Misturas Asfálticas Mornas

Presente at 2014 BRAZIL ROAD EXPO.

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2. SUMÁRIO • Apresentação da empresa • Introdução ao assunto • Casos aplicados na Grupo • Trecho experimental SPA-248/055 • Conclusão
3. MAPA BRASIL Unidades de concessões rodoviárias que pertencem ao Grupo EcoRodovias: Ecosul Ecovia Ecocataratas Ecovias Ecopistas Eco101 3
4. DEFINIÇÃO ” “ Material que essencialmente tem a mesma mistura volumétrica básica e propriedades de desempenho que a misturas convencionais a quente, no entanto é produzida sob temperaturas menores, com redução de 28ºC ou mais. Fonte: HARRIGAN (2012), BONAQUIST (2011) 4
5. TÉCNICAS Diversos fatores afetam as propriedades mecânicas da mistura morna. Temperatura para a secagem do agregado pode afetar a resistência à tração retida por umidade. A escolha do aditivo depende da quantidade a ser produzida e do custo total. Especificações da usina contribuem para custo, eficiência e consistência do produto. 5
6. BENEFÍCIOS Melhoria na compactação Obra em ambientes frios Aumento da distância de transporte Maior porcentagem de material reciclado 6
7. BENEFÍCIOS Redução do envelhecimento do ligante asfáltico Redução do consumo de combustível Redução de emissões de agentes nocivos Melhores condições para os trabalhadores 7
8. TRECHOS APLICADOS NO GRUPO 2011, Ecovias – São Paulo: SP-055 Rodovia Padre Manoel; 2011, Ecopistas – São Paulo: SP-070 Rodovia Carvalho Pinto pista oeste; 2012, Ecopistas – São Paulo: SP-070 Rodovia Carvalho Pinto pista leste; 2012, Ecovias – SPA-248/055 – Antiga Piaçaguera – Guarujá; 2013, Ecosul - Pelotas: BR-392 2013, Ecovia – Curitiba: BR-227 8
9. APLICAÇÃO DE MISTURAS ASFÁLTICAS MORNAS 2011 • SP-055, Padre Manoel da Nobrega, Pista Leste, faixa 1 e 2 • 3 segmentos: • Segmento com asfalto borracha Ecoflex B 3G. • Segmento com asfalto com borracha (Ecoflex B )e adição de Evotherm M1 • Segmento de referência com mistura a quente com asfalto Borracha – Ecoflex B. • Camada de 3cm de reforço com Concreto asfáltico com borracha Faixa Gap Graded D da Caltrans + 2% Cal hidratada 9 ECOVIAS
10. APLICAÇÃO DE MISTURAS ASFÁLTICAS MORNAS 2011 • SP-070 Ayrton Senna - 53+400 a 52+970, Pista Oeste - faixa2 • 0,4% de Evotherm M1 • CAP polímero Poliflex 60-85 • A solução deste segmento abrangeu a fresagem de 9 centímetros e recomposição de 10 centímetros de CAUQ em camada única 2012 • SP-070 Carvalho Pinto - 72+100 ao 74+000, Pista Leste, faixa 2 • 0,4% de Evotherm M1. • CAP Poliflex 60-85 • Mistura faixa IV B do Instituto de Asfalto • 5% de CAP • Fresagem de 6cm e recomposição de 7cm de mistura asfáltica 10 ECOPISTAS
11. 11 APLICAÇÃO DE MISTURAS ASFÁLTICAS MORNAS ECOPISTAS
12. APLICAÇÃO DE MISTURAS ASFÁLTICAS MORNAS 2013 • BR 392 LDE - km 112+600 ao 113+700; • C.A.U.Q. – Faixa – (B) DNER- ES 385/99 • 2% Cal tipo CH1 • Teor de 5,1% CAP Poliflex 60/85 • 0,4% de Evotherm • Temperaturas de usinagem:140°C a 130°C • Compactação até 80°C 12 ECOSUL
13. APLICAÇÃO DE MISTURAS ASFÁLTICAS MORNAS 2013 – 1º teste • BR 277 • Sentido Curitiba-Paranaguá, km 82 e 81,Faixa Pesada; • Mistura Gap Graded + 2% Cal CH-I • Asfalto Modificado por Polímero SBS 60/85 + • 0,4% a 0,5% Aditivo Evotherm R1; • Teor de Asfalto: 5,17%; • Usinagem: 135 a 170ºC. • Temperatura ambiente: 9ºC a 20ºC; 2013 – 2º teste • PR 407, Sentido BR277-Praia de Leste, km 10 e 12, Faixa Direita • Mistura Gap Graded + 2% Cal CH-I • Asfalto Convencional 50/70 • 0,4% Aditivo Evotherm M1; • Teor de Asfalto: 5,17%; • Usinagem: 125ºC a 165ºC. • Temperatura ambiente: 10ºC a 20ºC; 13 ECOVIA
