As emulsões asfálticas surgiram como alternativa para que o asfalto fosse aplicado a frio, pois, na produção de misturas asfálticas a quente, é necessário que os componentes à serem misturados ao CAP estejam quentes, acarretando em maiores custos com equipamentos e oferecendo riscos aos operários, durante o manuseio.
Com o avanço da tecnologia, procura-se, cada vez mais, desenvolver novas tecnologias para melhorar o desempenho e a durabilidade das misturas asfálticas e/ou do ligante asfáltico.
Isto é feito através de modificações químicas ou físicas, cada uma delas oferecendo vantagens na mitigação dos efeitos das patologias apresentadas pelos pavimentos asfálticos durante sua vida útil.
A nanotecnologia visa à criação de novos materiais, dispositivos e sistemas através do controle da matéria em escala nanométrica, como fenômeno associado com as interações atômicas e moleculares que fortemente influenciam as propriedades macroscópicas do material (Grajales, 2011; You et al., 2011).
O presente trabalho visa o desenvolvimento de emulsões asfálticas modificadas com vermiculita, agente modificador escolhido para desenvolver essa pesquisa.
Formação do aluno na área de asfaltos ; 2. - Realizar revisão bibliográfica sobre asfaltos e emulsões ; 3. - Preparar asfaltos modificados por vermiculita e avaliar os produtos obtidos fazendo uso dos seguintes ensaios : penetração , ponto de fulgor , ponto de amolecimento , ductilidade e viscosidade Saybolt-Furol .
É um material formado por asfaltenos e maltenos, e estes, por sua vez, dividem-se em hidrocarbonetos saturados, hidrocarbonetos aromáticos e resinas (Selmo, 2002).
A obtenção de asfalto é realizada através da destilação de tipos específicos de petróleo, na qual as frações leves (gasolina, diesel e querosene) são retiradas no refino.
Os cimentos asfálticos são materiais termoplásticos, variando a consistência de firme a duro, em temperatura ambiente (25 °C) e devem ser aquecidos até a condição de fluidos, conveniente ao seu emprego.
Os tensoativos são moléculas cuja estrutura química contém grupos com afinidades distintas e interligadas, ou seja, uma cabeça polar ou hidrofílica ligada a uma cauda apolar ou hidrofóbica.
Dentre suas propriedades, destacam-se a formação de bolhas e espumas na superfície de um líquido e a adsorção nas superfícies ou interfaces líquido-líquido, líquido-gás e sólido-líquido, promovendo redução significativa da tensão superficial ou interfacial.
Os tensoativos podem ser classificados de acordo com a região polar, ou hidrofílica, em tensoativos iônicos (catiônicos, aniônicos e anfóteros) e tensoativos não-iônicos.
Estes tensoativos são normalmente utilizados para tratamento de água, formulação de desinfetantes e cosméticos, devido a sua efetiva ação microbiológica.
A maioria desses tensoativos é obtida através da policondensação de moléculas de óxido de etileno sobre um composto lipófilo com hidrogênio móvel (Viana, 1994).
As emulsões asfálticas podem ser definidas como misturas de cimento asfáltico de petróleo dispersos na fase aquosa, produzidas, normalmente, através de um processo mecânico em equipamentos de alta capacidade de cisalhamento, denominados moinhos coloidais.
A emulsão asfáltica apresenta coloração marrom e sua consistência pode variar entre um líquido de baixa consistência como, por exemplo, o leite, até a consistência cremosa, como o mel (ABEDA, 2001).
Além dos componentes básicos que constituem a emulsão asfáltica (asfalto, água e agente emulsificante), em algumas situações a emulsão pode conter aditivos, tais como: estabilizantes, agentes melhoradores de adesão e controladores de quebra (AEMA, 2007).
Segundo Santana (1993) para emulsificar o cimento asfáltico de petróleo deve-se dividi-lo em partículas muito pequenas e envolvê-las com um agente emulsificante, de modo a impedir a união dessas partículas dispersas na fase aquosa, ou seja, a ruptura prematura da emulsão asfáltica.
Em 1914, o estado de Indiana começou a realizar trabalhos de reparação de estradas empregando também as emulsões asfálticas aniônicas (Talavera et al., 2001).
As emulsões asfálticas surgiram como um método alternativo para que o asfalto fosse aplicado a frio, pois, para a produção de misturas asfálticas a quente, era necessário que os componentes que são misturados ao CAP estivessem quentes, acarretando em maiores custos com equipamentos e oferecendo riscos aos operários, durante o manuseio (ABEDA, 2001).
