O Fenômeno do Envelhecimento do Ligante Asfáltico (Parte 2)

Envelhecimento de curto prazo
O envelhecimento de curto prazo é decorrente da usinagem, transporte, distribuição e compactação da mistura asfáltica na pista. Durante estas etapas, o ligante asfáltico é exposto à altas temperaturas e grande superfície de exposição (pequenas espessuras de ligante sobre o agregado aquecido) em um período relativamente curto de tempo (25 a 50 segundos, dependendo do tipo de usina de asfalto empregada).
A temperatura de usinagem, envolvendo a associação da temperatura do ligante e dos agregados, é uma das principais causas do envelhecimento de curto prazo do ligante asfáltico. Durante a mistura destes insumos, com duração variável dependendo do tipo de usina utilizada, uma fina camada de ligante asfáltico recobrirá os agregados. As altas temperaturas, tanto do ligante como do agregado ou de ambos, a presença de oxigênio e a grande superfície de exposição, levam a um incremento da taxa de envelhecimento do ligante asfáltico.
Para ilustrar a importância da temperatura no envelhecimento do ligante asfáltico, apresenta-se a Figura do Shell Bitumen Handbook, em que se pode visualizar o aumento de consistência do ligante (traduzido em °C de aumento do ponto de amolecimento) em função do aumento da temperatura de usinagem.
O aumento do ponto de amolecimento observado na figura demonstra que a exposição do ligante durante a usinagem à temperaturas mais altas apresenta, proporcionalmente, um aumento de consistência ou endurecimento que inevitavelmente enrijecerá também a mistura asfáltica.


A taxa de envelhecimento depende do tipo de mistura, da sua temperatura, do período de duração da usinagem, do seu teor de betume e por conseqüência, da espessura da película de ligante asfáltico e até mesmo do tipo de usina utilizado, se gravimétrica ou contínua. A prevenção do endurecimento prejudicial durante a usinagem depende do conhecimento e controle de todos estes fatores intervenientes.
Durante a usinagem, a superfície de todos os agregados é recoberta com uma fina película de ligante (variável entre 5 e 15 micras de espessura). BROCK (1996) apresenta o seguinte raciocínio: “se fosse possível distribuir em uma superfície plana contínua, toda a superfície dos agregados a ser recoberta com uma espessura de 10 micras de ligante asfáltico, com ligante suficiente para fabricar uma tonelada de massa asfáltica com teor de 6%, ter-se-ia uma superfície plana de 5.330 m2 ”. Isto demonstra o quanto a superfície de exposição é grande em relação à espessura da película e, portanto, demonstra como é maximizado o contato do ligante com o oxigênio do ar.
Pode-se concluir que películas de ligante asfáltico mais espessas produzem misturas flexíveis e duráveis enquanto que películas excessivamente finas produzem misturas frágeis/quebradiças, tendendo a trincarem.

Envelhecimento de longo prazo
O envelhecimento de longo prazo é influenciado por uma série de fatores. WHITEOAK (1990) considera que o principal fator responsável pelo endurecimento do ligante asfáltico em serviço é o teor de vazios da mistura asfáltica. Outro fator importante é a condição ambiental da região do pavimento, pois altas temperaturas são geralmente associadas ao aumento das taxas de oxidação. A espessura de película, a absorção do agregado e a profundidade da camada asfáltica também influenciam neste tipo de envelhecimento.
O teor de ligante e o teor de vazios da mistura, tanto quanto a mudança no teor de vazios da mistura devido a densificação pelo tráfego, são também fatores que influenciam as taxas de envelhecimento dos ligantes asfálticos. Além do mais, no envelhecimento de longo prazo, o processo de oxidação pode ser observado em função da profundidade da camada do revestimento.
No tocante ao teor de vazios, sua importância decorre de que quanto maior o teor de vazios da mistura no campo, mais rápida será a velocidade de envelhecimento do ligante asfáltico que, conseqüentemente, enrijecerá também a mistura. Portanto, pode-se assumir que a compactação adequada de uma mistura asfáltica no campo não se limita apenas à diminuir a permeabilidade do revestimento, mas também reduz fortemente o envelhecimento da mistura ao longo do tempo.
Embora misturas contínuas e descontínuas (tipo gap-graded) possam ser consideradas como misturas densas, as misturas descontínuas são consideradas mais duráveis por serem normalmente menos permeáveis ao ar do que as misturas contínuas para uma mesma porcentagem de vazios. Os vazios das misturas densas descontínuas são mais discretos e não interconectados como os vazios das misturas densas contínuas.
A espessura de película, como no envelhecimento de curto prazo, também assume fundamental importância no envelhecimento da mistura asfáltica de longo prazo e é tanto maior quanto mais exposta ao ar ela se encontra. Uma espessura de película de ligante asfáltico maior sobre o agregado, minimiza o efeito do envelhecimento de longo prazo, mantendo a mistura asfáltica flexível e durável por um período maior de tempo.
O ligante asfáltico próximo à superfície do revestimento endurece mais rapidamente do que aquele no interior da camada asfáltica. O constante contato entre o ligante asfáltico e o oxigênio, as altas temperaturas na superfície do revestimento; e a foto-oxidação do ligante asfáltico devido à radiação ultravioleta, seriam os responsáveis por tal ocorrência.
Na próxima edição do nosso informativo enveredaremos pelos equipamentos que prevêem em laboratório o envelhecimento dos ligantes asfálticos e uma análise sobre a sua representatividade.

Leia a matéria completa no informativo Fatos&Asfaltos nº3

Este texto faz parte da Dissertação de Mestrado do Engenheiro Armando Morilha Junior, intitulada “Estudo sobre a Ação de Modificadores no Envelhecimento dos Ligantes Asfálticos e nas Propriedades Mecânicas e de Fadiga das Misturas Asfálticas”, defendida em maio de 2004 na Universidade Federal de Santa Catarina, sob orientação do Prof. Glicério Trichês. Interessados na obtenção do trabalho solicitar por e-mail: tecnologia@grecaasfaltos.com.br.

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