44a REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO
18o ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA
44a RAPv / 18o ENACOR
FOZ DO IGUAÇÚ/PR - BRASIL - 18 a 21 de agosto de 2015
Local: Hotel Bourbon
CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS ROCHOSOS DO NORTE DE SANTA
CATARINA PARA FINS DE APLICAÇÃO EM OBRAS DE
PAVIMENTAÇÃO
Priscilla Meurer1; Breno Salgado Barra2; Leto Momm3; Yader Guerrero Pérez4
1,2,3,4
Universidade Federal de Santa Catarina, Joinville, Santa Catarina, Brasil, Rua Doutor João Colin, nº2700 – Santo Antônio, CEP 89218-035.
Fone: (48) 3721-4883, e-mail:[email protected], [email protected], [email protected].
RESUMO
O objetivo principal deste trabalho é realizar um estudo das ocorrências geológicas do Norte do Estado de Santa Catarina,
mais especificamente da Região Metropolitana de Joinville, para fins de aplicação como materiais agregados em serviços
de pavimentação. Para tanto, foram exploradas as jazidas mais utilizadas da região supracitada, perfazendo um total de
quatro logradouros. A motivação para realização desta pesquisa provém do crescente aumento do transporte de cargas
pelo modal rodoviário, ensejando projetos de infraestruturas adequadas ao suporte do tráfego cada vez mais intenso, e até
mesmo além dos limites permitidos. Logo, os materiais selecionados para compor as estruturas de pavimento devem
apresentar propriedades capazes de suprir estas solicitações. A metodologia adotada abrangeu diversas vertentes de
atuação dos profissionais das áreas mineralógica e de Engenharia Civil, tais como: acompanhamento dos processos de
extração e beneficiamento dos agregados; verificação da classificação geológica das ocorrências minerais; e determinação
laboratorial das características físicas e mecânicas dos materiais testados. Os ensaios laboratoriais de caracterização
realizados com as amostras coletadas compreendem aqueles utilizados correntemente em serviços destinados à
pavimentação de vias, a saber: desgaste por abrasão, morfologia das partículas, resistência ao ataque por solução de
Sulfato de Sódio e, adesividade do agregado ao ligante betuminoso. Os resultados provenientes desta pesquisa indicam
que a Região Metropolitana de Joinville possui um forte potencial enquanto fornecedora de agregados minerais para
serviços de pavimentação, oriundos majoritariamente de natureza gnáissica, e que vêm sendo beneficiados de forma a
atender os rigores normativos técnico-científicos, permitindo a obtenção de materiais capazes de conceber estruturas
adequadas às condições das cargas solicitantes do tráfego durante o tempo de serviço para o qual são projetadas.
PALAVRAS-CHAVE: agregados, geologia, materiais, pavimentação.
ABSTRACT
The main aim of this paper is to research geological occurrences from northern region of Santa Catarina State, comprising
specifically the surrounding territory of Joinville, in order to use them as aggregate particles in pavement services. They
were exploited the most important quarries located in the mentioned region, totalizing four mineral sources. The
motivation for carrying out this study concerns to the continuous growth of cargo transportation by roads, requiring
infrastructure projects capable to resist the intense traffic loadings, sometimes comprising overweight by axle. Thus, the
materials selected to design pavement structures must have suitable properties to face these actual problems observed in
the field. The procedures followed to achieve the information needed comprised several civil engineering and
mineralogical professional areas, such as: attendance of extracting and crushing processes of aggregates; compilation of
petrographic analysis regarding mineralogical composition of original massive rocks; and determination of physical and
mechanical characteristics of crushed rock particles. It is emphasized that all tests carried out during this research are
currently used as laboratory technical procedures concerning pavement services, such as: loss of mass by abrasion Los
Angeles, resistance to Sodium Sulfate Anhydrous solution attack, and aggregate-asphalt adhesion. The results obtained
indicate the surrounding territory of Joinville as a potential source while supplier of mineral aggregates to be used in
pavement services, provided majorly from gneissic massive rocks, which are submitted to several and continuous crushing
processes to suit the final product to the standardized requirements, obtaining materials ready to be predicted in pavement
structure designs.
KEY-WORDS: aggregates, geology, materials, pavement services.
