Conforme destaca HEITZMAN (1992), os processos de incorporação de borracha de pneus nas misturas asfálticas não foram desenvolvido como uma solução para o grave problema ambiental da disposição dos pneus inservíveis. Há anos têm sido realizadas pesquisas sobre a incorporação de borracha natural (látex) e borracha sintética (polímeros) em cimentos asfálticos visando melhorar as propriedades elásticas do ligante. Segundo ZANZOTTO & KENNEPOHL (1996), a primeira patente de combinação de material betuminoso com borracha natural para a construção de pavimentos foi
conferida a E. E. Cassell em 1844. A borracha de pneu, um composto de borracha natural e sintética, é uma matéria-prima disponível que pode ser utilizada não só como agente modificador de asfalto, mas também como agregados nas misturas betuminosas.
O desenvolvimento tecnológico da adição de borracha de pneu como material de pavimentação asfáltica teve início nos anos 1960, quando o engenheiro Charles McDonald desenvolveu um ligante asfáltico modificado com a adição borracha triturada denominado Overflex® (processo úmido). Na metade dos anos 1970, a Companhia de Refinação do Arizona (ARCO - Arizona Refining Company) desenvolveu uma tecnologia similar de adição de borracha triturada ao ligante asfáltico, que foi chamada de Arm-R-Shield®. Atualmente, ambos os sistemas são conhecidos como tecnologia McDonald.
Também nos anos 1960, ao mesmo tempo em que o asfalto-borracha estava ganhando notoriedade nos EUA, duas empresas suecas desenvolveram um método de incorporação de pequena quantidade de borracha triturada em substituição de parte dos agregados nas misturas asfálticas (processo seco). No fim dos anos 1970, este produto denominado Rubit® foi introduzido e patenteado nos Estados Unidos com o nome de PlusRide®.
A preocupação crescente com os aspectos ambientais, manifestada inclusive por leis que regulamentam o uso de borracha de pneus em misturas asfálticas, trouxe uma nova motivação para estudos sobre o tema, contribuindo para o aprimoramento das técnicas disponíveis e o desenvolvimento de novas tecnologias. A Tabela 19 (adaptada de EPPS, 1994) apresenta algumas das principais tecnologias de incorporação de borracha reciclada de pneus em misturas asfálticas pelos processos seco e úmido.
TABELA 19 - Algumas das tecnologias de incorporação de borracha de pneus em misturas asfálticas (adaptada de EPPS, 1994).
Tecnologia Características
McDonald (Overflex® e Arm-R-Shield®)
Desenvolvida nos anos 1960 no Arizona - EUA. Consiste na mistura de cimento asfáltico e borracha triturada (15 a 25% em relação ao peso de ligante), a uma temperatura elevada (170 a 200oC), durante um determinado período de tempo (20 a 120 minutos). A mistura reage e forma um composto denominado asfalto-borracha, com propriedades reológicas diferentes do ligante original, podendo ser incorporado aditivo para ajustar a viscosidade da mistura.
Continuous Blending
(Florida wet process)
Desenvolvida em 1989 na Florida - EUA. Partículas finas de borracha são adicionadas ao cimento asfáltico em um processo contínuo. Essa tecnologia difere do processo McDonald em vários aspectos: são adicionados menores teores de borracha (8 a 10%), as partículas de borracha são mais finas e a temperatura durante a misturação e o tempo de reação são menores. Processo Úmido
Terminal Blending
Desenvolvida em 1992 - Arizona / Washington - EUA. Essa tecnologia permite a armazenagem prolongada do ligante asfalto-borracha.
PlusRide®
Desenvolvida nos anos 60 - Suécia. Os agregados pétreos apresentam descontinuidade na sua curva de distribuição granulométrica para acomodar partículas relativamente grandes de borracha (até ¼”) nos teores especificados (geralmente 3% em relação ao peso total da mistura).
