Após uma análise dos resultados obtidos no planejamento experimental 3 (DCCR), foram propostos 06 (seis) ensaios, com suas respectivas composições (Tabela 14), na tentativa de melhorar as características das emulsões asfálticas modificadas (EAMs) e enquadrá-las totalmente nas especificações da Norma DNIT 165/2013.
As EAMs otimizadas foram preparadas seguindo o mesmo fluxograma apresentado na Figura 6 (p. 33) e os ensaios de caracterização foram executados conforme as NBRs recomendadas pela Norma DNIT 165/2013. Para cada ensaio foram preparadas separadamente as fases aquosa e oleosa, sendo a fase aquosa composta por água, tensoativo (SAQ), ácido e antiespumante, e a fase oleosa composta por cimento asfáltico de petróleo (CAP), OLUC e pela presença ou ausência de solvente.
Nesse estudo, houve variação na composição da fase oleosa e na composição da fase aquosa, sendo fixadas as quantidades de ácido e antiespumante. A quantidade de água foi ajustada até completar os 35 % da composição global da fase aquosa, considerando um excesso de 5% de água para compensar uma possível perda deste componente por evaporação. As fases aquosa (pré-aquecida a 60 ºC) e oleosa (pré-aquecida a 100 ºC) foram adicionadas de forma contínua e simultânea ao moinho coloidal. Completada a adição das fases, o sistema permaneceu sob agitação na temperatura de 80 ºC por 5 minutos.
A avaliação dos resultados obtidos nos itens 4.1 a 4.4 possibilitou um melhor domínio sobre as variáveis do processo de emulsificação e, a partir desse momento, novos ensaios foram propostos buscando otimizar os resultados e obter EAMs por OLUC com melhores características
A Tabela 14 apresenta não só os resultados de otimização do processo de obtenção de EAMs, como também as especificações da Norma DNIT 165/2013 quanto aos ensaios de caracterização aplicados a emulsões asfálticas para pavimentação, a título de comparação.
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Tabela 14 - Ensaios de otimização na obtenção da EAM por OLUC
Emulsão Tensoativo OLUC CAP Solvente Peneiração Viscosidade Resíduo Sedimentação Penetração Ductilidade
(%) (%) (%) (%) (%) (SSF) (%) (%) (mm) (cm) DNIT 165/2013 - - - - máx., 0,1 20 - 400 mín., 62 máx., 5 4,0 – 15,0 mín., 40 EAM13 0,60 4,41 60 5,59 0 28 60,4 6,44 6,37 > 120 EAM14 0,60 4,41 62 3,59 0 31 60,2 0,16 6,30 113,6 EAM15 0,60 4,41 64 1,59 0 38 60,9 0,14 5,80 116,5 EAM16 0,60 6,00 64 0 0 35 62,2 4,57 8,24 > 120 EAM17 0,70 6,00 64 0 0 23 63,4 1,45 6,47 88,5 EAM18 0,80 6,00 64 0 0 25 63,0 5,12 6,03 76 EMAM - - - - ND 18 64,3 ND 3,85 > 120
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Conforme observado na Tabela 14, nenhuma das EAMs apresentou percentual mássico de resíduo asfáltico retido na peneira de 841µm, significando que houve uma moagem adequada durante o processo de obtenção das EAMs; a ausência de grumos asfálticos durante a emulsificação é um indicativo de que não houve uma ruptura prévia da emulsão.
Quanto à viscosidade, todas as EAMs mostraram resultados entre 23 e 38 SSF, os quais se aproximaram da viscosidade de uma emulsão de ruptura média (RM-1C) cedida pela EMAM Asfaltos, que foi de 18 SSF.
É importante enfatizar que houve uma diferença expressiva entre os resultados de viscosidade das emulsões asfálticas modificadas do planejamento experimental 3 (DCCR) e os resultados de viscosidade das emulsões asfálticas modificadas obtidas após a otimização do processo, considerando ainda que foi possível aumentar a quantidade de CAP e reduzir (ou até mesmo eliminar) o solvente, que geralmente está presente em emulsões asfálticas.
Um teste prático executado em laboratório, que consistiu na adição de gotas de cada uma das EAMs em meio aquoso (água pura), e depois em meio oleoso (solvente), após uma leve agitação do sistema, resultou em uma mistura diluída e homogênea em meio aquoso e imiscibilidade em meio oleoso.
Os valores de viscosidade obtidos e a evidência do teste prático se mostram como um forte indício de que as emulsões são do tipo óleo em água, apesar de haver uma proporção maior da fase oleosa em relação à fase aquosa (7:3).
Os resultados de sedimentação apresentados na Tabela 14 apontam EAMs estáveis, exceto a EAM13 com 6,44 %. Para essa emulsão foram utilizados na formulação o menor percentual de CAP (60 %) e de OLUC (4,41 %), a quantidade máxima de solvente e a quantidade mínima de tensoativo (0,6 %), dentre as faixas de valores estabelecidos nessa otimização. Constatou-se que esses fatores estão de alguma forma associados e, portanto, é necessário um certo domínio do processo para buscar o equilíbrio entre essas variáveis.