O asfalto e a água não formam uma emulsão por simples mistura dos dois componentes, sendo necessária a utilização de um agente emulsificante para manter a emulsão estável.
Além disso, o asfalto precisa ser disperso por ação mecânica que o transforme em pequenas partículas ou glóbulos (IBP, 1999; Hunter, 2000; ABEDA, 2001; Shell, 2003).
A utilização de emulsões asfálticas representa economia de energia, sendo, também um material ecologicamente seguro por não necessitar aquecimento, o que reduz a emissão gases poluentes e risco de incêndio.
Segundo Bauer (1999), a emulsão asfáltica é uma dispersão composta de 50 a 70% de cimento asfáltico, pequenas frações de emulsificante (1 a 2%) e o restante de água.
O equipamento usado neste processo é o moinho coloidal, que produz glóbulos extremamente pequenos, quase todos na gama do tamanho coloidal (5 a 10 micra ou menor) (Song et al., 2006).
Os glóbulos de asfalto são mantidos separados pelo agente emulsificante até que a emulsão se deposite na superfície do terreno, do pavimento existente ou envolvendo as partículas de agregado.
Para que o asfalto desempenhe sua função final de cimentar e impermeabilizar, a fase aquosa deve separar-se do asfalto (quebra da emulsão), o que ocorre devido à neutralização das cargas eletrostáticas e a evaporação da água, fazendo com que ocorra a coalescência das gotículas de asfalto, formando uma película contínua sobre o agregado ou pavimento (Instituto de Asfalto, 2002).
As emulsões catiônicas, que serão objeto de estudo desta pesquisa, têm como emulsificante sais de aminas ou poliaminas graxas, conferindo-lhes propriedades ácidas (pH < 7).
Estas emulsões apresentam maior facilidade de aplicação, flexibilidade e resistência, sendo recomendadas para uso em consertos de macadame, impermeabilizações, etc.
A ruptura pode ocorrer por evaporação da água, por um desequilíbrio eletroquímico (provocado por aumento da acidez ou alcalinidade) ou pela ação do agregado, o qual atrai para si os glóbulos de asfalto (adsorção).
A emulsão asfáltica pode ser do tipo quebra rápida, designada como RR, quando sua ruptura ocorre em no máximo 40 minutos; ruptura média, designada como RM, quando esse tempo é menor que 2 horas e as emulsões de ruptura lenta, designadas como RL, quando a ruptura ocorre entre 2 e 4 horas.
C indica emulsão do tipo catiônica e os números 1 e 2 estão associados à viscosidade relativa e a quantidade de cimento asfáltico empregada na obtenção da emulsão.
Com o surgimento dos asfaltos modificados por polímeros e, por conseqüência, das emulsões asfálticas também modificadas por polímeros, serviços de pavimentação que eram executados com emulsões convencionais passaram a ser executados com emulsões asfálticas modificadas, permitindo que estas emulsões fossem utilizadas em situações de tráfego mais intensas.
Deste modo a aplicação de emulsões asfálticas ficou ainda mais abrangente, atuando em condições que eram restritas apenas às misturas asfálticas a quente (Greca Asfaltos, 2006).
A emulsão asfáltica obtida com o asfalto modificado possui elevada recuperação elástica e elevado ponto de amolecimento, que afetam o desempenho dos pavimentos.
Um ponto de amolecimento maior proporciona ao asfalto modificado uma maior consistência em temperaturas mais elevadas, assim, o tratamento superficial está menos sujeito a exsudação (Betunel, 2011).
A adição do polímero ao ligante reduz a oxidação do asfalto, evitando o surgimento de defeitos no pavimento, como a formação de fissuras, trincas e panelas.
Dependendo do polímero adicionado, se este apresentar propriedades elásticas, sua adição também melhora a adesividade do ligante ao agregado, permitindo que este seja submetido a maiores esforços sem ser arrancado da pista.
Os polímeros mais comuns utilizados em emulsões asfálticas são: o látex natural e sintético e co-polímeros de estireno-b-butadieno (SBS) e butadieno-b-acrilonitrila (SBR).
A principal desvantagem do uso de emulsões asfálticas modificadas por polímeros é o custo adicional, pois estas geralmente custam 30% mais que as emulsões asfálticas convencionais.