INTRODUÇÃO
O estudo dos materiais aplicados à pavimentação tem adquirido grande importância no cenário atual,
devido ao constante aumento do tráfego de veículos e suas variadas configurações de eixos e elevadas
capacidades de carga. Dentre os diferentes elementos que compõem a estrutura de um pavimento, os
esqueletos minerais, também denominados de agregados, são os responsáveis por proporcionar
estabilidade e resistência à estrutura de pavimento projetada (Barra et al., 2010).
Os métodos de avaliação dos materiais aplicados nos serviços de pavimentação se apoiam em três
conjuntos principais, fortemente ligados e interdependentes (Manuel LPC, 2007): o primeiro
concerne ao das propriedades físicas, químicas e mecânicas, considerado como necessário e suficiente
para avaliar a aptidão dos constituintes e das misturas que comporão os materiais utilizados nas
rodovias. O segundo é o dos ensaios e suas metodologias utilizadas para medir estas propriedades. O
terceiro corresponde ao dos valores a serem atingidos ou que não devem ultrapassar determinados
limites, em função das propriedades requeridas pela natureza da obra e intrínsecas dos próprios
materiais, aliada à vida útil de projeto.
Antes de serem iniciadas as etapas que avaliarão o comportamento físico e químico, assim como o
desempenho mecânico dos arranjos granulométricos, alguns parâmetros devem ser considerados e
escolhidos para a composição das formulações, como: morfologia e natureza das partículas dos
agregados, resistência ao desgaste por abrasão e ao ataque intempérico, afinidade elétrica com
insumos aglutinantes, como os ligantes betuminosos, por exemplo, e também com aditivos ou adições
eventualmente utilizados como agentes melhoradores de adesividade (Sebaaly et al., 2003; Kim et
al., 1992).
No caso da forma e natureza dos agregados, devem-se enfocar três vertentes: intertravamento do
esqueleto mineral, maior afinidade ao betume e hidrofobia. A primeira diz respeito à forma e à textura
e melhor contribuirão para a resistência da mistura quanto mais subangular e rugosa forem as
partículas, respectivamente. Para tanto, os blocos oriundos da detonação dos maciços rochosos devem
ser submetidos a processos de britagem, após o primeiro estágio, preferencialmente com britadores
dotados de sistema rocha contra rocha, que permite a formação de partículas subangulares devido ao
choque provocado na movimentação centrífuga do equipamento, rompendo as partículas em suas
zonas naturais de falha, logo, não alterando a sanidade e a boa morfologia da partícula finalmente
acabada, a partir da não formação de fissuras e lamelas, nesta ordem (Barra, 2005).
As duas últimas concernem à natureza, em que maior afinidade terá na ligação interfacial com o
betume, caso a rocha matriz seja constituída de minerais predominantemente eletropositivos, o que
consequentemente garantirá menor ação desagregadora da água ao sistema granular-betume (Barra,
2009; Santana, 1995).
Os materiais rochosos são matérias-primas naturais, ou seja, suas propriedades físicas e químicas
sofrem grande variação de acordo com sua localização. Assim, a geologia física é a ferramenta
científica que auxilia no estudo das ocorrências geológicas, sendo responsável pela análise de todos
os materiais encontrados na superfície ou interior da Terra (Wicander e Monroe, 2009).
Neste contexto, tem-se que os estudos realizados neste trabalhos abrangeram a Região Metropolitana
de Joinville, situada ao norte do Estado de Santa Catarina, restringindo-se à análise das quatro
principais jazidas fornecedoras de materiais pétreos para os serviços de pavimentação do logradouro
mencionado.
A campanha experimental foi integralmente procedida nas instalações do Laboratório de Técnicas de
Infraestrutura (LTI) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), sito ao Campus de Joinville,
tendo sido avaliados os seguintes parâmetros: a composição mineralógica do material, o desgaste por
abrasão através do ensaio Los Angeles, a resistência ao ataque de solução de Sulfato de Sódio Anidro,
adesividade ao ligante betuminoso e índice de forma dos grãos, para fins de aplicação como material
nos serviços de pavimentação.
