ÁREA: IC-Iniciação Científica
TÍTULO: AVALIAÇÃO DA INTERAÇÃO ASFALTO - BRITA POR MEIO DE MODELAGEM MOLECULAR
AUTORES: RACHELE, K.G. - CETEM; ARAÚJO, L.P. - CETEM; RIBEIRO, R.C.C. - CETEM; CORREIA, J.C.G. - CETEM
CETEM- CENTRO DE TECNOLOGIA MINERAL
(KRACHELE@CETEM.GOV.BR)
RESUMO: Afim de melhorar a qualidade do pavimento brasileiro, realizou-se novos estudos sobre a interação entre seus componentes. Utilizou-se um calcário cristalino e quatro diferentes cimentos asfálticos de petróleo (CAPs). Analisou-se o calcário por meio de análises mineralógica e química, e os CAPs por meio de análise elementar, ressonância magnética nuclear de 13C e 1H e a determinação da massa molecular média. Os componentes tiveram suas estruturas confeccionadas, otimizadas e cada CAP interagiu com o calcário por meio de modelagem molecular. Constatou-se uma melhor interação entre o CAP A e o calcário. Os resultados foram corroborados pelos ensaios de adsorção e resistência mecânica, verificando-se a contribuição da modelagem molecular para indicação dos melhores constituintes do pavimento.
PALAVRAS CHAVES: calcário, cimento asfáltico de petróleo, modelagem molecular.
INTRODUÇÃO: É crescente a necessidade de reabilitação das rodovias brasileiras, uma vez que, devido ao rápido crescimento da frota de veículos elas passam a suportar um tráfego não previsto em seu projeto. Além disto problemas como falta de políticas de manutenção preventiva e a idade avançada da maior parte das rodovias têm levado a um processo de deterioração de nossos pavimentos (Silva e Domingues, 1994 e Bonfim, 2001).
A qualidade de uma estrada se sustenta na boa prática da pavimentação e na adequada manutenção ao longo dos anos. O primeiro pilar, por sua vez, tem a ver com toda a tecnologia e execução da obra em si, bem como com a qualidade dos produtos e processos empregados (Centro de Excelência em Asfalto da Petrobrás, 2004).
Dessa forma, torna-se cada vez mais necessário um conhecimento mais profundo sobre a qualidade e o processo de interação entre matérias-primas (agregados minerais e CAPs) utilizadas na geração dos pavimentos (Ribeiro, 2006).
O objetivo deste trabalho é verificar o processo de interação química entre o calcário e quatro diferentes CAPs, a fim de contribuir com novas alternativas para escolha de matérias-primas de qualidade para confecção do pavimento asfáltico.
MATERIAL E MÉTODOS: Utilizou-se quatro diferentes CAPs, chamados de A, B, C e D, oriundos de diferentes refinarias brasileiras e um calcário cristalino oriundo do município de Santana do Cariri – CE.
Os métodos utilizados foram:
- Avaliação do calcário cristalino por meio de análises mineralógica e química, realizadas pelo Laboratório de Análises Químicas da Coordenação de Análises Minerais (COAM), do Centro de Tecnologia Mineral (CETEM).
- Avaliação dos CAPs por meio de análise elementar (C, H, N, S), ressonância magnética nuclear de 13C e 1H e determinação das massas moleculares médias, ensaios realizados pelo Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo A. Miguez de Mello (CENPES).
- Avaliação da Interação CAP/Agregado por meio do programa Hyperchem 7.0 de modelagem molecular: confeccionou-se as estruturas dos asfaltenos constituintes dos CAPs e do calcário cristalino, otimizou-se e interagiu-se cada CAP com o cristal de calcário.
- Avaliação da Interação CAP/Agregado por meio de adsorção físico-química utilizando-se o ensaio descrito em PI 012384, desenvolvido por pesquisadores do CETEM.
Avaliação da Resistência Mecânica das Misturas Asfálticas seguindo o método AASHTO T 283/89 (LOTTMAN).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na análise mineralógica do calcário observou-se um alto percentual da forma calcítica, chegando-se a valores em torno de 97% e na análise química por meio de difração de raio-x verificou-se um baixo teor de sílica, alumina e magnésio e um alto teor de cálcio.
Na análise elementar dos CAPs verificou-se altos teores de C e H para os quatro CAPs. Observou-se porém um alto percentual de S para o CAP A. Na RMN de 1H e 13C dos CAPs, verificou-se teores de C aromático entre 34 e 38% para os CAPs A, B e D e teores em torno de 25% para o CAP C, diferença compensada no percentual de C saturados onde apresentou maiores resultados. Verificou-se valores de massa molecular média em torno de 830g/gmol para os CAPs B e D. O CAP A apresentou valor inferior e o CAP C superior, devido possivelmente aos menores e maiores teores de C e H respectivamente.
Por meio da Modelagem Molecular confeccionou-se e otimizou-se as estruturas dos CAPs e da calcita. Na interação de cada CAP com a calcita observou-se uma aproximação entre eles. O CAP A obteve a maior aproximação com o cristal de calcita, uma vez que apresenta um grupo polar contendo S, havendo interação de dipolos entre o CAP e a superfície mineral.
CONCLUSÕES: Pode-se concluir por meio da modelagem molecular, que o CAP A possui o melhor desempenho ao interagir com o calcário, e dessa forma é o cimento asfáltico mais indicado para a produção de um pavimento de melhor qualidade e aderência. Esse resultado foi observado também em laboratório por meio dos ensaios de adsorção e resistência mecânica da mistura asfáltica. Dessa forma, mostra-se a enorme importância da técnica da modelagem molecular para indicação das melhores matérias primas para confecção de pavimento, de forma rápida e sem custos operacionais desnecessários em laboratório.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:AASHTO (1993). Guide for Design of Pavement Structures. Washington, normas ASTM: AASHTO T 283/89 – LOTTMAN
BONFIM, V., “Fresagem de Pavimentos Asfálticos”. 2ª ed., São Paulo: Fazendo Arte Editorial, 2001.
Centro de Excelência em Asfalto da PETROBRÁS, folder, 2004.
RIBEIRO, R. C. C., “Relação entre a interação asfalto/brita e resistência mecânica do pavimento asfáltico”, Tese de Doutorado, Escola de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, Rio de Janeiro, 2006.
SILVA, G.A. e DOMINGUES, F.A.A., “Aspectos sobre Alguns Métodos de Dimensionamento de Camadas de Reforço de Pavimento”. In: 28ª Reunião Anual de Pavimentação, V. 1, Belo Horizonte, MG, Brasil.,1994, pp. 714-737.