Avaliação de misturas asfálticas densas com a incorporação de cinza de carvão mineral

Abstract

O objetivo principal desta pesquisa é avaliar o comportamento mecânico de misturas asfálticas densas com a incorporação de cinzas oriundas da queima do carvão mineral em usina termelétricas, neste caso o complexo Jorge Lacerda, localizado na região sul do Estado de Santa Catarina, entre os municípios de Capivari de Baixo e Tubarão. Para tanto, foram analisadas as matrizes denominadas Fly Ash (cinza volante), Bottom Ash (cinza pesada ou de fundo) e uma composição com 50% de ambas as ocorrências, as quais foram comparadas com frações convencionais de granulares gnáissicos britados, todos utilizados como material de enchimento (fíler) a 6,0% passante na malha de abertura 0,075mm, nas curvas granulométricas das misturas asfálticas. As ocorrências gnáissicas são obtidas de jazida localizada na região metropolitana de Joinville/SC, enquanto o ligante betuminoso de penetração 30/45 (0,1mm) de distribuidora com planta industrial na região metropolitana de Curitiba/PR. Os ensaios de caracterização das matrizes supracitadas compreendem análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de Raios-X (DRX), semi-quantificação de compostos por fluorescência de Raios-X e texturização. No que diz respeito às misturas asfálticas foram realizadas avaliações baseadas na metodologia francesa de formulação, compreendendo os aspectos de habilidade de compactação com a prensa de compactação giratória (PCG), ensaio de Duriez a 18ºC e deformação permanente.Também foram executados alguns ensaios complementares para medição de indicadores funcionais, como drenabilidade e de rugosidade superficial pela altura de mancha de areia.Os resultados obtidos indicam que as características eletroquímicas das matrizes gnáissicas e das cinzas não contribuem para a formação de dipolos efetivos de atração elétrica com o ligante betuminoso, assim como na rigidificação dos mástiques compostos, enquanto as características físicas são predominantes no comportamento mecânico das misturas asfálticas, sobretudo a rugosidade superficial e a macrotextura granular, com destaque para as condições mais favoráveis da matriz gnáissica, mas também favoráveis à viabilidade técnica de aplicação das cinzas oriundas da queima do carvão mineral, tanto nos aspectos mecânicos quanto funcionais.

Abstract: The main aim of this research is to evaluate the mechanical behavior of dense asphalt mixes with adding of ashes provided by burning coal in thermoelectric powerplants, specifically the Jorge Lacerda complex placed between the counties so-called Capivari de Baixo and Tubarão, in the southern region of Santa Catarina State. They were analyzed matrixes named Fly Ash, Bottom Ash and a compound with 50% of both occurences, which were compared to conventional crushed gneissic granular fractions, all of them used as filler with 6,0% passing through sieve size mesh of 0,075mm in the aggregate gradations of the asphalt mixes. Gneissic occurrences are provided by a quarry located in the surrounding region of Joinville/SC, while the bituminous binder 30/45 (0,1mm) from a supplier placed nearby Curitiba/PR. Characterization tests on mentioned matrixes comprises Scanning Electronic Microscopy (SEM), X-Ray diffraction, semi-quantification by X-Ray fluorescence and texturing. With regards the asphalt mixes, they were carried out evaluations based on French formulation methodology, taking into account aspects such as: compacting ability using Compacting Shear Press, Duriez test at 18ºC and rutting. Complimentary tests were also executed for measuring functional indexes so-called drainability and sand path height to determine surface roughness. The results obtained indicate the electrochemical characteristics of gneissic matrixes do not contribute to form effective dipoles of electrical attraction to asphalt binder, as well as in the mastic hardening, while physical characteristics are decisive on the mechanical behavior of asphalt mixes, mainly surface roughness and granular macrotexture, with to most favourable conditions towards to gneissic matrix, but also favourable to technical feasibility of applying ash from burning coal, either in mechanical or functional aspects.