ENTENDENDO O COMPORTAMENTO DE CON-AID CBRPLUS.

 

 CARACTERÍSTICAS DO COMPORTAMENTO QUÍMICO DE CON-AID CBRPLUS.

 

CON-AID/CBRPLUS foi desenvolvido para ajudar o engenheiro nas seguintes questões:

* Retirar a água adsorvida para alcançar a densidade máxima com menor esforço mecânico.

* Prevenir a reabsorção de água. Característica que de um solo permanentemente estabilizado.

A compactação se consegue de forma mais fácil e econômica com o uso de uma variedade de componentes “compactadores” relativamente econômicos, como o ácido sulfúrico diluído ou soda cáustica. O problema é que o solo tratado desta maneira não será estabilizado permanentemente e reabsorverá água (depois das primeiras chuvas), de tal modo que causarão as falhas no caminho como buracos, lama e etc.

CON-AID/CBRPLUS  no entanto, é uma complexa formulação química, sendo que um dos ingredientes ativos é o aditivo surfactante. A ação permanente deste aditivo surfactante dependerá da presença de outros compostos ativos que fortalecem o efeito da dispersão de água em materiais argilosos, produzindo uma associação permanente entre CON-AID/CBRPLUS e as partículas de argila.

Esta formulação de componentes ativos faz com que CON-AID/CBRPLUS seja único em sua constituição química, em seu comportamento e nos resultados finais, quando é utilizado como repelente de água e uma grande ajuda na compactação das estradas.

O aditivo surfactante (figura 3) é um surfactante (agente ativo de superfície) e tem esta característica devido a dualidade de sua constituição e comportamento químico. A cabeça hidrófila é totalmente solúvel em água e insolúvel na maioria dos solventes orgânicos não polares. Esta parte da molécula se dissocia quando o aditivo se dispersa na água e produz um SO3 iônico, que está ligado através do átomo de enxofre na chamada “cauda” da molécula.

Esta “cola” consiste na somatória de átomos de carbono e de hidrogênio e é totalmente insolúvel em água,  portanto, referido como “cola hidrofóbica”. É lipofílica na natureza e miscível com o aditivo e nos solventes não polares, devido ao seu caráter de hidrocarbureto.

Apesar da diferença na natureza das duas partes da molécula, é solúvel em água assim como em solventes orgânicos. Este comportamento do aditivo surfactante se utiliza como meio de dispersar a água dos minerais argilosos.

Os minerais de argila consistem em camadas com uma variedade de íons livremente associados na superfície. Em um ambiente aquoso, estes íons se movem livremente na hidrosfera das partículas de argila  e trocam de posições de forma aleatória.

A maioria dos íons está rodeada por um número de moléculas de água reforçando a característica hidrófila da argila.

As grandes quantidade de água e a mobilidade de cátions e ânions em um sistema de argila/água, produzem  uma plasticidade indesejada;  em primeiro lugar é necessário reduzir a mobilidade dos íons na solução e em segundo lugar liberar do sistema a maior quantidade de água possível. CON-AID/CBRPLUS proporciona uma solução química, fácil  e econômica a este problema.

O tratamento do material com CON-AID/CBRPLUS proporciona  a redução da mobilidade de íon e possibilita aos minerais de argilas, agora, repelirem água.

Fígura 4.

A cabeça hidrófila dos aditivos surfactantes criam ligações químicas com as superfícies das partículas de argila, tanto nas superfícies externas e planas (Fíg. 5). Estas ligações podem ser de diversas naturezas:

Formação da ligação química direta entre a cabeça aniônica SO3 do aditivo e um cátion de metal na superfície. Estas formações são relativamente fortes. A formulação  indutiva das ligações entre um átomo de oxigênio do grupo SO3 e um cátion de metal.

A ocupação de um espaço iônico vazio na superfície de argila pelo aditivo surfactante.

A cabeça hidrófila do aditivo é dissolvida em uma camada muito fina de água adsorvida na superfície do mineral argiloso.

Figura 5

Estas interações entre o produto e os minerais argilosos resultam nos seguintes resultados:

Os cátions que de outra maneira seriam altamente móveis, agora estão fixados em suas posições e praticamente “selados” pelas moléculas do aditivo surfactante. Isto também evita que os Íons formem complexos solventes com água.

Uma vez que as moléculas do óleo formaram suas associações (de qualquer natureza) com a partícula de argila, as colas hidrofóbicas se distanciam da superfície para formar uma camada repelente ao redor da argila e também na superfície entre camadas internas.

Naturalmente, a água seria repelida pelas colas hidrofóbicas até um ponto que não precise de nenhuma pressão mecânica para liberar água.  Na ausência do produto, se necessita uma pressão mecânica de até 420 kg/cm² para retirar a água interna (entre camadas) da argila.

A compactação se pode agora alcançar com o mínimo de esforço mecânico e as partículas de argila se unem  em uma associação muito fechada.

Como resultado, acontece a cimentação das partículas de argila que, na presença de água (até espessura de 2000 Å ao redor da partícula de argila) seriam impossíveis. A densidade natural adquirida, , assim como as camadas hidrofóbicas que rodeiam as partículas de argila, previne a incorporação de pequenas quantidades de água no sistema.

O resultado final do uso de CON-AID/CBRPlus pode-se resumir assim:

A compactação e a estabilização permanente são obtidas com esforço mecânico mínimo, produzindo uma base em que as partículas sejam cimentadas simplesmente pelo contato direto entre as mesmas.

Os capilares existentes no material compactado  possuem em suas paredes internas cobertas com uma camada hidrofóbica e permite a livre circulação de água.

Isto significa que a água poderá estar na estrada, sem ser absorvida pelo material tratado com o produto. Com a evaporação natural, esta água livre sairá do sistema sem afetar a estabilidade do solo.

QUAIS OS BENEFÍCIOS TÉCNICOS OBTIDOS:

* Aumento da Capacidade de Suporte: I.S.C. ou C.B.R.

* Aumento da Densidade Seca Aparente;

* Redução do Índice de Plasticidade;

* Redução de Expansão;

* Aumento da Resistência à Compressão não confinada;

* Menor esforço mecânico para atingir o Grau de Compactação Requerido.

Dicionário:

Íons e Cátions: Um íon é uma espécie química eletricamente carregada, geralmente um átomo ou molécula que perdeu ou ganhou um ou mais elétrons. Íons carregados negativamente são conhecidos como ânions ou até mesmo como íon negativo,  enquanto íons com carga positiva são denominados cátions, ou íon positivo.

água adsorvida: água que fica na superfície da molécula de argila

água absorvida: água depositada de forma cristalina nas camadas internas da argila;

surfactante: O surfactante (ou tensoativo) é um composto caracterizado pela capacidade de alterar as propriedades superficiais e interfaciais de um líquido.

Plasticidade: Define-se plasticidade como sendo a propriedade dos solos finos que consiste na maior ou menor capacidade de serem moldados sob  certas condições de umidade.

Hidrófilo: Capacidade de atrair moléculas de água.

Hidrófobo: Capacidade de repelir moléculas de água.

 Estabilização iônica: É  um tipo de ligação química baseada na atração eletrostática entre dois íons carregados com cargas opostas. Na formação da ligação iônica, um metal tem uma grande tendência a perder elétron(s), formando um íon positivo ou cátion. Isso ocorre devido à baixa energia de ionização de um metal, isto é, é necessária pouca energia para remover um elétron de um metal. Estabilização iônica de solos consiste na estabilização elétrica, ou seja, troca afinidade do solo por água por solos repelentes á água.

 

 

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