que dão as diretrizes para que o material atinja os
objetivos para o qual ele foi findado. No caso das emulsões as normas que mais auxiliam fornecendo métodos e informações, são:
NBR 9574 – “Execução de impermeabilização”
NBR 9575 – “Impermeabilização – Seleção e projeto”
NBR 9685 – “Emulsão asfáltica para
impermeabilização”
NBR 8083 – Materiais e sistemas utilizados
em impermeabilizações.
NBR 9689 – Materiais e sistemas de impermeabilizações
Outras normas relevantes e que estabelecem ensaios que determinam a eficiência de tais emulsões foram as estabelecidaS pelo DNER e ABNT. Segue elas abaixo. DNER-ME 002/94 – EMULSÃO ASFALTICA CARGA DA PARTICULA DNER-ME 003/94 – MATERIAIS BETUMINOSOS – DETERMINAÇÃO DE PENETRAÇÃO DNER-ME 005/94 – EMULSÃO ASFALTICA – DETERMINAÇÃO DE PENEIRAÇÃO DNER-ME 006/94 – EMULSÃO ASFALTICA – DETERMINAÇÃO DE SEDIMENTAÇÃO DNER-ME 007/94 – EMULSÃO ASFALTICA – DETERMINAÇÃO DA RUPTURA – METODO DA MISTURADE CIMENTO DNER-ME 008/94 – EMULSÃO ASFALTICA – DETERMINAÇÃO DA RUPTURA – METODO DE MISTURA COM FILER SILICIO DNER-ME 010/94 – CIMENTOS ASFALTICOS DE PETROLEO – DETERMINAÇÃO DO TEOR DE BETUME DNER-ME 059/94 – EMULSÕES ASFALTICAS – DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA A ÁGUA DNER-ME 063/94 – EMULSÕES ASFALTICAS CATIONICAS – DETERMINAÇÃO DE DESEMULSIBILIDADE DNER-ME 149/94 – EMULSÕES ASFALTICAS – DETERMINAÇÃO DO Ph DNER-ME 163/94 – MATERIAIS BETUMINOSOS – DETERMINAÇÃO DE DUCTIBILIDADE ABNT MB – 581/71 – VISCOSIDADE “SAYBOLT-FUROL” DE EMULSÕES ASFALTICAS ABNT MB – 174/72 – AMOSTRAGEM DE PETROLEO E PRODUTOS DERIVADOR Contudo, a aplicação das emulsões segue determinado padrão como será descrito abaixo, de acordo com o site https://www.totalconstrucao.com.br/emulsao-asfaltica/ artigo Emulsão Asfáltica: O que é? Aplicação, Vantagens e Desvantagens: 1° passo – Verificar se a superfície a qual será aplicada a emulsão esta limpa e livre de materiais pulverulentos 2° passo – Preparar a emulsão asfáltica de acordo com as recomendações do fabricante 3° passo – Aplicação da emulsão por meio de brocha ou trincha, caso a aplicação seja em superfícies de concreto, alvenaria ou argamassa é necessário uma primeira demão mais generosa, caso seja em madeira a demão deverá ser mais escassa, devido a adsorção de uma superfície para a outra
