CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS FÍLER EMPREGADOS

Como já foi dito, os materiais fíler empregados foram: cimento Portland ordinário, cal, pó calcário dolomítico (materiais convencionais), assim como os rejeitos estudados (materiais artificiais). A cal, o cimento Portland ordinário e pó de calcário serão utilizados em misturas de referência fíler/CAP para comparação com as misturas fíler/CAP preparadas com adição dos três tipos de rejeitos. Neste estudo foi utilizada uma cal calcítica produzida no estado de Minas Gerais. O cimento Portland ordinário e o material calcário dolomítico empregado foram fornecido pela CIPLAN- Fabrica de Cimentos- Sobradinho, localizada na região do Distrito Federal.

O primeiro passo para a utilização de novos materiais deve ser a correta caracterização dos mesmos, porque o conhecimento das suas peculiaridades é a chave para a solução de eventuais problemas que venham a existir a partir da utilização destes novos materiais. Nos Cap. 4 e Cap. 5 foram apresentados os métodos e resultados da caracterização dos rejeitos respectivamente, porém, se fará referência a vários métodos já empregados, assim como os principais resultados de interesse nessa proposta de aproveitamento. A seguir são apresentados alguns dos ensaios requeridos na caracterização dos materiais convencionais e os rejeitos que serão empregados como fíler.

 Caracterização mineralógica  Caracterização química  Determinação da ASE

119  Determinação do Pzeta

 Determinação da densidade  Granulometria e módulo de finura 6.2.1.1 CARACTERIZAÇÃO MINERALÓGICA

A caracterização mineralógica dos materiais fíler cal hidratada e calcário foi realizada por DRX no Instituto de Geociências da UnB, segundo as mesmas condições referidas na Sec. 4.2.2.1 do Cap. 4. A Tab. 6-1 apresenta os minerais encontrados na cal hidratada e o pó de calcário.

De acordo com Bernucci et al. (2008), os minerais nas partículas de agregados apresentam seus átomos dispostos em uma rede cristalina, onde os átomos da superfície exercem atração sobre átomos de gases, líquidos ou sólidos que com ela tenham contato, promovendo a adsorção química. Essa adsorção é o principal fator na adesividade entre o agregado e os ligantes asfálticos, mas essa adsorção está influenciada pelas cargas positivas, negativas ou neutras na superfície das partículas minerais que compõe os agregados. A maioria dos agregados silicosos tais como arenito, quartzo e cascalho torna-se negativamente carregada na presença de água, enquanto materiais calcários conduzem carga positiva na presença de água.

Observa-se na Tab. 6-1 que a composição mineralógica do calcário apresenta além dos carbonatos, vários minerais pertencentes ao grupo dos filossilicatos, ou seja, a presença de silicatos pode ser interessante no comportamento do fíler com o ligante asfáltico. Sabe-se que o cimento Portland também apresenta elevado teor de silicatos na composição química. Entretanto, a composição do calcário é classificada como calcário dolomítico.

Tabela 6-1Composição mineralógica da cal hidratada e o calcário obtidos por DRX.

Materiais Fase Mineral Formula Química

calcário

Calcita CaCO3

Dolomita CaMg(CO3)2

Quartzo SiO2

Ilita (K,H3O)Al2Si3AlO10(OH)2 Caolinita Al2Si2O5(OH)4

Montmorilonita Ca0.3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2.4H2O

cal hidratada

Portlandita Ca(OH)2

Calcita CaCO3

Dolomita CaMg(CO3)2

Caolinita Al2Si2O5(OH)4

Os resultados da composição mineralógica dos rejeitos foram apresentados na Sec. 5.2.1 do Cap. 5. Verificou-se a presença de óxidos e hidróxidos de ferro com elevado teor de Al e Si entre outros elementos metálicos, típico de minerais lateríticos. Resultados de pesquisas onde foram empregados agregados lateríticos alertam para um dos problemas identificados que é a grande

120 variação de propriedades, o que dificulta a previsão de comportamento do material lateríticos (Bernucci et al., 2008).

6.2.1.2 CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA

A composição química dos materiais convencionais utilizados como fíler foi determinada por FRX. O ensaio foi realizado no Instituto de Química da UnB num Espectrômetro de Energia Dispersiva de Fluorescência de Raios X (XRF/EDX) da Shimadszu, modelo EDX-720. O método de FRX foi apresentado na Sec. 4.2.3.2 do Cap. 4. Neste caso, as amostras de materiais utilizados como fíler só foram secas na estufa para a realização do ensaio no equipamento de FRX. Na Tab. 6- 2 são apresentados os resultados da composição química obtida dos materiais fíler convencional

Tabela 6-2 Determinação da composição química dos materiais fíler convencionais por FRX.

Elemento Cal (%) Calcário (%) CPO (%)

Ca 84,005 46,734 75,536 Mg 14,111 1,514 1,702 Si 0,638 26,680 9,199 Al 0,638 8,901 2,660 Fe n.i 10,525 4,675 K 0,196 3,676 2,062 Sr 0,170 0,332 0,528 S 0,122 0,306 2,500 Mn 0,120 0,213 0,063 Ti n.i 1,056 0,617 Rb n.i 0,039 n.i Zn n.i 0,024 0,025 Ba n.i n.i 0,340 Cu n.i n.i 0,027 Cr n.i n.i 0,068

Os resultados da composição química dos materiais convencionais mostram elevados conteúdos de Ca para a cal hidratada e o calcário, menores teores de Mg no calcário. Também se verificou que o Si encontra-se em porcentagem elevada no calcário, o que pressupõe uma influência nas propriedades químicas dos silicatos frente aos carbonatos nesse material.

