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Desagregação precoce do Concreto Asfáltico Usinado a Quente – CAUQ

Para muitos, esse processo tem início a partir do momento que os agregados graúdos da mistura se desprendem do pavimento.

Vamos dar uma olhada em como isso pode ocorrer e discutir as melhores práticas para mantê-lo sob controle. Veremos que é um processo que se instala tão logo a mistura asfáltica é concebida na fase de dosagem e se acentua quando o pavimento entra em uso.

Didaticamente, a desagregação do pavimento ocorre quando partículas agregadas individuais se desprendem do pavimento, independente da sua granulometria. 

Geralmente começa com a perda de agregados finos deixando uma textura superficial marcada e, se não for corrigido, avança para a perda de agregados maiores, levando a uma textura de superfície áspera com os agregados graúdos expostos.

Os vários estágios da desagregação são geralmente descritos como: 

• light = perda de finos de superfície; 

• moderada = perda de finos com algum agregado graúdo exposto; 

• severo = perda de agregado fino e graúdo.

A desagregação pode resultar de um projeto de mistura pobre, de práticas de produção ou construção ruins. Vamos apontar para os mecanismos pelos quais a desagregação ocorre, e oferecer algumas recomendações para mitigar o potencial de acontecimentos.

 Causas e curas

Ø Temperatura:

Ao executar um CAUQ (Concreto Asfáltico Usinado a Quente), assegure-se de que a temperatura da mistura esteja no mínimo com 145ºC na metade da profundidade da massa aplicada atrás da vibro-acabadora, quando o processo de compactação começar.

A temperatura ideal da mistura vai variar levemente, dependendo do tipo de ligante usado no projeto da mistura, da espessura de elevação, do tempo disponível para compactação e das condições ambientais. 

O depósito da massa asfáltica na vibro-acabadora deve sempre ocorrer em temperaturas acima de 145°C, medida a cada caminhão que irá bascular. 

Quando a rolagem inicial (de quebra) começar em temperaturas abaixo de 145°C, o risco de não conseguir compactação suficiente aumenta consideravelmente. É quase impossível conseguir uma compactação adequada quando a rolagem de ruptura começar com temperaturas internas da massa inferiores a 130°C.

As temperaturas da massa asfáltica aplicada pela vibro-acabadora devem ser medidas na metade da sua profundidade.

Se um termômetro sem contato estiver sendo usado para medir a temperatura da superfície, o usuário deve estar familiarizado com a diferença de leituras entre a temperatura da superfície e a temperatura interna da massa. 

Os termômetros sem contato são eficazes, desde que exista uma correlação razoável entre a leitura da temperatura da superfície e a temperatura interna.

Normalmente, os termômetros sem contato irão ler aproximadamente 7ºC abaixo do que a temperatura da massa aplicada na metade da sua profundidade. 

Por exemplo, uma leitura da temperatura da superfície de 138°C seria ideal para o início da rolagem de quebra em uma mistura asfáltica onde uma temperatura interna de 145°C é desejada.

A compactação deve ser concluída para um mínimo de 92%(esse percentual pode variar conforme o contratante) da densidade máxima teórica.

A compactação inadequada resulta em um conteúdo de vazios de ar muito alto na mistura aplicada. 

Ø Segregação

Empregue as “melhores práticas” para minimizar a segregação da mistura asfáltica. 

Isso requer atenção ao armazenamento dos aglomerados nas plantas (silos), técnicas de carregamento e descarregamento de caminhões e movimentação da mistura através da vibro-acabadora.

As misturas asfálticas densas são projetadas para um conteúdo ideal de vazios de ar. Uma mistura segregada resulta em um excesso de espaços vazios interconectados e duas coisas ocorrem:

– Há menos área de contato entre as partículas revestidas com cimento asfáltico para formar uma ligação forte; 

– A mistura fica permeável, exposta à umidade, sujeita e aos efeitos prejudiciais do intemperismo. O espaço vazio interconectado permite que a água atravesse a mistura, desprendendo o cimento asfáltico do agregado, resultando em perda de adesão que leva a desagregação.

Em seguida, a ação do tráfego no pavimento acelera rapidamente o processo de desagregação à medida que desenvolve uma “ação de bombeamento” que impulsiona a água livre através da estrutura do pavimento e fornece as forças físicas necessárias para remover os agregados à medida que as ligações agregados/ligante asfáltico são enfraquecidas.

Ø Execução com chuva

A aplicação de massa asfáltica com tempo úmido aumenta muito o potencial de desagregação de uma mistura asfáltica. Como descrito acima, a umidade tem um efeito prejudicial no CAUQ. Quando a umidade é introduzida durante a execução por meio da chuva, um filme de umidade se forma na superfície dos agregados revestidos do CAUQ, impedindo o desenvolvimento de uma ligação forte entre agregado/ligante. 

O potencial degradante poderá ser acentuado por uma mistura que pode estar muito fria para evaporar rapidamente a umidade que entra em contato (ou seja, ficar muito tempo em um caminhão ou vibro-acabadora) e por menor compactação, o que é mais provável sob as temperaturas ambientes mais frias, associado ao tempo chuvoso.

Ø Espessura do pavimento

A espessura do pavimento desempenha um papel crítico na prevenção da desagregação no que se refere à compactação. 

Uma espessura mínima de duas vezes o tamanho máximo do agregado sempre deve ser mantida. Isso permite espaço suficiente para a reorientação de partículas e a compactação adequada. 

