ÁREA: Ambiental
TÍTULO: UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO INDUSTRIAL POLIMÉRICO NA OBTENÇÃO DE ASFALTO MODIFICADO
AUTORES: LIMA, C. K. M.; (UFRN) ; DANTAS, T. N. C. (UFRN) ; NETO, A. A. D. (UFRN) ; MOURA, M. C. P. A. (UFRN) ; FELIX, G. B. (UFRN)
RESUMO: Com o intuito de melhorar as propriedades do asfalto, têm-se realizado a incorporação de modificadores como polímeros e borracha de pneu moída no asfalto. Neste trabalho um resíduo industrial polimérico foi incorporado ao cimento asfáltico de petróleo (CAP 50/60) visando melhorar suas propriedades viscoelásticas, tornando-o mais resistente as cargas de tráfego. Foi feita a caracterização do resíduo industrial, sendo este um poliéster insaturado. Foi realizada a incorporação do resíduo ao asfalto, e em seguida, feito os ensaios de penetração, viscosidade, ponto de fulgor e ponto de amolecimento do asfalto modificado. Os resultados obtidos mostraram que o resíduo alterou algumas propriedades do asfalto, sendo sua utilização uma alternativa viável para a solução de um problema ambiental.
PALAVRAS CHAVES: asfalto modificado, polímero, meio ambiente
INTRODUÇÃO: O asfalto é um dos mais antigos materiais presentes na natureza, tendo encontrado utilização desde o início da civilização. Ele é constituído de uma mistura de hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e naftênicos, com pequenas quantidades de ácidos orgânicos, bases e componentes heterocíclicos contendo oxigênio, nitrogênio, enxofre (O, N, S) e quantidades traço de metais, principalmente o vanádio e o níquel. O ligante asfáltico é um material viscoelástico que apresenta grande capacidade adesiva e resistência à ação da água. Seu baixo custo, grande disponibilidade e propriedades têm feito o seu uso extensivo em muitas aplicações, principalmente na construção e manutenção de estradas (AL-ABDUL WAHHAB et al., 1998, INSTITUTO DO ASFALTO, 2002). Com o propósito de melhorar as propriedades do asfalto, ele é frequentemente misturado com polímeros, que são macromoléculas formadas de unidades estruturais menores (YILDIRIM, 2007). Sua modificação pela adição de polímero produz um novo material denominado asfalto polimérico (PMA), constituindo um material de elevado comportamento viscoelástico (VLACHOVICOVA et al., 2007). De acordo com POLLACO et al. (2005) o polímero adicionado pode elevar as propriedades do ligante e permitir a construção de estradas seguras, reduzindo, também, custos com manutenção. Nesta pesquisa um resíduo industrial polimérico foi incorporado ao cimento asfáltico de petróleo (CAP) visando elevar suas propriedades viscoelásticas, tornando-o mais resistente as cargas de tráfego, e resolvendo um sério problema ambiental relacionado à deposição deste resíduo.
MATERIAL E MÉTODOS: 2.1 – Preparo do polímero
Fornecido na forma de grãos, foi necessário tritura-lo e fazer uma análise granulometrica.
2.2 - Incorporação do polímero
O CAP 50-60 foi modificado pela adição de 2 e 14% de polímero, nas temperaturas de 140 e 180°C e nos tempos de 20 e 60 minutos. O asfalto foi aquecido em estufa a 120°C e o polímero a 50°C, ambos por 1 hora. Transferiu-se o asfalto para a panela deixando permanecer em aquecimento até que a temperatura desejada fosse atingida (140°C ou 180°C). O polímero foi adicionado ao asfalto com agitação de 500rpm elevando-se, em seguida, para 2000 rpm. Deixou-se em agitação durante o tempo requerido (20 ou 60 min) e, em seguida, as amostras foram armazenadas.
2.3 – Caracterização do asfalto modificado
Ensaios:
Penetração - mede a consistência do material asfáltico. Equipamento utilizado: penetrômetro universal Pavitest, divisão em 1/10 mm.