2. ORIGEM GEOLÓGICA E COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA
O Estado de Santa Catarina possui subdivisões geográficas denominadas mesorregiões e
microrregiões, que compreendem limites territoriais definidos através de características geográficas,
demográficas e culturais. A região de estudo neste trabalho está localizada na mesorregião Norte
Catarinense e na microrregião de Joinville.
Segundo Ternes et al. (2001), a base geológica da Região Metropolitana de Joinville originou-se a
aproximadamente 2,7 milhões de anos e atualmente está localizada no Complexo Granulítico de Santa
Catarina. Sua geomorfologia é constituída pelo planalto formado entre a Serra do Mar e seu
contraforte e por planícies, com alguns morros isolados. Na região supracitada há ainda um processo
de intemperismo bem acentuado em alguns pontos, em que normalmente encontra-se solos com
características extremamente argilosas.
Durante a realização de visitas técnicas às jazidas pesquisadas, denominadas Vogelsanger, Infrasul,
Rudnick e Fortunato, foi possível obter os laudos técnicos referentes às composições mineralógicas
(Tabela 1) dos maciços rochosos (Figura 1), determinadas a partir da análise de lâminas petrográficas
(Bianco, 2007; Geoss/Ufpr, 1994; Cury, 2008; Ufpr, 1996). Também foi feito o acompanhamento
dos processos de detonação, tendo sido verificado que todas as jazidas utilizam explosivos
encartuchados e emulsões bombeáveis em seus planos de fogo. As plantas de britagem utilizadas
também possuem uma grande similaridade, no qual são realizados os processos de britagem primária
com britador do tipo mandíbula, a britagem secundária com britador girosférico e a terciária com
britador rocha contra rocha.
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 1 - Maciços rochosos das jazidas pesquisadas: (a) Vogelsanger, (b) Infrasul, (c) Rudnick e, (d) Fortunato.
Tabela 1 - Composição mineralógica dos maciços rochosos das jazidas.
Jazidas
Minerais
Vogelsanger Infrasul Rudnick
Fortunato
Anfibólito
50%
15%
Argilo Minerais
10%
Biotita
5%
25%
13%
Clinopiroxênio
10%
Clorita
5%
Feldspato Potássico
10%
Muscovita
5%
7%
Opacidade
5%
Plagioclásio
20%
20%
20%
Quartzo
15%
80%
25%
40%
Microclínio
17%
Monazita e Zircão
3%
Sericita e Epidoto
< 1%
Observando os percentuais referentes à composição mineralógica das ocorrências pertinentes às
jazidas pesquisadas neste trabalho, verifica-se uma formação rochosa de classificação gnáissica, com
variação monzogranítica, a qual possui característica félsica (ácida) predominante, sobretudo pela
presença de minerais como o quartzo, a muscovita, os feldspatos alcalinos (microclínio e potássico,
por exemplo) e os feldspatos da série das plagioclases, que conferem uma carga elétrica
majoritariamente eletronegativa às partículas dos agregados oriundas do processo de beneficiamento
dos blocos destas rochas nas pedreiras.
Na prática, isto significa que os agregados destas rochas normalmente não possuem afinidade elétrica
com os ligantes betuminosos, pois estes materiais também possuem carga eletronegativa
predominante, advinda de forte percentual de Carbono presente em sua composição química (Leite,
2003), resultando em um sistema granular-betume repelente, em que para viabilizar a adesão destes
dois compostos deve-se dispor de aditivos melhoradores de adesividade, denominados dopes, ou de
adições que tenham predominância eletropositiva natural em sua composição, como os pós calcários,
por exemplo (Barra et al., 2014; Al-Suhaibani et al., 1992).
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nos tópicos seguintes são apresentados os resultados provenientes da campanha experimental
realizada, a partir dos ensaios de desgaste por abrasão Los Angeles, resistência ao ataque de solução
de Sulfato de Sódio Anidro, índice de forma dos grãos e, adesividade ao ligante betuminoso.
3.1. Desgaste por Abrasão Los Angeles
Este ensaio foi realizado com o intuito de obter a relação de perda de massa dos materiais quando
submetidos aos esforços mecânicos de abrasão por choque de esferas durante movimentação
rotacional do tambor Los Angeles (Figura 2).
Figura 2 - Equipamento para execução do ensaio de desgaste por abrasão Los Angeles.
