INCORPORAÇÃO DE CINZAS DE ALGAROBA GERADAS NO...

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44ª RAPv – REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO E 18º ENACOR – ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA ISSN 1807-5568 RAPv Foz do Iguaçu, PR – de 18 a 21 de Agosto de 2015 INCORPORAÇÃO DE CINZAS DE ALGAROBA GERADAS NO APL DE CONFECÇÕES DO AGRESTE PERNAMBUCANO EM CONCRETO BETUMINOSO USINADO A QUENTE – CBUQ Lyneker Souza de Moura¹ ; Ana Cecília da Nónrega² ; Shirley Minnell de Oliveira ³ RESUMO No agreste Pernambucano estão instalados alguns segmentos industriais de grande importância econômica para região, como o Arranjo Produtivo Local (APL) de confecções onde ocorrem processo de tingimento e lavagem do jeans através do aquecimento da água. Nessa região existe grande disponibilidade da lenha de Algaroba, utilizada como matriz energética nas mais de 240 lavanderias do pólo, além de olarias e outros seguimentos. Durante o processo de queima para produção de energia térmica, ocorre a geração de grande quantidade de cinzas, que na sua maioria não recebe qualquer controle sobre seu descarte e sua disposição final, justificando, assim, estudos que envolvam seu reaproveitamento, como em materiais de construção, visando com isso, contribuir para preservação do meio ambiente. As grandes obras civis, em especial na pavimentação de rodovias, requerem a exploração de grandes quantidades de materiais em seu estado natural, podendo então, a cinza de Algaroba ser aplicada como um compósito do revestimento asfáltico em substituição aos recursos naturais. O fíler constitui um material mineral inerte em relação aos demais componentes da mistura asfáltica, finamente dividido, passando pelo menos 65% na peneira de 0,075 mm de abertura de malha quadrada (DNER – EM 367/97). Nessa ótica tem-se a possibilidade da incorporação dessa cinza como fíler no concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ), estabilizando granulometricamente o compósito. A caracterização das cinzas de Algaroba foi realizada macroscopicamente por meio de granulometria; quimicamente por FRX (fluorescência de Raios-X); microscopicamente por MEV (microscopia eletrônica de varredura) e mineralógica por DRX (difração de Raios-X). A estabilidade do compósito por meio da análise do método MARSHALL. Os resultados apontam que a incorporação de 4% de cinza no traço de CBUQ (faixa “C” do DNIT) não comprometeu suas características iniciais, sendo assim tecnicamente viável sua aplicação. PALAVRAS-CHAVE: concreto betuminoso usinado a quente, CBUQ, cinza de algaroba, fíler, pavimentação _______________________________ ¹ Graduado e Mestrando de Engenharia Civil. Universidade Federal de Pernambuco, Centro Acadêmico do Agreste - CAA. Núcleo de Tecnologia - NT. Rodovia BR-104, Km 59 - Nova Caruaru, Caruaru - PE, 55002-970. E-mail: [email protected] ² Professora Adjunta. Universidade Federal de Pernambuco, Centro Acadêmico do Agreste - CAA. Núcleo de Tecnologia - NT. Rodovia BR-104, Km 59 - Nova Caruaru, Caruaru - PE, 55002-970. E-mail: [email protected] ³ Professora Assistente. Universidade Federal de Pernambuco, Centro Acadêmico do Agreste - CAA. Núcleo de Tecnologia - NT. Rodovia BR-104, Km 59 - Nova Caruaru, Caruaru - PE, 55002-970. E-mail: [email protected]

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44ª RAPv – REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO E

18º ENACOR – ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA ISSN 1807-5568 RAPv

Foz do Iguaçu, PR – de 18 a 21 de Agosto de 2015

INCORPORAÇÃO DE CINZAS DE ALGAROBA GERADAS NO APL DE CONFECÇÕES DO AGRESTE PERNAMBUCANO EM CONCRETO

BETUMINOSO USINADO A QUENTE – CBUQ

Lyneker Souza de Moura¹ ; Ana Cecília da Nónrega² ; Shirley Minnell de Oliveira ³