Ponto de fulgor - determina a temperatura a partir da qual há uma tendência da amostra formar uma mistura inflamável com o ar, na presença de uma chama. Equipamento utilizado: Petrotest (Modelo 12-1660).
Viscosidade Saybolt Furol - é obtida através do escoamento de 60mL da amostra em fluxo contínuo, através do orifício Furol. Equipamento utilizado: viscosímetro Saybolt Pavitest Novus N480D. Condição de ensaio: T= 135°C.
Ponto de amolecimento ( anel e bola) – determina a temperatura no momento em que uma esfera metálica, envolvida por material betuminoso, toca uma placa de referência após ter percorrido uma distância de 25,4mm. Equipamento utilizado: aparelho para ponto de amolecimento de material betuminoso Deltex – 1.586-D.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: 3.1 – Caracterização do resíduo polimérico
Foi realizada uma granulométrica do material antes e após moagem concluindo-se que a granulometria ideal para a incorporação foi após a moagem, onde aproximadamente 75% do resíduo polimérico encontra-se na faixa entre 106m e 425m (pó).
Visando identificar a constituição do resíduo polimérico, foi feita a espectroscopia no Infravermelho (FTIR), concluindo-se que se trata de uma resina de poliéster insaturada.
3.2 – Propriedades do asfalto modificado com o resíduo polimérico
Ensaios:
3.2.1 - Penetração
Nas amostras modificadas com 2% de polímero houve uma redução da penetração apenas quando o tempo de mistura foi de 60 minutos. Nos ensaios utilizando 14% do polímero observa-se uma redução da penetração em quase todos os pontos.
3.2.2 – Ponto de fulgor
O ponto de fulgor diminui com a adição do polímero, principalmente nas amostras com 14% de polímero e tempo de mistura de 60 minutos.
3.2.3 – Viscosidade Saybolt Furol
Os resultados mostram que a viscosidade do ligante asfáltico aumentou com o acréscimo do polímero e com o tempo de mistura, dependendo menos da temperatura do experimento.
3.2.4 - Ponto de amolecimento (Anel e bola)
De acordo com a tabela 1 conclui-se que não houve mudanças significativas do asfalto modificado em relação ao ponto de amolecimento.
CONCLUSÕES: Pode-se concluir que a adição do resíduo polimérico industrial ao ligante asfáltico resulta em alterações nas propriedades viscoelásticas do CAP 50/60, obtendo-se um novo material com maior viscosidade e resistência. O percentual de polímero apresenta a maior influência, seguido pelo tempo de mistura e pela temperatura de mistura. Outros ensaios são necessários para indicar mudanças na resistência mecânica do material obtido, porém os resultados preliminares indicam ser esta uma solução viável para resolver o sério problema ambiental gerado pelo pela presença do resíduo polimérico.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao CNPq - CTPetro pelo suporte financeiro e ao PRH – ANP 14 pelas bolsas dos alunos envolvidos na pesquisa.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AL-ABDUL WAHHAB, H.I.; AL-DUBABE, I.A.; ASI, I.M.; ALI, M.F. Performance-based characterization of Arab asphalt. Building and Environment. Great Britain: v.33(6), p.375-383, 1998.
INSTITUTO DO ASFALTO. Manual do Asfalto. Brasil: MS-4, 2002.
POLLACO, G.; BERLINCIONI, S.; BIONDI, D.; STASTNA, J.; ZANZOTTO, L. Asphalt modification with different polyethylene-based polymers. European Polymer Journal. England: v.41, p.2831-2844, 2005.
VLACHOVICOVA, Z.; WEKUMBURA, C.; STASTNA, J.; ZANZOTTO, L. Creep characteristics of asphalt modified by radial styrene-butadiene-styrene copolymer. Construction and Building Materials. USA: v.21, p. 567-577, 2007.
YILDIRIM, Y. Polymer modified asphalt binders. Construction and Building Materials. USA: v.21(3), p.66-72, 2007.