As amostras foram preparadas de acordo com os requisitos normativos Dner-ME 035/98 (1998), e a
graduação utilizada em todos os casos foi classificada como B, que compreende os diâmetros de
partículas retidas nas aberturas de malhas de peneiras 12,7mm e 9,50mm, representativos de cada
amostra, na quantidade de 2,5kg para cada fração mencionada, além do uso de 11 esferas de aço como
carga abrasiva e 500 revoluções do tambor ilustrado na Figura 1. Os resultados obtidos são
apresentados na Tabela 2.
Tabela 2 - Ensaio de abrasão Los Angeles.
Jazidas
Percentagem de desgaste por abrasão
Vogelsanger
13,7%
Infrasul
13,7%
Rudnick
14,2%
Fortunato
21,0%
Analisando-se os valores determinados experimentalmente, tem-se que todos os materiais pétreos de
todas as jazidas possuem uma capacidade resistiva adequada para a utilização como material para
pavimentação, pois de acordo com Bernucci et al. (2010) o limite de aceitação da perda por abrasão
neste ensaio é definido entre 40% e 55%, enquanto que a especificação de material Dner-EM 037/97
(1997) fixa este limite menor que 50%.
Ainda assim, as jazidas analisadas apresentaram pouca discrepância entre as percentagens de
desgaste, podendo ser esta situação explicada pelo fato de que as localizações são próximas e por
estarem situadas na mesma região de formação geológica. Porém, a jazida Fortunato apresentou um
desgaste superior aos valores das demais, podendo ser explicado pela expressiva quantidade de micas
em sua composição mineralógica (13% de biotita e 7% de muscovita, em um total de 21%; Tabela
1), associada à presença de minerais derivados de alteração de micas e feldspatos, como a Sericita e
o Epidoto, em que apesar destes últimos representarem baixa percentagem na composição total da
rocha, constituem em conjunto aos demais elementos citados, elementos com característica
morfológica normalmente lamelar de fácil desprendimento da superfície das partículas sob a ação de
cargas abrasivas.
Quanto aos resultados das jazidas Vogelsanger e Infrasul, verifica-se que apesar dos resultados
obtidos terem sido coincidentes, ressalta-se que não houve qualquer indução no transcurso dos
ensaios para que os valores de perda tenham alcançado esta igualdade, ou seja, são provenientes de
condições aleatórias e intrínsecas de cada material.
Entretanto, é importante enaltecer uma crítica técnica ao ensaio Los Angeles, no sentido de que
fornece resultados muito otimistas quanto ao desgaste das frações granulares, pois o critério de
cálculo do percentual de desgaste compreende a quantidade de partículas retidas na abertura de malha
de peneira 1,7mm, além dos diâmetros originais de 12,7mm e 9,50mm, após a realização dos ensaios,
ou seja, considera tamanhos de grãos muito fragmentados como amostra residual correspondente à
integridade do material testado, fazendo com que os valores resultantes não sejam relacionados
apenas às condições de desgaste das frações granulométricas originais da amostra, não reproduzindo
o verdadeiro desgaste sofrido pelo material.
3.2. Resistência ao Ataque de Solução de Sulfato de Sódio Anidro - Durabilidade
A ação do intemperismo é uma condicionante crucial para ocorrência do enfraquecimento das
concentrações moleculares e, consequente geração de falhas estruturais dos materiais rochosos
aplicados na pavimentação, que refletem na diminuição dos diâmetros originais das partículas e as
tornam quebradiças em determinadas ocasiões, principalmente quando são provenientes de jazidas
pertencentes Suítes Intrusivas; sujeitas a processos intempéricos com certo estágio avançado e; grãos
produzidos com morfologia lamelar.
Logo, o objetivo do ensaio de durabilidade é quantificar a perda de material através da ação de uma
solução padronizada de Sulfato de Sódio Anidro ou de Magnésio, tendo sido utilizada a primeira
nesta pesquisa. As amostras (Figura 3) foram compostas por granulares retidos nas peneiras 12,7mm
e 9,5mm, nas quantidades de 670g e 330g, respectivamente, perfazendo amostras totais de 1,0kg,
submetidas a 5 ciclos de condicionamento, alternados em 16 a 18 horas de imersão na solução
mencionada e em estufa a 105ºC, conforme preconiza a norma Dner-ME 089/94 (1994).