RESUMO

No agreste Pernambucano estão instalados alguns segmentos industriais de grande importância econômica para região, como o Arranjo Produtivo Local (APL) de confecções onde ocorrem processo de tingimento e lavagem do jeans através do aquecimento da água. Nessa região existe grande disponibilidade da lenha de Algaroba, utilizada como matriz energética nas mais de 240 lavanderias do pólo, além de olarias e outros seguimentos. Durante o processo de queima para produção de energia térmica, ocorre a geração de grande quantidade de cinzas, que na sua maioria não recebe qualquer controle sobre seu descarte e sua disposição final, justificando, assim, estudos que envolvam seu reaproveitamento, como em materiais de construção, visando com isso, contribuir para preservação do meio ambiente. As grandes obras civis, em especial na pavimentação de rodovias, requerem a exploração de grandes quantidades de materiais em seu estado natural, podendo então, a cinza de Algaroba ser aplicada como um compósito do revestimento asfáltico em substituição aos recursos naturais. O fíler constitui um material mineral inerte em relação aos demais componentes da mistura asfáltica, finamente dividido, passando pelo menos 65% na peneira de 0,075 mm de abertura de malha quadrada (DNER – EM 367/97). Nessa ótica tem-se a possibilidade da incorporação dessa cinza como fíler no concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ), estabilizando granulometricamente o compósito. A caracterização das cinzas de Algaroba foi realizada macroscopicamente por meio de granulometria; quimicamente por FRX (fluorescência de Raios-X); microscopicamente por MEV (microscopia eletrônica de varredura) e mineralógica por DRX (difração de Raios-X). A estabilidade do compósito por meio da análise do método MARSHALL. Os resultados apontam que a incorporação de 4% de cinza no traço de CBUQ (faixa “C” do DNIT) não comprometeu suas características iniciais, sendo assim tecnicamente viável sua aplicação.

PALAVRAS-CHAVE: concreto betuminoso usinado a quente, CBUQ, cinza de algaroba, fíler, pavimentação

_______________________________

¹ Graduado e Mestrando de Engenharia Civil. Universidade Federal de Pernambuco, Centro Acadêmico do Agreste - CAA. Núcleo de Tecnologia - NT. Rodovia BR-104, Km 59 - Nova Caruaru, Caruaru - PE, 55002-970. E-mail: [email protected]

² Professora Adjunta. Universidade Federal de Pernambuco, Centro Acadêmico do Agreste - CAA. Núcleo de Tecnologia - NT. Rodovia BR-104, Km 59 - Nova Caruaru, Caruaru - PE, 55002-970. E-mail: [email protected]

³ Professora Assistente. Universidade Federal de Pernambuco, Centro Acadêmico do Agreste - CAA. Núcleo de Tecnologia - NT. Rodovia BR-104, Km 59 - Nova Caruaru, Caruaru - PE, 55002-970. E-mail: [email protected]

ABSTRACT

Some industrial segments with great economic importance for the region are installed in the Agrest region of Pernambuco – Brazil. One of this segments is the local productive arrangement (LPA) of clothes, where hot water is necessary to wash and dye the jeans. Algaroba ash is highly available in this region, being utilized as energy matrix in the APL laundries, as well as in brickworks and other segments. Ashes are generated in consequence of the burning process with problematic and uncontrolled destination. In this way, it is necessary reuse studies in order to reduce environmental impacts, as incorporate the ashes in civil construction materials. Significant civil works demand natural raw materials, especially in road paving. So, the algaroba ashes can be used replacing then in asphalt pavements. The fíler is an inert mineral content related to the other components of the asphalt mixes, finely ground, passing at least 65% by the sieve 0.075 mm (square mesh opening) (DNER – EM 367/97). In this scenery, there is the possibility to incorporate the algaroba ashes as fíler in the hot mix asphalt concrete (HMAC), granulometric stabilizing the composite. The characterization of the ashes was performed macroscopically through particle size; chemically by XRF (X-ray fluorescence); microscopically by SEM (scanning electron microscopy); and mineralogically by XRD (X-ray diffraction). The stability of the composite by Marshall method. The results show that the incorporation of 4% ash in the HMAC mix (zone “C” DNIT) did not compromise its initial characteristics, so technically feasible to apply in paving.