Bernucci et al., (2008) define que o sentido dos termos ácido e básico empregados para os agregados não corresponde ao utilizado na química (teorias ácido-base de Lewis e de Brönsted- Lowry), mas está relacionado à carga elétrica superficial das partículas do agregado. Muitos agregados contêm ambas cargas porque são compostos de minerais, tais como sílica, com carga negativa e também metais como cálcio, magnésio, alumínio ou ferro com carga positiva. Agregados típicos que apresentam essa condição incluem os basaltos e os calcários silicosos. A dolomita é um exemplo de caso extremo de agregado eletropositivo e o quartzito um exemplo de agregado eletronegativo. Nesse contexto, os agregados de rochas classificadas como ácidas costumam

121 apresentar problemas de adesividade, enquanto os de rochas classificadas como básicas costumam apresentar melhor adesividade ao ligante asfáltico. É por isso a reconhecida importância do conhecimento da mineralogia dos materiais a serem usados.

Aos materiais convencionais além da composição química, foram determinados os valores de

s, ASE pelo método BET e o Pzeta pelos mesmos procedimentos descritos e aplicados a os rejeitos

nos Cap. 4 e Cap. 5. A Tab. 6-3 mostra os resultados obtidos para os materiais convencionais utilizados como fíler.

Tabela 6-3 Parâmetros gerais dos materiais fíler convencionais.

Material fíler s (g/cm 3 ) ASE-BET (m2/g) Pzeta (mV) Cal hidratada 2,5620 5,001 33,87 Calcário 2,7606 2,080 -17,50 CPO 3,0549 * -4,06

*ASEusualmente determinada pelo método Blaine (2800-3200 cm2/g)

Verificou-se que as partículas de calcário e de cimento apresentam cargas negativas, assim como os rejeitos dos processos de Moa Caron e Nicaro Caron como foi apresentado na Tab. 5-22 no Cap. 5. Valores similares ao valor do Pzeta obtido para o calcário foram reportados por Barra (2005), sendo uma das causas das melhoras obtidas na avaliação da adesividade. Os três rejeitos estudados mostraram ter valores de s elevados (Tab. 5-10), somente comparados com o CPO como

consequência dos elevados teores de ferro entre outros metais com pesos moleculares consideráveis. Os valores de ASE tanto nos rejeitos como nos materiais de fíler convencionais evidenciam uma granulometria muito fina. Os resultados das ASE dos rejeitos dos processos Caron (Tab. 5-12) encontram-se próximos aos resultados observados para a cal hidratada, contudo, valores do Pzeta contrários. Esses resultados podem pressupor comportamentos diferenciados dos mástiques elaborados entre os rejeitos dos processos Caron e o COP. No caso do rejeito de Moa o valor da ASE encontra-se próximo ao valor ASE do calcário, além de ter valores do Pzeta negativos. Esses resultados também podem pressupor comportamentos similares entre mástiques elaborados com os rejeitos de Moa e os elaborados utilizando pó de calcário.

6.2.1.3 ANÁLISES GRANULOMÉTRICAS

Os resultados das análises granulométricas dos rejeitos (Sec. 5.1.1) evidenciam uma composição granulométrica de areias onde prevalecem as faixas granulométricas de areias meias e finas. Os rejeitos de Moa Caron e Nicaro Caron mostraram ter uma granulometria muito mais fina que os rejeitos de Moa. A norma DNER-ME 083/98 (Agregados: análise granulométrica) apresenta as características específicas de granulometria exigidas para o material de enchimento (fíler) a ser utilizado nas misturas betuminosas. Neste sentido, visando atender estas especificações foi

122 desenvolvido um novo peneiramento dos rejeitos com sequência de abertura de malha de 9,5; 4,8; 2,0; 0,42; 0,18 e 0,0074 mm. A curva obtida a partir desses ensaios encontra-se apresentada na Fig. 6.1.

Figura 6.1 Curva granulométrica dos rejeitos segundo a norma DNER-ME 083/98.

Observa-se na Fig. 6.1 como os rejeitos no seu estado natural tem uma finura elevada. Dos três rejeitos, os rejeitos de Moa Caron apresentam uma finura superior quando comparado aos outros dois rejeitos, contendo 96 e 83 % de partículas que passam pelas peneiras de tamanho de abertura de malha de 0,42 e 0,18 mm respectivamente. Na Tab. 6.4 mostra-se o módulo de finura determinando para os rejeitos. Lembrando que o módulo de finura é a soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. Observa-se que os rejeitos de Moa Caron são os que apresentam um menor valor do módulo de finura, sendo assim os mais finos dos rejeitos analisados.

Tabela 6-4 Módulo de finura dos rejeitos em condições naturais.

Rejeitos Módulo de finura

Nicaro Caron 1,58

Moa Caron 0,71

Moa 2,02