14. APLICAÇÃO DE MISTURAS ASFÁLTICAS MORNAS 2º teste ECOVIA Leitura 131,5ºC Compactação Final Compactação 85ºC
15. TRECHO EXPERIMENTAL PARA VALIDAÇÃO DE TECNOLOGIA
16. ECOVIAS – AGOSTO/2012 Ínicio Fim Pista Descrição 1+000 3+000 Oeste Mistura asfalto borracha; Trecho de referência: Mistura AB 3+000 6+000 Oeste Mistura asfáltica morna com adição de borracha; Trecho de estudo: Mistura BWMA 16 SPA-248/055
17. DETALHES TÉCNICOS DO TRECHO Ínicio Fim Pista Descrição 1+000 6+000 Oeste 12 cm camada betuminosa 30 cm camada granular 30 cm acabamento terraplenagem 17 • Fresagem e recomposição de 3 cm de revestimento asfáltico. Foi previsto reparos profundos em alguns segmentos
18. MISTURA ASFÁLTICA COM ADITIVO MORNO Composição granulométrica descontínua – “Gap Graded” Faixa D do Caltrans com 2% de cal hidratada 0,4% de Evotherm a cada kg de ligante asfáltico Agente surfactante (WMA) 18
19. TEMPERATURA DE USINAGEM E COMPACTAÇÃO 19 Mistura Descrição AB ºC BWMA ºC Trecho experimental Temperatura de usina 165 135 – 150 Temperatura de aplicação 155 120 – 135 Temperatura de moldagem do corpo de prova 160 135
20. LIGANTE E AGREGADO Viscosidade de Brooksfield Penetração Ponto de amolecimento Ponto de fulgor Recuperação elástica Envelhecimento Característica do agregado mineral 20
21. PROPRIEDADES MECÂNICAS DA MISTURA Resistência à tração por compressão diametral Módulo de resiliência Deformação permanente Resistência à tração retida por umidade induzida Fadiga por compressão diametral à tensão controlada 21
22. RESULTADOS
23. PROPRIEDADE LIGANTE 23 Ensaios Método Normas Unid. Limites (ANP 38/2008) Resultados AB BWMA Viscosidade Brookfield 175ºc cp, Spindle 3, 20 rpm ASTM D 2196/99 ABNT NBR 15529/07 cP 800 a 2000 1570 1640 Penetração 25ºc,100g, 5s ABNT NBR 6576/07 0,1 mm 30 a 70 49 52 Ponto de amolecimento ABNT NBR 6560/00 ºC 50 min 59 58 Ponto de fulgor ABNT NBR 11341/04 ºC 235 min. > 235 > 235 Recuperação elástica Torciômetro NLT 329/91 % 50 min. 73 72 Recuperação elástica Ductilômetro ABNT NBR 15086 % 50 min. 69 70
24. VISCOSIDADE 24
25. ENVELHECIMENTO Ensaio Unid. Valor de referência Resultados AB BWMA Penetração 0,1 mm 30 a 70 48 49 Ponto de Amolecimento, ºC 55 (mín.) 58 57 Recuperação Elástica % 50 (mín.) 70 72 Recuperação Elástica Ductilômetro % 50 (mín.) 81 82 Ponto de Fulgor ºC 235 (mín.) >240 >240 Viscosidade Brookfield cP 800 - 2000 1580 1645 Efeito do Calor e do Ar (RTFOT) a 163 ºC Variação em massa. % 1 (máx.) 0,15 0,14 Variação do Ponto de amolecimento ºC 10 (máx.) 4 4 Porcentagem de Penetração Original % 55 (mín.) 79,1 78,4 Porcentagem da Recuperação Elástica % 100 (mín.) 105,8 102,8
26. MARSHALL 26 RESUMO DAS CARACTERÍSTICAS MARSHALL FAIXA - CALTRANS - MISTURA A SER EXECUTADA NA USINA DA ECOVIAS Característica Resultados Limites Unid. AB BWMA Teor ótimo % 6,00 6,00 5,7 a 6,3 Vazios totais % 5,00 5,00 4 a 6 Relação betume /vazios % 73,80 72,40 65 a 78 Densidade aparente g/cm³ 2,322 2,331 Estabilidade kgf 974 1100 min. 800 Fluência mm 3,8 3,4 2,0 a 4,5 Densidade teórica da mistura g/cm³ 2,444 2,48 - Densidade real da mistura g/cm³ 2,696 2,70 - Densidade aparente da mistura g/cm³ 2,665 2,68 - Densidade efetiva da mistura g/cm³ 2,681 2,69 - Relação finos - betume % 0,88 0,83 0,6 a 1,2