KEY WORDS: hot mix asphalt concrete, HMAC, algaroba ash, fíler, paving.

INTRODUÇÃO

No agreste Pernambucano a lenha de Algaroba é uma das principais fontes de energia de alguns segmentos industriais de grande importância econômica para região como o polo de confecções, onde é utilizada nas mais de 240 lavanderias para o aquecimento de água no processo de tingimento do jeans e na indústria de cerâmica vermelha, como combustível para os fornos de tratamento térmico. A Algaroba (Prosopis Juliflora) é uma árvore exótica proveniente do Peru que foi introduzida no Brasil, se adaptou muito bem ao clima e ao estilo da terra da Caatinga. Ás árvores adultas podem ir de 10 a 20 metros. Não exige muita água e cresce em terrenos salobros. Hoje, ela é uma fonte de alimento para os rebanhos em período de secas prolongadas, mas com seu rápido crescimento e propagação vem tomando espaço de espécies nativas. A madeira é boa para lenha, pois segundo (OLIVEIRA, 1999) o seu poder calorífico chega aos 16.544 KJ/Kg.

Durante o processo de queima para produção de energia térmica, ocorre a geração de grande quantidade de cinzas, que na sua grande maioria não recebe qualquer controle sobre sua disposição final, justificando, assim, estudos que envolvam seu reaproveitamento, como em materiais de construção. Atualmente a questão ambiental é cada vez mais uma preocupação generalizada no sector industrial, dentro do qual se insere a indústria da pavimentação, existindo a necessidade de se estudar alternativas que permitam tornar o sector mais sustentável. Dessa forma, o estudo da cinza de Algaroba pode diminuir a busca por novos recursos naturais. Segundo Bonet (2002), o concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ) é um tipo de massa asfáltica a quente resultante da mistura, em usina, dos agregados graúdos e miúdos, material de enchimento (fíler – eventualmente para correção de granulometria) e cimento asfáltico de petróleo (CAP) como ligante, de acordo com proporções definidas previamente em laboratório, de forma a atender os requisitos granulométricos, de densidade, de vazios e de resistência, compatíveis com padrões preestabelecidos. Fíler ou material de enchimento constitui um mineral inerte em relação aos demais componentes da mistura asfáltica, finamente dividido, passando pelo menos 65% na peneira de 0,075 mm de abertura de malha quadrada (DNER – EM 367/97). Santana (1995) define fíler, de maneira mais geral, como sendo um material constituído de partículas minerais provenientes dos agregados graúdos e/ou miúdos empregados na mistura asfáltica, ou de outras fontes, como, por exemplo, pó calcário, cal hidratada, cimento Portland, etc., que pode melhorar o comportamento reológico, mecânico, térmico e de sensibilidade à água, desde que obedecidos os limites para granulometria e plasticidade. O uso de fíleres é importante para aumentar a uniformidade na consistência e na suscetibilidade térmica, que podem advir de eventuais irregularidades na produção de ligantes asfálticos e na confecção da massa asfáltica (Santana, 1995). No comportamento das misturas asfálticas, o índice de vazios assume particular importância. A influência da porcentagem de vazios quanto à fadiga pode ser explicada pelos seus efeitos na rigidez e nas tensões de tração que se desenvolvem no ligante ou na combinação fíler-ligante, perdendo características de flexibilidade e provocando assim, diminuição na resistência à fadiga do material (ROBERT et al., 1996). A norma DNIT - ES 031/2006 diz que a aplicação de fíler deve ser constituído por materiais minerais finamente divididos, tais como cimento Portland, cal extinta, pós-calcários, cinza volante, etc. Melo (2012) identificou que as cinzas de Algaroba geradas no APL de confecções Pernambucano tem grãos entre 2,46 e 43,91 μm. Nessa ótica tem-se a possibilidade da incorporação dessa cinza como fíler no concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ), estabilizando granulometricamente o compósito.

