Explorando as Emulsões Asfálticas e poliméricas: Um Guia Abrangente para Pavimentação

07/08/2024   |   ARTIGOS AUTORAIS

A busca por materiais duráveis e estáveis para pavimentação é uma necessidade que remonta aos primórdios da civilização. Além de atender a requisitos de resistência mecânica e intempéries, as obras de pavimentação geralmente são extensas, e a dificuldade de obtenção e aplicação de certos materiais pode inviabilizar o seu uso.

Com as revoluções industriais dos séculos XVIII e XIX, e especialmente após o advento dos primeiros automóveis, surgiu uma demanda crescente por estradas pavimentadas. Até então, a maioria das vias era de terra ou pavimentada com rochas. Foi a partir desse período que as camadas de pavimentação asfáltica começaram a ser amplamente utilizadas.

O que é Emulsão Asfáltica?

O asfalto, ou betume, é um composto conhecido pela humanidade há milhares de anos. De acordo com registros bíblicos, Deus ordena a Noé: “betumarás com betume sua arca, tanto por dentro como por fora" (Gênesis, 6, 14). O asfalto é uma mistura líquida de hidrocarbonetos, altamente viscosa, com boas propriedades ligantes e impermeabilizantes, cor escura, e altamente inflamável, encontrada na natureza como um dos subprodutos do petróleo.

A emulsão asfáltica é um material feito a partir do CAP (Cimento Asfáltico de Petróleo). Na físico-química, o termo emulsão refere-se ao processo de obter uma solução estável de líquidos que naturalmente não se misturam devido às cargas elétricas de suas moléculas. Esse processo envolve o uso de produtos emulsificantes e energia mecânica. No caso da emulsão asfáltica, o CAP é triturado em partículas de 1 a 10 micrômetros e misturado com água e outros componentes, como ácidos e solventes, formando a dispersão.

A emulsão asfáltica começou a ser amplamente utilizada na pavimentação de rodovias e estradas a partir do início do século XX. Nos anos 1920, já há registros de uso nos EUA e Europa, mas só foi introduzida no Brasil a partir das décadas de 1960 e 1970. Aqui, utilizam-se emulsões com cargas positivas, por isso são denominadas Emulsões Asfálticas Catiônicas. O “C” em produtos como RR-2C, RR-1C, RL-1C vem daí.

Características da Emulsão Asfáltica

O uso de emulsão asfáltica na pavimentação apresenta algumas vantagens em comparação com as misturas a quente, sendo as principais o uso de equipamentos mais simples, a eliminação do risco de incêndio, a facilidade de distribuição do ligante e a não emissão de gases na atmosfera. Além disso, proporciona uma redução de custos. Contudo, há limitações em relação a procedimentos de dosagem e à compreensão sobre as taxas de cura.

Ruptura e Cura

Esses são fenômenos que ocorrem no processo de aplicação da emulsão asfáltica. A ruptura é o processo que precisa ocorrer antes do início da cura.

A ruptura, nas misturas a frio, é o processo de quebra da emulsão que ocorre devido à neutralização das cargas elétricas ao entrar em contato com o material pétreo. Durante a ruptura, as esferas de asfalto se soltam e ficam em contato com a superfície a ser coberta. Neste processo, a emulsão passa de uma cor marrom para preta.

A cura é o processo de evaporação total da água da emulsão, que resulta na formação de um filme de CAP contínuo que faz a ligação com os materiais pétreos. Este processo é diretamente influenciado por condições climáticas, como temperatura, umidade e chuva, e esses fatores, quando não controlados, podem afetar todo o serviço.

Principais Fatores que Interferem na Cura e Ruptura

Os principais fatores que influenciam o uso da emulsão asfáltica estão relacionados à qualidade do material, dos equipamentos e das condições climáticas.

1. Contaminação e reatividade do agregado: variações no equivalente de areia e reatividade podem interferir na neutralização das cargas elétricas, reduzindo o tempo de ruptura.
2. Condições climáticas: grandes variações de umidade, temperatura e vento podem agir diretamente na taxa de evaporação, comprometendo o tempo de cura.
3. Temperatura dos materiais: o processo de ruptura está diretamente ligado à temperatura da emulsão e da superfície. Em temperaturas muito baixas, o tempo de ruptura aumenta.
4. Aquecimento e manipulação: instruções das distribuidoras para evitar perdas e desperdícios, principalmente quanto ao uso de RR-2C:
• Recomenda-se que se faça uma recirculação do produto sempre que este ficar estocado por período superior a 15 dias antes de ser empregado.
• Não estocar emulsão asfáltica após diluição com água, devido à possibilidade de rupturas parciais ou totais.
• Pode ocorrer sedimentação de glóbulos de asfalto durante o armazenamento, sendo necessária a circulação para homogeneização do produto antes da aplicação.
• Não se recomenda a execução de serviços de pavimentação com o uso de emulsão asfáltica em condições ambientais com temperatura inferior a 10°C. Emulsão asfáltica aquecida não deve ser diluída com água (choque térmico), pois pode ocorrer ruptura no ato da diluição ou durante o uso.
• Não transportar RR-2C em tanques sem que estejam totalmente cheios. O chacoalhamento da carga faz com que a emulsão perca propriedades e/ou rompa parcialmente.

Emulsões Poliméricas

A partir da década de 1980, surgiram produtos aprimorados a partir da emulsão asfáltica virgem. Isso foi possível através de investimento e pesquisa na área, buscando melhorar as características e propriedades em que a emulsão asfáltica estava mais propensa a falhas.

Nos EUA, desde meados da década de 1990, praticamente não se utiliza CAP virgem nas composições asfálticas. Inúmeros estudos de caso demonstram que o CAP modificado por polímero aumenta em até quatro vezes a vida útil do pavimento, promovendo grandes economias e, principalmente, segurança aos usuários. Principais vantagens do asfalto modificado por polímero (AMPolímero) em relação ao CAP convencional incluem:

• Menor suscetibilidade;
• Aumento do ponto de amolecimento e da viscosidade;
• Aumento da recuperação elástica;
• Melhoria na resistência à fluência, trincas e deformações;
• Maior resistência ao desgaste e ao envelhecimento.

Atualmente, além das emulsões asfálticas modificadas por polímero, existem também as emulsões 100% poliméricas, que se enquadram na categoria de emulsões não-asfálticas dos Estados Unidos, por exemplo. Desde os anos 2000 essas emulsões poliméricas de imprimação (EPI) fazem parte do portfólio de soluções para pavimentação nos EUA. Homologadas em países de primeiro mundo e atendendo normas como AASHTO e ASTM, essas emulsões são capazes de atender a diferentes demandas da pavimentação  e infra-estrutura. A indústria química e as novas tecnologias vêm contribuindo significativamente para complementar as soluções tradicionais da década de 1970. A indústria da infraestrutura no Brasil está se modernizando em todos os âmbitos, as EPIs já estão presentes por aqui desde 2016. O mercado e consequentemente os usuários serão sempre beneficiados quando novas cadeias de produtos passam a complementar as possibilidades de soluções para uma antiga demanda, como no caso a imprimação/impermeabilização de bases rodoviárias. Produtos de qualidade e produzidos a partir de tecnologias atuais, por muitas vezes possuem mesma performance técnica com custo mais enxuto, como é o caso do IS-20 com relação as EAIs. A alta demanda por estes produtos faz com que estas soluções se  tornem complementares e acabam tracionando o desenvolvimento de novas e melhores tecnologias, beneficiando globalmente o setor.