Utilizar ligantes asfálticos e agregados com uma compatibilidade química contribui para que a mistura asfáltica tenha uma maior resistência à ação deslocadora
da água. Quando não existe uma ligação química satisfatória, são empregados aditivos promotores de adesão ou Agentes Melhoradores de Adesividade (AMA) para possibilitar uma melhoria na compatibilidade entre o ligante e agregados (OLIVEIRA FILHO, 2007). Os agentes mais empregados são os ligantes modificados, Dopes, intertravamento e a cal hidratada. Nos EUA, diversos aditivos são empregados para diminuir a sensibilidade das misturas frente a umidade, sendo a cal hidratada o agente mais usado (LITTLE e EPPS, 2006).
Como as misturas asfálticas que foram utilizadas nesta pesquisa possuem em sua constituição cal, a revisão bibliográfica ficará restrita nos AMA a cal.
Devido ao agravamento dos mecanismos de degradação dos pavimentos asfálticos, vários aditivos para misturas asfálticas foram testados em laboratório e em campo para verificar a sua limitação aos danos causados pela presença de umidade nos revestimentos asfálticos. Foi averiguado que o emprego da cal hidratada é o aditivo mais competente para diminuir a degradação prematura dos pavimentos (HICKS, 1991).
Nos últimos anos foi comprovado a partir de pesquisas cientificas que a cal possui vários efeitos benéficos sobre os concretos asfálticos. A cal não é empregada apenas como um aditivo para prevenção de danos gerados pela umidade, mas também como um aditivo melhorador multifuncional, diminuindo o envelhecimento químico do ligante asfáltico e melhorando o desempenho dos revestimentos asfálticos frente a patologias como trincamento por fadiga e deformação permanente (BOCK, 2012).
A capacidade da cal hidratada de tornar uma mistura asfáltica mais rígida e resistente às deformações permanentes é justificada pelo seu comportamento superior como fíler mineral ativo. De maneira distinta de outros fíleres, a cal é quimicamente ativa. Ela reage com o CAP, retirando constituintes indesejáveis e concomitantemente suas pequenas partículas se disseminam na mistura asfáltica, tornando-a mais resistente às deformações permanentes e à fadiga (PAVIANI, 2015). Os mecanismos que a cal hidratada utiliza para modificar as propriedades das misturas asfálticas ainda são desconhecidas. Na literatura encontram-se diversos estudos que a cal hidratada possui diversos efeitos sobre os revestimentos asfálticos. Uma das principais razões pelas quais a cal possui grande eficiência está associada às fortes interações entre os componentes, isto é, CAP e agregado mineral (BOCK, 2012).
Alguns trabalhos como de Tunnicliff e Root (1984), Hicks (1991) e Little e Epps (2001) verificaram que a cal modifica as propriedades dos finos, endurece o CAP e melhora a estabilidade da mistura. A cal possibilita diversos benefícios, como: o aumento da resistência ao dano gerado pela umidade no revestimento asfáltico, torna a mistura mais rígida; e diminui a taxa de oxidação. Entretanto, o aumento da rigidez deixa a mistura mais suscetível às trincas por fadiga.
Mercado (2007) descreve que a cal diminui a tensão superficial entre o CAP e o agregado. Os ácidos carboxílicos presentes no ligante asfáltico reagem com os íons de cálcio na cal e ocorre a troca de alguns cátions na superfície do agregado, ocasionando uma forte ligação entre as moléculas de nitrogênio no CAP e sílica do agregado. Outro benefício na adição deste aditivo é o aumento na viscosidade do ligante e redução de produtos de oxidação no CAP devido ao envelhecimento.
Paviani (2015) descreveu algumas melhorias que a adição de cal hidratada possibilita para as misturas asfálticas, que são descritas a seguir:
Age como um fíler mineral enrijecendo o CAP e a própria mistura; Reduz o trincamento a baixas temperaturas;
Modifica beneficamente a cinética de oxidação e interage com os produtos de oxidação para diminuir os efeitos deletérios; e
Modifica as propriedades plásticas aumentando a sensibilidade à umidade e durabilidade.
Diversos estudos foram realizados para verificar quanto a cal interfere no comportamento mecânico dos pavimentos asfálticos.
Nuñes et al. (2007) estudaram a influência do tipo e do teor de cal no ensaio de módulo de resiliência e verificaram aumentos dos valores de módulo de resiliência em cales que apresentaram teores de óxidos ou hidróxidos de cálcio mais elevados. A Figura 18, mostra os resultados do estudo.
Figura 18 – Valores de módulo de resiliência em função do tipo e teor de cal
Fonte: (NUÑES et al., 2007).
Conforme descrito pelos autores, o teor de 1% mostrou-se considerável para promover aumentos na ordem de 70% do valor de módulo de resiliência e de 30% na resistência a tração.
Bari e Witczak (2005) analisaram o efeito da cal sobre o módulo dinâmico das misturas asfálticas. O estudo verificou os resultados de módulo dinâmico de dezessete tipos de misturas, as mesmas foram retiradas de seis diferentes projetos ao redor dos Estados Unidos: seis misturas não possuíam cal e onze eram compostas por cal hidratada com até 3% do peso seco de agregados. O objetivo deste estudo era verificar o impacto do tratamento de cal nos resultados de módulo dinâmico, pois o módulo dinâmico era empregado como propriedade primária na AASHTO MEPDG (Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide) e qualquer alteração desta propriedade ocorre uma mudança na elaboração da estrutura do pavimento. A Tabela 5, mostra os resultados do estudo.
Tabela 5 – Relação de módulo dinâmico com cal e sem cal de Witczak e Bari (2004)
Temperatura (°C)
Teor de cal hidratada (percentual de peso seco de agregado)
1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 -10,00 1,24 1,07 1,31 1,33 1,34 4,40 1,12 1,10 1,21 1,43 1,22 21,10 1,26 1,31 1,06 1,91 1,31 37,80 1,21 1,51 1,15 1,39 1,30 54,40 1,21 1,09 1,14 1,45 1,25 Média 1,21 1,22 1,17 1,50 1,28 Desv. Pad. 0,06 0,19 0,09 0,23 0,05 Coef.Var. 5 16 8 15 4
Fonte: (Adaptado de Little et al., 2006).
Conforme os resultados da Tabela 4, a adição de cal hidratada aumenta os valores de módulo dinâmico das misturas asfálticas em torno de 17 e 50%. Os autores concluíram que o módulo dinâmico de uma mistura composta por cal (1 a 2% de cal) será em torno de 1,25 vezes maior que uma mistura sem cal, independente da temperatura ou tempo de carregamento.
Pode-se verificar que adicionando cal na constituição das misturas asfálticas melhora-se suas propriedades, possibilitando uma melhoria nas características do revestimento asfáltico.