METODOLOGIA

Para se conhecer e avaliar a capacidade de utilização da cinza de Algaroba em misturas

asfálticas a quente, foram feitos os seguintes procedimentos:

• Coleta das cinzas na grelha da caldeira de lavanderias de médio porte emblemáticas no APL de confecções Pernambucano, situada em Caruaru-PE. As cinzas foram peneiradas para retirada de pedaços de lenha que tiveram combustão incompleta e em seguida, passadas na peneira de Nº10 com auxílio de peneirador elétrico para compor a mistura asfáltica. Avaliações microestruturais e caracterização ocorreram após peneiramento pela malha de Nº200; os métodos utilizados foram:

1. Granulometria à laser: foi empregado um analisador de tamanho de partículas S3500 / Microtac para descrever a faixa granulométrica que não pode ser avaliada por meio de peneiras.

2. DRX (difração de Raios-X): a análise de DRX nas amostras de cinza foram realizadas empregando equipamento da Shimadzu, modelo XRD-600, com fonte de radiação de CuKα, voltagem de 30kV e corrente de 30 mA. Os dados foram coletados na velocidade do goniômetro de 0,02º 2� por passo, com tempo de contagem de 1,0 s por passo e coletados de 3 a 70º 2�, utilizando o spin com 60 rpm para diminuir erros causados pela orientação preferencial. A interpretação do espectro foi efetuada por comparação com padrões contidos no banco de dados JCPDS do International Center

for Diffraction Data® (ICDD®) de 2002. 3. FRX (fluorescência de Raios-X): a determinação da composição química foi feita

através de FRX, por energia dispersiva, em equipamento Shimadzu modelo EDX-700. Os espectros de fluorescência de raio X foram obtidos utilizando-se cerca de 300 mg de amostra em pó fino, previamente seca em estufa por 24h e depositada em um porta-amostras com um filme plástico de polietileno, que apresenta baixa absorção de raio X na faixa de energia de interesse.

4. MEV (microscopia eletrônica de varredura): os exames microscópicos das amostras foram realizados em um microscópio de varredura Shimadzu SSX550 SUPESCAR e metalizador Shimadzu IC 50 utilizando corretamente 4mA em um período de 3 min. O procedimento de preparação dos materiais para análise consistiu na deposição de uma porção do pó fino sobre uma fita adesiva de carbono fixada no porta -amostras.

5. BET (área superficial específica e porosidade das partículas): Para as medidas de área superficial pelo método BET (Brunauer-Emmett-Teller) e do volume de poros pelo método BJH (Barrett-Joyner-Halenda), foi usado o analisador de superfície e de tamanho de poros ASAP2420 da Micromeritics.

• Determinação do traço da mistura de concreto asfáltico (CA). 1. Caracterização granulométrica dos agregados: empregando a norma DNIT 031/2006

– ES, onde se optou pela faixa C (faixa intermediária entre misturas abertas e densas). Os resultados de granulometria dos agregados levaram ao uso do método gráfico de Rothfucks, com o objetivo de se obter uma indicação da participação percentual em peso de cada agregado seco na mistura para atender à faixa de trabalho selecionada.

2. Os ensaios de adesividade do agregado ao CAP seguiram os procedimentos e parâmetros das DNER-ME 079/94 e DNER-ME 078/94 DNER-ME079/94 e DNER-ME078/94.