(a)
(b)
Figura 3 - Amostra no ensaio de durabilidade na condição (a) imersa, e
(b) momentos antes do aquecimento em estufa.
A Tabela 3 apresenta os resultados obtidos na campanha experimental.
Tabela 3 - Perda de massa em função do ao ataque de solução
de Sulfato de Sódio Anidro.
Jazidas
Perda de Massa
Vogelsanger
7,11%
Infrasul
2,30%
Rudnick
2,71%
Fortunato
1,65%
O limite máximo admissível de perda é de 12% (Bernucci et al. 2010; Dner-EM 037/97, 1997). Logo,
todos os agregados testados neste trabalho possuem uma adequada resistência ao ataque químico,
porém, todas as jazidas apresentaram partículas quebradiças à pressão exercida pelos dedos após os
ensaios, em que foram observados dois fatores principais para este tipo de ocorrência: verificação do
processo de alteração da rocha sã e, produção de algumas partículas com morfologia lamelar.
Neste contexto, verifica-se que a jazida Vogelsanger apresentou a maior percentagem de perda de
massa, em razão da verificação de algumas partículas com morfologia lamelar nas amostras testadas,
aliado principalmente às características da localização da jazida, a qual está situada em uma Suíte
Intrusiva, com forte presença de material argiloso sobre e no interior dos fendilhamentos do maciço
rochoso das frentes de exploração (Figura 4), corroborando à caracterização geológica descrita no
tópico 2 para alguns pontos da microrregião de Joinville, propiciando reações químicas diretas e
contínuas entre o solo e a rocha, alterando a sanidade natural desta última, contribuindo para uma
friabilidade maior do material, que se observa heterogêneo sobretudo quando extraído das regiões
periféricas.
Figura 4 - Frente de exploração da jazida Vogelsanger.
Quanto às amostras das demais jazidas, não foi verificada uma forte alteração aparente da condição
de sanidade das partículas produzidas nas centrais de britagem, apesar de também estarem situadas
em logradouros sujeitos aos ataques intempéricos. Logo, verificou-se então que o estado quebradiço
de alguns grãos após os ensaios está fortemente relacionado à existência de partículas lamelares
produzidas nos processos de britagem.
3.3. Índice de Forma
Os agregados são os responsáveis por fornecer estabilidade à mistura asfáltica, portanto a sua
capacidade de intertravamento é uma característica essencial para um desempenho adequado em
obras de pavimentação. Desta forma, a morfologia das partículas que compõem os esqueletos
minerais das misturas asfálticas é de extrema importância para a obtenção de um entrosamento
estanque, em que o ensaio de índice de forma tem como objetivo verificar a adequação da relação
geométrica destes agregados.
Para tanto, as amostras testadas neste trabalho foram preparadas de acordo com a norma Abnt NBR
7809 (2006), que consiste em separar cem partículas de dois tamanhos representativos da graduação
a ser analisada, medindo-se com paquímetro a face maior e menor, além da espessura de cada
partícula, tomando-se como resultado final a média geral entre as médias individuais de cada fração
correspondentes às relações de tamanhos face menor/face maior e espessura/face menor, além do
desvio-padrão de cada uma destas. Para tanto, os tamanhos medidos em todas as amostras foram os
de partículas retidas nas aberturas de peneiras 12,7mm e 9,50mm. A Tabela 3 apresenta os resultados
obtidos.
Jazidas
Granulometria
(mm)
19,1 - 12,7
12,7 - 9,50
Média Geral
Tabela 3 - Resultados dos ensaios de índice de forma.
Vogelsanger
Infrasul
Rudnick
Fortunato
Desvio
Desvio
Desvio
Desvio
Média
Média
Média
Média
Padrão
Padrão
Padrão
Padrão
0,71
0,15
0,71
0,15
0,69
0,18
1,00
0,18
0,66
0,35
0,70
0,35
0,70
0,17
1,04
0,21
0,68
0,25
0,70
0,25
0,70
0,18
1,02
0,20
Com base nos resultados apresentados na Tabela 3, tem-se que as médias das relações de tamanhos
das amostras foram superiores a 0,50 para todas as jazidas, indicando que a morfologia cúbica é
predominante nas partículas produzidas, tomada como condição desejável de acordo com os critérios
normativos do ensaio (Bernucci et al., 2010).