Em relação ao resíduo asfáltico, obtido por evaporação da emulsão, foi possível atingir o percentual mínimo estabelecido pela Norma DNIT 165/2013 para as emulsões EAM16, EAM17 e EAM18, utilizando 64 % de CAP, 6 % de OLUC e nenhum solvente na composição. Os resultados desse trabalho indicam que a quantidade de CAP foi o fator preponderante para atingir o percentual mínimo estabelecido por esta mesma Norma.
Os ensaios de penetração permitem medir a consistência do material asfáltico e, nesse estudo, os resultados para esses testes foram desejáveis, variando entre 5,8 a 8,2 mm.
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Lembrando que para cada corpo de prova foram feitos, pelo menos, 06 (seis) leituras de penetração e o resultado dado como a média dos valores obtidos.
Assim como a penetração, a ductilidade também é utilizada na caracterização de materiais asfálticos, uma vez que esse ensaio permite verificar a resistência à tração dos corpos de prova. Nesse aspecto, os resultados foram todos positivos, pois apresentaram leituras acima do mínimo estabelecido pela Norma DNIT 165/2013 (Tabela 14), que é de 40 cm.
De forma conclusiva, as emulsões EAM16, EAM17 e EAM18 mostraram os melhores resultados, mas a EAM17 foi considerada a que apresentou resultados excelentes, principalmente por sua baixa viscosidade, alto teor de resíduo asfáltico e ausência de solvente, o que implica numa redução do custo do produto.
CAPÍTULO 5:
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5 Conclusões
Neste capítulo são apresentadas as conclusões relativas ao desenvolvimento de emulsões asfálticas convencionais e modificadas pela adição de um resíduo automotivo (OLUC). Após os procedimentos experimentais e análise dos resultados, foi possível chegar às seguintes conclusões:
No estudo do método de adição de fases, observou-se que a adição simultânea das fases aquosa e oleosa no processo de emulsificação resultou em emulsões asfálticas mais estáveis, apesar de mais viscosas;
No estudo da influência da temperatura, tempo e quantidade de tensoativo no processo de emulsificação, conclui-se que todas as emulsões asfálticas convencionais produzidas apresentaram resultados de viscosidade Saybolt Furol de acordo com as especificações técnicas. Quanto ao resíduo asfáltico, nenhuma das emulsões obteve resíduo asfáltico de 62 %, que é o percentual mínimo exigido pela Norma DNIT 165/2013. Quanto à sedimentação, que reflete a estabilidade da emulsão, seis emulsões mostraram-se estáveis, ou seja, com percentuais inferiores a 5 %.
No estudo proposto para avaliar a quantidade de CAP e de tensoativo, verificou-se que a quantidade de CAP utilizada na formulação de emulsões asfálticas é o fator que exerce maior influência no percentual de resíduo asfáltico por evaporação. Com relação a quantidade de tensoativo, observou-se a necessidade de novos experimentos para definir o ponto de melhor estabilidade;
Na avaliação da quantidade de tensoativo e de OLUC para a obtenção de emulsões asfálticas modificadas (EAMs) concluiu-se que apenas uma emulsão (EAM5), cuja composição foi de: 60 % de CAP, 7 % de solvente, 3 % de OLUC, 0,43 % de tensoativo, 0,3 % de ácido e 34,3 % de água, apresentou instabilidade, com sedimentação de 8,85 %. Apesar de utilizar 60 % de CAP na formulação de todas as EAMs, nenhuma delas atingiu o resíduo asfáltico por evaporação estabelecido por lei (62 %). Em contrapartida, todas apresentaram viscosidade dentro da faixa especificada na Norma DNIT 165/2013;
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Por fim, no estudo de otimização das EAMs foi possível adequar os fatores estudados ao longo dos planejamentos experimentais anteriores e produzir emulsões com características de viscosidade, resíduo por evaporação, sedimentação, peneiração, penetração e ductilidade de acordo com as especificações da Norma DNIT 165/2013; Os resultados obtidos nas etapas anteriores mostraram que é possível produzir
emulsões asfálticas estáveis e de acordo com a norma técnica específica, operando em temperaturas não muito elevadas (80 °C), por um curto período de tempo de emulsificação (5 min.), baixas quantidades de tensoativo (1 % para EACs e 0,7 % para EAMs) e 64 % de CAP. Além disso, foi possível incorporar 6 % de OLUC às emulsões, substituindo totalmente o solvente utilizado na formulação de EACs, obtendo EAMs com características aplicáveis e custo inferior às EACs.
Este estudo constitui-se em uma alternativa para o reaproveitamento do Óleo Lubrificante Usado ou Contaminado (OLUC), principalmente em locais onde inexista o rerrefino ou quando a prática desse processo for inviável. A incorporação do OLUC às emulsões asfálticas propõe agregar valor a um resíduo sem promover danos ao meio ambiente, reduzindo o custo das emulsões asfálticas e do processo de recuperação.
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