3. Ensaio Marshall para definição do teor de ligante ótimo a ser utilizado: A mistura dos agregados para confecção dos corpos de prova foi definida como a necessária para obtenção de um corpo de prova com 1200 g, 6,3 cm de altura e 10 cm de diâmetro. A energia de compactação empregada nos corpos de prova foi de 75 golpes por face. Em

Em um estudo realizado por Pinto e Preussler (1980), sobre módulos de resiliência de concretos asfálticos de vários trechos de rodovias no Brasil, verificaram que os volumes de betume encontrados variam na faixa de 4,3 a 6,5%. Senço (2001) diz que os teores de betume que se encontram na faixa de 4% a 6% fornecem às misturas maiores condições de resistência, estabilidade e pequeno percentual de vazios, evitando a exsudação com a passagem de tráfego. Assim, na análise do desempenho das misturas asfálticas, através do método Marshall, foram realizados seis traços (4,0%; 4,5%;5,0%; 5,5%; 6,0% e 6,5%), um ponto antes e outro depois do que o proposto na literatura para obter um intervalo mais amplo do teor de ligante. Foram moldadas três amostras por traço. As misturas foram realizadas com ligante a 160ºC, os agregados aquecidos à temperatura de 175ºC, temperatura da massa 165ºC e temperatura de moldagem 140ºC. Após análise e interpretação dos resultados foi possível determinar para a mistura em estudo o teor de CAP de projeto, conjuntamente com a proporção dos agregados em peso e a máxima incorporação da cinza de Algaroba.

4. Critérios para determinação do teor de ligante ótimo: segundo Bernucci et al. (2008) o método Marshall permite diversas formas de determinação do teor de projeto do ligante asfáltico. Especificamente no Brasil a escolha desse teor pode ser realizada pelos seguintes métodos: 1) o teor de projeto é determinado a partir de um volume de vazios (Vv) da mistura de 4%; 2) partindo-se da estabilidade Marshall máxima, massa específica aparente máxima e Vv máximo. Com o teor correspondente a cada item faz-se uma média aritmética, encontrando assim o teor de projeto; 3) baseando-se em apenas dois parâmetros volumétricos: Vv e RBV (relação betume vazios). Com os valores médios para cada teor, traça-se uma linha de tendência de cada parâmetro. Com os valores mínimos e máximos de cada parâmetro traça-se linhas horizontais que cortarão as linhas de tendência, assim X1, X2, X3 e X4 corresponde as interseções. O teor ótimo é dado pela média dos dois teores centrais, ou seja, igual a (X2 + X3)/2. No presente trabalho, utilizou-se o segundo método.

RESULTADO E DISCUSSÕES

Os aspectos da cinza de Algaroba após coleta na grelha e após peneiramento em malha #200 podem ser visualizados nas Figuras 1a e 1b, respectivamente.

Figura 1. Aspecto das cinzas de Algaroba coletadas nas lavanderias in natura (a) e após peneiramento em malha 200 (b). Fonte: Melo, 2012 (adaptado por MOURA, LYNEKER, 2015)

(a) (b)

A massa específica e a densidade de massa das cinzas são apresentadas nas Tabela 1 e foram obtidas por meio do ensaio de massa específica e área especifica (BET).

Tabela 1. Massa especifica e área especifica da cinza com partículas ≤ 75μm.

Avaliação Valor obtido no ensaio Massa específica 2,47 g/cm³ Área específica 47.000 m²/kg

Porosidade 0,0673 cm³/g Diâmetro médio dos poros 58,42 Å

Fonte: Melo, 2012 (adaptado por MOURA, LYNEKER, 2015).