Entretanto, é importante destacar que não apenas a atestação de que as partículas possuem
predominância morfológica cúbica deve ser suficiente, mas também o grau em que as relações de
diâmetros se encontram, pois quanto mais em torno de 1,0 forem, significa que uma porção
significativa das partículas possui morfologia cúbica, devido à paridade nas relações de tamanhos,
com forte probabilidade de todas as partículas terem este formato, e quando situadas abaixo da
unidade (1,0), porém, ainda acima de 0,5, certamente há predominância de grãos cúbicos, contudo, a
amostra dispõe de heterogeneidade quanto à forma das partículas, que podem apresentar grãos
lamelares, alongados ou alongados-lamelares.
Logo, é preferível utilizar agregados com médias de relações de tamanhos próximos, e
preferencialmente em torno de 1,0, pois como a predominância da forma dos granulares é fortemente
cúbica nestes casos, ocorre o favorecimento do entrosamento no contato intergranular. Neste
contexto, em todos os resultados obtidos neste trabalho não houve uma variação significativa no valor
médio das duas granulometrias analisadas em cada caso, evidenciando a boa relação nos processos
de britagem das jazidas estudadas. Entretanto, deve-se destacar a expressiva cubicidade apresentada
pela jazida Fortunato, em razão das considerações descritas.
Cabe destacar que o processo de britagem utilizado nas centrais beneficiadoras tem grande influência
na forma final dos agregados, pois a maneira como o esforço mecânico é aplicado sobre as partículas
é que provoca fraturas em suas zonas de fraqueza e geram ângulos de clivagem desejáveis ou não,
durante o processo de produção das dimensões requeridas.
De fato, para a utilização em obras de pavimentação, o agregado deve possuir uma morfologia
subangular de dimensões proporcionais e com arestas vivas, ao invés de cúbica, conforme é
recomendado pelo ensaio do índice de forma e por alguns cientistas, pois a cubicidade gera faces
demasiadamente planas nas partículas, impedindo um entrosamento intergranular estável entre os
agregados a fim de proporcionar uma maior resistência aos esforços de cisalhamento na estrutura
interna das misturas asfálticas quando solicitadas à carga dinâmica do tráfego (Momm, 1998).
Partículas lamelares ou alongadas normalmente são derivadas do processo primário de britagem,
executado por britadores de mandíbulas, que trituram as partículas a partir da aplicação de esforços
de esmagamento cisalhante, que induz à obtenção dos formatos indesejáveis mencionados.
Por esta razão, é necessário realizar os processos de britagem secundários e terciários nas centrais de
beneficiamento, com o uso de britadores girosféricos e rocha contra rocha, respectivamente, com o
intuito de proporcionar a quebra das partículas mais lamelares na direção de menor espessura,
transformando-as em um agregado mais cúbico (Barra, 2005).
6. ADESIVIDADE AO LIGANTE BETUMINOSO
A aderência na interface do sistema granular-betume é um dos fatores de maior importância para o
comportamento mecânico adequado das misturas asfálticas, pois quando bem executada, gera fortes
ligações químicas de longa duração entre os componentes envolvidos, tornando eficiente a película
de recobrimento dos agregados, evitando que agentes externos como a água, por exemplo, possam
atuar sob a forma de agente desagregador, contribuindo para o decréscimo da vida útil das misturas
asfálticas, por exemplo (Barra, 2009).
Para a verificação das condições de afinidade ao ligante betuminoso por parte dos agregados
provenientes das jazidas pesquisadas, foram seguidos os requisitos normativos Dner-ME 078/94
(1994), a partir do preparo de amostras com 500g de partículas correspondentes à abertura de malha
de peneira 12,7mm, misturados a 17,5g de ligante betuminoso CAP 50/70 puro, oriundo de refinaria
localizada em Araucária, no Estado do Paraná. Ato contínuo, foi procedida a seleção das partículas
para conferência de falhas no recobrimento dos grãos, sendo eliminados aqueles que apresentaram
qualquer problema neste sentido. Após as amostras terem sido devidamente selecionadas, foram
imersas na água e conduzidas à estufa, onde permaneceram por um período de 72 horas a 40ºC.