Se os pavimentos forem mais finos do que o dobro do tamanho do agregado máximo, não há espaço suficiente para o agregado se reorientar em uma configuração densa que seja impermeável à água. Além disso, se a espessura da sustentação for menor que 2: 1, ocorrerá a fratura do agregado na compactação, deixando superfícies livres não revestidas na mistura.

Ø Teor de ligante asfáltico

O design da mistura e o conteúdo de ligante asfáltico são essenciais para o desempenho do pavimento. 

Um teor muito baixo de ligante asfáltico para uma determinada mistura não fornece poder aglomerante suficiente para unir o agregado. Isso pode se tornar um problema mesmo com um bom design de mistura se as características do agregado mudarem, particularmente se o agregado se tornar mais absorvente. 

O cimento asfáltico que é absorvido no agregado não é eficaz. Imagine uma esponja absorvendo a água; a água está presente, mas não pode ser usada a menos que seja espremida da esponja. Água suficiente precisa ser adicionada até que a esponja esteja saturada antes que a água se mova livremente sobre a superfície da esponja.

Um comportamento semelhante ocorre quando o agregado absorve o cimento asfáltico. Uma quantidade de cimento asfáltico é absorvida pelo agregado e não é eficaz em unir partículas. A quantidade de aglutinante na mistura deve exceder a quantidade absorvida (saturar o agregado) em quantidade suficiente para fornecer cimento asfáltico livre para unir as partículas de agregado. 

Deve-se notar e tomar todos os cuidados porque problemas de qualidade de mistura surgem com um conteúdo de aglutinante muito alto também. Deve-se ter cuidado para permanecer dentro dos limites recomendados fornecidos na dosagem da mistura.

Ø Contaminação do agregado graúdo

A limpeza do agregado é muito crítica na mitigação da desagregação. 

Agregados revestidos com poeira ou finos criam uma barreira ao contato direto (ligação) entre o cimento asfáltico e o agregado. Após várias repetições das forças físicas de carga de tráfego, as forças de aderência que seguram o pó ao agregado irão quebrar e o deslocamento do agregado da massa do pavimento ocorrerá. 

Uma quantidade excessiva de pó ou finos também tem o potencial de absorver uma alta porcentagem de CAP, diminuindo o teor efetivo de asfalto da mistura, levando a problemas de conteúdo de ligante descritos anteriormente.

Ø Temperatura de usinagem

Finalmente, a temperatura de mistura nas usinas de CAUQ é crítica. 

Os ligantes asfálticos que são aquecidos, normalmente acima de 175°C, se tornarão oxidados e perderão sua eficácia máxima como aglutinante. Os componentes de ligação ativos no ligante são queimados, resultando em um ligante muito mais fraco. 

Cuidados extremos devem ser tomados pelos operadores das usinas para manter temperaturas de mistura consistentes que não excedam a temperatura de mistura recomendada para o tipo de ligante asfáltico a ser usado.

Resumindo

Vários fatores podem contribuir para a desagregação. O que se segue resume o que procurar e como atenuar o potencial.

Selecionar e testar

Selecione o conteúdo ideal de ligante na fase de dosagem da mistura. O ensaio de absorção do agregado antes e durante a produção da mistura pode alertar sobre os ajustes necessários no conteúdo de cimento asfáltico à medida que as propriedades dos agregados mudam. 

A limpeza dos agregados também deve ser monitorada regularmente. A frequência dos controles dos agregados depende do histórico da jazida e da consistência com que ela permanece ao longo do tempo. O pessoal de controle de qualidade deve ter dados históricos sobre propriedades de uma fonte específica e saber quão consistentes essas propriedades são ao longo do tempo.

As Melhores práticas

As melhores práticas devem ser empregadas desde a seleção dos materiais, dosagens, usinas, transporte até as vibro-acabadoras e compactação da mistura asfáltica. A usina de CAUQ deve usar técnicas adequadas para carregar silos e carregar caminhões para minimizar a segregação, mantendo uma temperatura de mistura consistente abaixo de 165°C, exceto em casos onde o ligante asfáltico, pela curva temperatura x viscosidade, exija alguns graus a mais. Da mesma forma, a equipe de pavimentação deve usar as melhores práticas para descarregar caminhões, transferir e mover o CAUQ através da vibro-acabadora para minimizar a segregação que resultará em um pavimento permeável e pouco compactado.

E quando a previsão do tempo erra?

Embora a pavimentação nunca seja recomendada em tempo úmido, é por vezes necessária. 

Nessas situações, tome medidas extras, como caminhões lonados desde a usina até a descarga na vibro-acabadora, para minimizar a exposição da mistura à umidade e esteja ciente de que as temperaturas mais baixas exigirão modificações nos métodos de compactação para compensar o resfriamento mais rápido.

Atenção ao trem de compactação

Finalmente, a causa mais comum de desagregação prematura de um pavimento asfáltico é a compactação insuficiente. Você deve atingir um mínimo de 92% (podem haver variações conforme especificações do contratante) da densidade máxima teórica para mitigar a desagregação precoce e promover um pavimento durável por anos.

Uma equipe comprometida, sabendo de suas responsabilidades, bem treinada, sabendo o significado de cada ação, certamente executará pavimentos asfálticos de qualidade que garantirão ao usuário segurança e à contratante durabilidade dos investimentos.

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