As partículas de cinza de Algaroba que passaram na peneira de malha Nº200 possuem dimensões predominantemente entre 2,46 e 43,91 μm (Figura 2), (Melo, 2012). Esses dados reforçam as informações obtidas na análise de área de superfície específica, bem como indicam condições para utilização dessas cinzas como fíler numa matriz asfáltica. Ressalta-se, no entanto, que as cinzas utilizadas para a composição da mistura asfáltica no presente trabalho apresentavam frações com granulometria maior, cuja curva granulométrica será apresentada adiante.

Figura 2. Granulometria cinza de Algaroba que passa na peneira 200. Fonte: Melo, 2012 (adaptado por MOURA, LYNEKER, 2015)

A composição química da cinza investigada por FRX pode ser vista na Tabela 2, caracterizando-se basicamente pela alta quantidade de cálcio, acompanhado ainda de quantidades significativas de potássio, magnésio, fósforo e silício. A quantidade elevada de cálcio está relacionada ao carbonato e hidróxido de cálcio, enquanto o silício pode estar associado com a fase cristalina ou amorfa quartzo, a depender se provém da cinza e/ou de contaminações de areia na cinza (BARBOSA, 2012).

Tabela 2. Composição química da cinza de Algaroba, em % de óxidos.

Fonte: Barbosa, 2012 (adaptado por MOURA, LYNEKER, 2015)

A quantidade de CaO sugere a possibilidade da presença de calcita, que quando em granulometria reduzida, como é o caso das cinzas, pode contribuir para a melhora do empacotamento do sistema. De fato, a calcita foi identificada nos resultados de DRX. A Figura 3 apresenta os resultados da análise por DRX da cinza. Analisando os picos do difratograma verifica-se que a principal fase cristalina existente na cinza é o carbonato de cálcio, confirmando com os resultados apresentados na Tabela 2, embora também se verifique a presença de quartzo e óxido de potássio. O fato de parte da sílica ser cristalina, uma vez que foi detectado no DRX, embasa a premissa que o material mineral é inerte em relação aos demais componentes da mistura asfáltica.

Figura 3. Difratograma de raio X da cinza de Algaroba. Fonte: Barbosa, 2012

ELEMENTOS COMPOSIÇÂO (%) CaO 73,769 K2O 11,067 P2O5 4,139 MgO 3,576 SO3 3,474 SiO2 2,930

Fe2O3 0,727 TiO2 0,153 MnO 0,097 ZnO 0,031 Br 0,019

CuO 0,019

Na figura 4 podem ser vistas micrografias eletrônicas referentes a cinza. Verifica-se que a cinza apresenta aspecto irregular e poroso, sendo formada por aglomerados com uma forma predominante arredondada resultante da aglomeração de partículas. Ou seja, a cinza não se apresenta como partículas separadas, mas sim, como um produto sintetizado e bastante poroso em sua estrutura (BORLINI et al., 2005). O aspecto irregular pode ser visto, bem como as partículas tendem a se aglomerar, de forma que o efeito fíler pode vir a ser minimizado pelo possível aumento no diâmetro dos aglomerados (BARBOSA, 2012).

(a) (b)

(c) (d)

(e)

Figura 4. Microscopia eletrônica de varredura para cinza de Algaroba. (a) 500X SE, (b) 1200X SE, (c) 1200X BSE, (d) 5000X SE, (e) 12000X SE. Fonte: Barbosa, 2012

Os resultados dos ensaios de caracterização física dos agregados estão apresentados na Tabela 3. Verifica-se que o resultado do ensaio de desgaste “Los Angeles” atendeu ao requisito preconizado pela especificação de serviço do DNIT (DNIT-ES 031/2006), onde estabelece que o desgaste deve ser igual ou inferior a 50%.

Tabela 3. Caracterização física dos agregados.

ENSAIOS MATERIAIS BRITA 19 BRITA 12 PÓ DE PEDRA CINZA

Desgaste Los Angeles 33% - - - Massa específica 2,71 g/cm³ 2,7 g/cm³ 2,69 g/cm³ 2,59 g/cm³

Absorção 0,70% 0,68% - -

Pode-se analisar na Figura 5 a distribuição granulométrica dos agregados. As granulometrias da brita 19 mm e brita 12 mm são do tipo contínua e uniforme, já o pó de pedra apresentou granulometria do tipo contínua e aberta e a cinza de Algaroba com partes da fração passando pela peneira de número 200. Portanto, caracteriza presença de material que possibilita o efeito fíler.