A Figura 5 ilustra o aspecto geral das amostras utilizadas nos ensaios de adesividade, após a seleção
dos grãos e antes de serem imersas na água para colocação em estufa, para fins de não replicação de
imagens, em função da condição de preparação ser exatamente idêntica para todas as jazidas.
Figura 5 - Agregados cobertos por película betuminosa antes do ensaio de adesividade.
Após as 72 horas de ensaio foi percebido que todas as amostras testadas, sem qualquer exceção,
apresentaram descolamento da película de ligante betuminoso que recobria as partículas, confirmando
as considerações efetuadas no tópico 2 quanto à natureza mineralógica predominantemente
eletronegativa da rocha gnáissica, de variação monzogranítica, pois como o ligante betuminoso
também possui forte eletronegatividade em sua composição química, devido à presença expressiva
de Carbono, ocorre repelência elétrica entre os compostos do sistema granular-betume, gerando fraca
atração, favorecendo a desagregação do sistema granular-betume pela ação deletérea da água (Figura
6), que possui tensão superficial maior que a tensão interfacial do sistema mencionado (Castañeda
Pinzón, 2004).
Figura 6 - Descolamento da película de ligante betuminoso puro da superfície dos
agregados após o ensaio de adesividade.
A solução encontrada foi utilizar um aditivo químico melhorador de adesividade, também
denominados de dope, com composição a base de Amônia (NH4+), de característica eletropositiva,
para fins de atenuação da eletronegatividade predominante do ligante betuminoso, provocando
atração química na interface do sistema granular-betume, e consequentemente adesão dos
componentes envolvidos.
Após nova execução dos ensaios com a adição do aditivo químico mencionado, verificou-se que todas
as amostras testadas apresentaram um resultado satisfatório a partir da adição de 0,5% de agente
melhorador de adesividade, em relação ao peso total de ligante betuminoso 50/70, ou seja, sem o
descolamento da película de ligante que recobre os agregados, reproduzindo o mesmo aspecto
apresentado na Figura 5. É importante destacar que a adição de agentes melhoradores de adesividade
nestes casos é um procedimento corriqueiro nos serviços de pavimentação.
CONCLUSÃO
As ocorrências geológicas estudadas neste trabalho, de uma forma geral, apresentaram parâmetros
físicos satisfatórios para a aplicação em obras de pavimentação, conforme verificado nos ensaios de
desgaste por abrasão Los Angeles, durabilidade e índice de forma, indicando que a Região
Metropolitana de Joinville possui jazidas fornecedoras de materiais com boa qualidade, ainda que
pequenas variações tenham sido observadas em alguns resultados entre as jazidas, mas que ainda
assim se encontram enquadrados nas especificações normativas e aptos a serem utilizados no campo.
Portanto, não existe uma jazida que se sobressaia em todos os parâmetros, e sim uma alternância das
detentoras das melhores características em cada condição pontual de avaliação.
Entretanto, enfatiza-se que a composição mineralógica das rochas gnáissicas, com variação
monzogranítica, que caracteriza as ocorrências pesquisadas, por ter predominância de elementos
quimicamente eletronegativos, não contribui para geração de afinidade com os ligantes betuminosos,
devido estes últimos terem a mesma predominância elétrica das rochas que originam os granulares,
acarretando repelência elétrica e consequente desagregação do sistema granular-betume, dependendo
invariavelmente da adição de aditivos químicos ou de adições que viabilizem a formação de dipolos
capazes de gerar atração elétrica, isto é, adesividade entre os componentes.
Deve ser esclarecido, todavia, que as análises realizadas neste trabalho devem ser constantes, em que
podem ser verificadas algumas modificações de tendências no decorrer do tempo, em razão da
evolução dos processos de intemperismo ou mesmo da mudança de frentes exploração nos maciços
rochosos das jazidas (núcleo em relação à região periférica, por exemplo). Dado o exposto, tem-se
que os resultados apresentados neste trabalho tangem à situações momentâneas de indicadores de
qualidade e não definitivos.
REFERÊNCIAS
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