ÁREA: IC-Iniciação Científica
TÍTULO: RELAçãO ENTRE A RESISTêNCIA MECâNICA DO PAVIMENTO ASFáLTICO E A INTERAçãO QUíMICA DE SEUS CONSTITUINTES
AUTORES: ARAÚJO, L. P. - CETEM; RACHELE, K. G. - CETEM; RIBEIRO, R. C. C. - CETEM; CORREIA, J. G. - CETEM.
RESUMO: O objetivo deste trabalho foi o de verificar como a interação química entre diferentes CAPs(Cimento Asfáltico de Petróleo)e diferentes agregados minerais, afeta a resistência mecânica do pavimento asfáltico. Dessa forma, os agregados minerais foram caracterizados por meio de análises química e mineralógica; e o processo de interação com os CAPs foi analisado por meio de medidas de adsorção e adesividade. Por fim, moldou-se corpos de prova de misturas asfálticas, a fim de se verificar sua resistência mecânica. Os resultados indicaram que os agregados minerais que apresentaram maior adsorção e adesividade com os CAPs foram os que apresentaram maiores valores de resistência mecânica, indicando a relação direta entre a interação química e a resistência mecânica.
PALAVRAS CHAVES: resistência mecânica; interação química; adsorção.
INTRODUÇÃO: O pavimento asfáltico é formado pela mistura entre um conjunto de agregados minerais, que correspondem a 94 - 95%, com a função de manter a estabilidade mecânica dos revestimentos e suportar o peso do tráfego, e 5 - 6% de cimento asfáltico de petróleo(CAP), que é utilizado como ligante dos agregados minerais (Curtis, 1999). Segundo o DNIT, os agregados minerais constituem um dos principais componentes da pavimentação rodoviária, tendo como principais finalidades manter a estabilidade mecânica dos revestimentos e suportar o peso do tráfego. Dessa forma, problemas em pavimentação asfáltica são encontrados em boa parte do mundo, e muito se tem estudado a fim de entender as principais causas de tais problemas, bem como maneiras para solucioná-los. Segundo Pauli et al. (2005), um bom entendimento da adesão do asfalto à superfície do agregado permitirá a geração de pavimentos com maior resistência e durabilidade.
Baseado nisto, o objetivo é verificar o processo de interação química entre diferentes agregados minerais e CAPs, relacionando tais resultados com sua resistência mecânica, contribuindo assim, na melhoria das condições dos pavimentos asfálticos produzidos no país.
MATERIAL E MÉTODOS: Os materiais utilizados neste trabalho foram os seguintes agregados minerais: basalto, gnaisse e um tipo de argila, o caulim, que foi calcinado, a fim de se obter sua brita, já que todos os agregados foram britados, peneirados e classificados nas frações de brita 1, pedrisco e pó de pedra. E os CAPs utilizados são provenientes de cinco refinarias brasileiras, os quais serão chamados de A, B, C, D e E.
Os métodos utilizados foram:
- Avaliação dos Agregados Minerais por meio de: análises química e mineralógica que foram realizadas pelo Laboratório de Análises Químicas da Coordenação de Análises Minerais (COAM), do Centro de Tecnologia Mineral (CETEM);
- Avaliação da Interação CAP/Agregados por meio do ensaio de adsorção, para obter os valores de adsorção do CAP por cada agregado mineral;
- Avaliação da Resistência Mecânica das Misturas Asfálticas: para a realização moldou-se o corpo de prova da mistura asfáltica, utilizando-se os cinco CAPs e os agregados minerais estudados por meio de compactação Marshall, a fim de realizar o realizar o ensaio de resistência mecânica, seguindo o o método AASHTO T 283/89 (LOTTMAN).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na análise mineralógica verificou-se uma alta concentração de feldspato e quartzo no gnaisse. No basalto, verificou-se um alto teor de feldspato, porém um baixo teor de quartzo. E em relação ao argilomineral, verificou-se que se trata de uma caulinita. Na análise química, verificou-se que o basalto, gnaisse e caulim apresentaram um alto teor de sílica e alumina.
Na interação CAP/Agregados, a adsorção de CAPs às superfícies do gnaisse e do basalto foram mais efetivas por parte dos CAPs A e C, porém esperava-se um melhor desempenho do basalto, já que observou-se que a adsorção com feldspato apresenta altos valores se comparados com o quartzo. Em relação a adsorção do caulim, verificou-se um valor em torno de 40 mg/g, isso ocorreu devido a grande área superficial, que permite que ocorra também a absorção. Após a calcinação, a adsorção apresentou um baixo valor, devido a formação do complexo sílico-aluminato. Porém, o percentual de alumínio é inalterado, refletindo má adesão com os CAPs.
Na avaliação da resistência mecânica verificou-se que apenas as misturas asfálticas produzidas com gnaisse e basalto e os CAPs A e C apresentaram valores superiores a 80%, recomendados pelo DNIT.
CONCLUSÕES: Conclui-se que agregados constituídos por minerais que apresentaram alumínio em sua estrutura, obtiveram melhor interação química com os CAPs e que tal processo se refletiu no seu comportamento mecânico. Já agregados minerais ausentes de tal elemento(calcário)apresentaram baixos valores de adsorção e resistência mecânica. Além disso, observou-se uma baixa interação das argilas calcinadas com os CAPs, devido ao baixo incremento no percentual de alumínio, que é um elemento essencial na composição do agregado, para que haja uma boa adsorção com CAPs, ou seja, pavimentos de melhor durabilidade.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:[1] AASHTO (1993). Guide for Design of Pavement Structures. Washington, normas ASTM: AASHTO T 283/89 – LOTTMAN
[2] CURTIS, C. W., “Investigation of Asphalt-Aggregate Interactions in Asphalt Pavements”, Chemical Eng Dept, Auburn University, 1999.
[3] PAULI, A. T., MIKNIS, F. P., BEEMER, A. e WILDE, B., “Use of NMR imaging to