Figura 5. Curvas granulométricas dos agregados

0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0

100,0

0,01 0,1 1 10 100

% P

assa

ndo

Aberturas ( mm )

BRITA 19 BRITA 12 PÓ DE PEDRA CINZA DE ALGAROBA

Com a distribuição granulométrica dos presentes agregados, empregou-se o método Rothfuchs, para a faixa “C” da referida especificação de serviço do DNIT. Para esta faixa, encontraram-se os seguintes valores para mistura: 12% de brita 19 mm, 30% de brita 12 mm, 54% de pó de pedra e 4% de cinza de Algaroba. Pelo peneiramento verificou-se que os percentuais obtidos de cada material pelo processo de Rothfuchs atenderam à faixa “C” da especificação de serviço DNIT–ES 031/2006, conforme apresentado na Figura 6. Limites da faixa “C”, percentual do traço e tolerâncias da norma podem ser vistos na. Tabela 4.

Figura 6. Composição granulométrica dos agregados - Faixa C

Tabela 4. Verificação dos resultados obtidos pelo processo de Rothfuchs.

% Faixa C % em massa passando Tolerâncias 100 100 ±7

80-100 93 ±7 70-90 81 ±7 44-72 59 ±5 22-50 42 ±5 8-26 17 ±5 4-16 13 ±3 2-10 6,7 ±2

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10 100

% P

assa

ndo

Aberturas ( mm )Faixa "C" Min. Faixa "C" Máx. Mistura Faixa Trab. Min Faixa Trab. Máx. IDEAL

Os resultados de caracterização do cimento asfáltico de petróleo 50/70 produzido na Lubnor (Fortaleza), fornecidos em boletim técnico pela Petrobrás, podem ser vistos na Tabela 5. Todos os resultados estão dentro das especificações do fabricante.

Tabela 5. Resultados da caracterização do ligante CAP 50/70

ENSAIOS Especificação Resultado Unidade Penetração 50 a 70 58 0,1 mm

Ponto de amolecimento 46 min 49,2 grau C Viscosidade Brokfield 135 GCSP21 274 min 335 Cp Viscosidade Brokfield 150 GCSP21 112 min 173 Cp Viscosidade Brokfield 177 GCSP21 57 a 285 67 Cp

Rtfot- Penetração retida 55 min 71 % Rtfot- aumento do ponto de

amolecimento 8 max 4,2 ºC

Rtfot- Ductilidade a 25GC 20 min >150 cm Rtfot variação em % massa -0,50 a 0,50 -0,201 %

Ductilidade a 25 GC 60 min >150 Cm Solubilidade no tricloroetileno 99,5 min 99,9 % massa

Ponto de fulgor 235 min 319 ºC Índice de suscetibilidade térmica -1,5 a 0,7 -1,1 N/A

O resultado do ensaio de adesividade foi satisfatório de acordo com as normas DNER-ME079/94 e DNER-ME078/94, estes dados podem ser vistos na Tabela 6.

Tabela 6. Resultado do ensaio de adesividade.

Dosagens CAP 50/70

PURO Peso da Cápsula (g) 64,4 Peso do Material (g) 500,0 Peso da Cápsula + Material (g) 564,4 Peso do ligante betuminoso (g) 17,5 Peso Total (g) 581,9 72h / 40 ºC = % de Recobrimento 99% Resultado da adesividade: Satisfatória

Na Figura 7 estão representados os gráficos de teor de ligante x estabilidade (a), densidade (b), fluência (c), porcentagem de vazios (d) e relação betume vazios (e).