27. RESISTÊNCIA A TRAÇÃO RETIDA POR UMIDADE INDUZIDA Número do corpo de prova 1 2 3 4 5 6 RRT (%) FX. Caltrans com Ecoflex B adicionado Evotherm – BWMA (MPa) Resistência à tração diametral seco 9,024 9,247 9,649 - - - 0,79 Resistência à tração diametral saturado - - - 7,330 7,240 7,399 FX. Caltrans com Ecoflex B – AB (MPa) Resistência à tração diametral seco 9,067 9,064 9,206 - - - 0,80 Resistência à tração diametral saturado - - - 6,943 7,176 7,821
28. RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL 28 Resistência à tração AB BWMA Valor médio (MPa) 1,118 1,08 Desvio padrão 0,24 0,25 Volume de vazios (%) 5,00 5,44 Desvio padrão 0,19 0,28
29. MÓDULO DE RESILIÊNCIA 29 2.992 2.506 AB BWMA Módulo de Resiliência (Mpa)
30. FADIGA 30 y = 160524x-5,534 R² = 0,954 y = 4900,4x-3,067 R² = 0,9592 100 1000 10000 100000 1000000 0,10 1,00 10,00 Número de Ciclos Diferença de Tensões (MPa) A - MISTURA AB B - MISTURA BWMA
31. DEFORMAÇÃO PERMANENTE NA TRILHA DE RODA 31 MISTURA AB MISTURA BWMA 4.12 4.7
32. EXECUÇÃO DO TRECHO EXPERIMENTAL SPA 248/055
33. Mistura AB a 165oC Mistura BWMA a 135oC
34. CONTROLE DURANTE EXECUÇÃO Temperatura de saída da usina Temperatura da chegada em pista Temperatura de rolagem Estabilidade Marshall Resistência a tração por compressão diametral Irregularidade longitudinal Grau de compactação 34
35. CONTROLE DA IRREGULARIDADE LONGITUDINAL 35
36. 36 110 120 130 140 150 160 170 180 3,5 4,5 5,5 Temperatura oC Local (km) Comparação temperaturas - BWMA Temperatura de chegada (°C) Temperatura de rolagem (°C) Temperatura saída da usina (°C)
37. CONTROLE DO GRAU DE COMPACTAÇÃO Local Faixa Grau de compactação (%) 5+600 1 99,4 5+490 1 100,1 5+080 1 99,7 4+980 1 99,2 5+650 2 100,3 5+500 2 100,8 5+245 2 99,5 5+100 2 99,4 4+980 2 99,7 4+920 2 98,5 37
38. PARÂMETROS DE SUSTENTABILIDADE 38 Fonte: ENVIRON
39. MONITORAMENTO DO TRECHO Avaliação da condição de superfície Irregularidade longitudinal Afundamento em trilha de roda Condição estrutural (deflexão) 39
40. 40 TRECHO Início (km) Fim (km) FAIXA 2 - 2012 FAIXA 2 - 2013 IGG FC2 (%) FC3 (%) IGG FC2 (%) FC3 (%) CONTROLE 0,00 1,00 25 2% 0% 3 1% 0% 1,00 2,00 16 1% 0% 2 0% 0% 2,00 3,00 15 0% 0% 17 3% 0% MISTURA ASFÁLTICA MORNA 3,00 4,00 14 0% 0% 2 0% 0% 4,00 5,00 11 0% 0% 2 0% 0% 5,00 6,00 20 0% 0% 7 1% 0%
41. CONCLUSÃO, RECOMENDAÇÕES E CONTRIBUIÇÃO Elaboração de especificação técnica para execução de revestimento com misturas mornas; 41 Item estudado Resultados Caracterização do ligante Similar ao da referência Viscosidade (a 175oC, 160oC, 150oC, 140oC e 130oC) Não houve diferenças significativas. A viscosidade dos ligantes são iguais, portanto o aditivo químico age como agente surfactante. Envelhecimento RTFOT Similar ao da referência
42. CONCLUSÃO, RECOMENDAÇÕES E CONTRIBUIÇÃO Item estudado Conclusão Compactação com rolo metálico sem vibração Bom GC Parâmetros de desempenho do pavimento Ainda está sendo analisado. Bom desempenho, no entanto o resultado ainda é preliminar. Parâmetro de sustentabilidade Redução de 86% dos fumos totais 42
43. CONCLUSÃO, RECOMENDAÇÕES E CONTRIBUIÇÃO Item estudado Conclusão Propriedade mecânica Resistência à tração – BWMA < AB Módulo de resiliência – BWMA < AB Deformação permanente - similares Resistência à tração retida por umidade induzida - similares Fadiga por compressão diametral à tensão controlada – BWMA < AB Distância de percurso – 70km Massa perdeu pouca temperatura Compactação com rolo metálico sem vibração Bom GC 43
44. MUITO OBRIGADA! Cecília Fortes Merighi Gerência de Engenharia 44 cecilia.merighi@ecorodovias.com.br www.ecorodovias.com.br