Genérica
(Generic System)
Desenvolvida por H. B. Takallou em 1989 - Nova York - EUA. Neste método são utilizadas curvas granulométricas densas onde parte dos agregados pétreos é substituído por partículas de borracha com granulometria mais fina (para que ocorra reação parcial com o ligante asfáltico) e em menores teores (geralmente 2% em relação ao peso total da mistura para camadas de rolamento). Processo Seco
Chunk Rubber
(borracha "graúda")
Desenvolvida em 1990 - EUA. Este método foi desenvolvido com o objetivo de melhorar as características dos pavimentos asfálticos a serem construídos em regiões de clima frio. As pesquisas se concentraram no aumento do tamanho das partículas de borracha e no aumento da quantidade de borracha incorporada nas misturas asfálticas, utilizando os conceitos do sistema PlusRide®.
ROBERTS et al. (1989) destacam as principais diferenças entre os dois processos:
• O tamanho das partículas - no processo seco geralmente são utilizadas partículas maiores de borracha;
• A quantidade de borracha - nas misturas preparadas pelo processo seco, a borracha triturada pode representar até 3% em relação ao peso total da mistura enquanto que no processo úmido, a borracha pode representar até 25% em relação ao peso do ligante ou 1,5% em relação à mistura. Portanto, o processo seco pode utilizar até duas vezes mais borracha do que o processo úmido;
• A função da borracha - no processo seco, a borracha triturada pode atuar como agregado ou como agente modificador de ligante, enquanto que no processo úmido a borracha atua principalmente como modificador de ligante. O grau de modificação do ligante depende de vários fatores, incluindo o tamanho e a textura da borracha, a proporção de cimento asfáltico e borracha, o tempo e a temperatura de reação, a compatibilidade com a borracha e o grau de energia mecânica durante a misturação;
• A facilidade de incorporação - no processo seco não são necessários equipamentos especiais ou mudanças significativas na usina enquanto que no processo úmido são necessárias unidades especiais para dosagem, com tanques para misturação em elevada temperatura para que ocorra a reação adequada entre o ligante e a borracha até que a viscosidade seja estabilizada. Os custos de mobilização dos equipamentos (unidades de mistura e dosagem, tanques de armazenagem etc.) são repassados ao preço do ligante, contribuindo para o maior custo do processo úmido quando comparado ao processo seco.
Apesar do processo seco apresentar algumas vantagens em relação ao processo úmido, principalmente em relação aos custos envolvidos e à maior quantidade de borracha a ser utilizada, as pesquisas em todo o mundo têm-se concentrado principalmente no processo úmido. Essa escolha pode ser explicada pelo desempenho irregular de alguns trechos experimentais construídos nos EUA com o processo seco, diferentemente do processo úmido, que tem apresentado resultados mais satisfatórios. A tecnologia do processo úmido está mais bem fundamentada, inclusive com o desenvolvimento de equipamentos especiais, e o desempenho em campo indica que a presença de borracha produz efeitos benéficos. Análises laboratoriais indicam o aumento da vida em serviço que podem compensar o maior custo inicial.
É importante salientar que ainda não existem resultados conclusivos sobre o desempenho dos pavimentos que contêm borracha de pneu triturada. A tecnologia de ensaios, projetos e avaliação de ligantes e misturas modificadas com adição de borracha ainda não está totalmente compreendida. Conforme destacam TROY et al. (1996), considerações de projeto tais como tipo e teor de cimento asfáltico, tipo de borracha, granulometria da borracha, temperaturas de mistura e compactação, entre outros, estão relativamente indefinidos. Portanto, existe a necessidade de estabelecimento de procedimentos padronizados para o projeto e avaliação de misturas modificadas com adição de borracha reciclada.
A incorporação de borracha pelo processo seco tem-se mostrado mais indicado para o contexto brasileiro devido principalmente à facilidade de adaptação nas usinas asfálticas e à maior potencialidade de consumo de pneus inservíveis. No Brasil, a necessidade de estudos complementares, para um melhor entendimento dos efeitos dos fatores intervenientes sobre as propriedades de engenharia das misturas asfálticas com adição de borracha de pneus usados,
ganha ainda maior importância em razão de termos diferentes materiais (agregados pétreos e ligantes asfálticos), técnicas e cuidados construtivos e condições climáticas quando comparado com as condições que prevalecem nos Estados Unidos e Europa.