Figura 7. Parâmetros do método Marshall

4

4,5

5

5,5

6

6,5

800 850 900 950 1000

Teo

r de

Lig

ante

(%

)

Estabilidade (Kgf)

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

2250 2270 2290 2310 2330 2350 2370 2390 2410

Teo

r de

Lig

ante

(%

)

Densidade (Kg/m³)

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

9 11 13 15 17 19

Teo

r de

Lig

ante

(%

)

Fluência (1"/100)

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Teo

r de

Lig

ante

(%

)

Porcentagem dos Vazios (%)

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

40 50 60 70 80 90

Teo

r de

Lig

ante

(%

)

Relação Betume Vazios (%)

(a)

(c) (d)

(e)

(b)

Utilizando o método 2, obteve-se um teor de projeto de 5,5%. Esse resultado atende aos requisitos da especificação de serviço do DNIT-ES 031/2006, ilustrados na Tabela 7

Tabela 7, Parâmetros para o teor de CAPprojeto = 5,5%

Parâmetro Resultado Especificação Camada

de Rolamento Porcentagem de vazios, % 3,5% 3% - 5%

Relação betume/vazios 78,3% 75% - 82% Estabilidade, mínima, (Kgf) (75 golpes) 957 kg >500 kg

Fluência 1/100 13,7% 9% - 18%

CONCLUSÕES

Os agregados graúdos e miúdos atenderam às especificações técnicas recomendadas do Departamento Nacional de Infraestrutura dos Transportes (DNIT-ES 031/2006) além de apresentarem propriedades físicas adequadas, o que é indispensável para um bom revestimento asfáltico. A cinza de Algaroba se mostrou eficiente para contribuir com a compacidade do sistema. A faixa granulométrica utilizada no trabalho, com a incorporação de 4% de cinza de Algaroba atendeu à especificação de serviço do DNIT (DNIT-ES 031/2006) para concreto asfáltico em faixa de rolamento, sendo este requisito um dos mais importantes para o bom desempenho da mistura. O cimento asfáltico de petróleo utilizado nessa pesquisa apresentou propriedades físicas dentro do especificado pelas normas técnica da ABNT e métodos de ensaio do DNIT. Observou-se que o teor de 5,5% de CAP é o ideal quando submetido à energia de compactação máxima correspondente à 75 golpes, bem como obedecendo ao método de ensaio (DNER-ME 043/95), mostrou maior estabilidade frente aos outros teores de CAP. Os valores de fluência encontrados para os corpos de prova encontram-se dentro do especificado na literatura. A porcentagem de vazios obtida no teor de projeto foi de 3,5% e se encontra dentro da faixa preconizada pela especificação de serviço (DNIT-ES 031/2006). A relação de betume-vazios é de 78,3% para o teor de projeto e o teor de 5,5% de ligante atenderam as especificações do (DNIT-ES031/2006), onde se recomenda uma estabilidade mínima de 500 kgf. Deste modo, vê-se que a incorporação da cinza de Algaroba no CBUQ é uma forma eficiente para estabilizar o compósito sem perda de desempenho de sua função, para aplicação em camada de revestimento asfáltico. Com isso, além de proporcionar uma destinação final ao resíduo, também cria a possibilidade de utilizar um subproduto da indústria têxtil, em substituição aos recursos naturais. Como obras de pavimentação requerem a utilização de grandes volumes de materiais, como exemplo, em um trecho de rua com 100 m de comprimento, 7 m de largura e espessura de 5 cm, ter-se-ia a incorporação de mais de 320 kg de cinza de Algaroba podendo ser aproveitada e com isso, contribuindo para a diminuição do impacto ambiental.

AGRADECIMENTOS:

A orientação das professoras Ana Cecília e Shirley Minnell. Especialmente ao laboratorista Givaldo (in memorian) pelos auxílios nos ensaios de laboratório. À FACEPE pela concessão de bolsa de mestrado.

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