Otimização do uso potencial de pó de clínquer de palma residual em grout cimentício para pavimentos semirrígidos usando metodologia de superfície de resposta

Transformando Resíduos em Estradas Mais Resistentes

A produção de cimento é uma importante fonte de dióxido de carbono que aquece o clima, mas dependemos dele para construir desde edifícios até rodovias. Ao mesmo tempo, a próspera indústria do óleo de palma gera grandes quantidades de resíduo de clínquer que geralmente vão parar a aterros. Este estudo faz uma pergunta simples, porém potente: será que podemos transformar esse resíduo indesejado em um ingrediente útil para superfícies rodoviárias mais duráveis e sustentáveis?

Por Que os Construtores de Estradas se Interessam por Novas Misturas

As estradas modernas devem resistir a tráfego pesado, derramamentos de combustível, calor, chuva e anos de desgaste. Um tipo especial de superfície chamado pavimento semirrígido combina um esqueleto de asfalto poroso com um grout à base de cimento que penetra em seus vazios e endurece. Essas superfícies suportam cargas pesadas e resistem melhor a deformações permanentes do que o asfalto convencional, mas dependem de grandes quantidades de cimento. Ao substituir parte do cimento por pó de clínquer de palma finamente moído (POCP), os pesquisadores esperavam reduzir tanto as emissões quanto os resíduos, preservando — ou até melhorando — o desempenho.

Projetando a Receita Correta

A equipe tratou o grout como uma receita de cozinha a ser calibrada com cuidado. Eles variaram dois ingredientes-chave: a parcela de cimento substituída por POCP (0–30%) e a relação água‑ciment o (quão úmida a mistura está). Usando uma abordagem estatística chamada metodologia de superfície de resposta, planejaram 80 misturas de teste e mediram quão facilmente cada grout fluiu dentro de um cone e quão resistente se tornou após 1, 7 e 28 dias. Para pavimentos semirrígidos, o grout precisa ser fluido o suficiente para preencher os poros do asfalto, mas resistente o bastante para suportar o tráfego. A análise mostrou que a adição de POCP geralmente melhorou a fluidez porque o pó absorvia menos água que o cimento, deixando mais água livre para lubrificar a mistura.

Encontrando o Ponto Ideal

Os testes de resistência revelaram uma troca. As misturas com cimento puro foram as mais resistentes, e a resistência diminuiu com o aumento do teor de POCP, especialmente em alto teor de água, porque as partículas de clínquer são mais porosas e menos reativas que o cimento. Ainda assim, muitas misturas com POCP superaram confortavelmente os alvos práticos de resistência. A receita otimizada ficou em uma relação água‑cimento de cerca de 0,46 com 20% do cimento substituído por POCP. Essa mistura apresentou fluidez dentro da janela de tempo desejada e alcançou resistência mais que suficiente em todas as idades de cura, tornando-se um equilíbrio promissor entre desempenho e sustentabilidade.

Como o Novo Grout Se Comporta Dentro da Estrada

Para ver o que acontecia internamente, os pesquisadores examinaram amostras de grout endurecido com um microscópio eletrônico. O grout convencional formou uma estrutura densa e contínua, enquanto o grout modificado com POCP mostrou mais poros e partículas de clínquer incorporadas. Isso explicou a ligeira queda de resistência e a maior perda de material em testes de abrasão por impacto. Quando o grout otimizado foi usado em losas reais de pavimento semirrígido, as camadas resultantes foram comparadas tanto com uma mistura semirrígida de controle quanto com o asfalto quente convencional. As superfícies semirrígidas, com e sem POCP, mostraram mais que o dobro da estabilidade do asfalto convencional, melhor resistência a danos por umidade e resistência muito superior ao ataque de diesel, graças ao seu esqueleto rígido à base de cimento.

Forças, Compromissos e Direções Futuras

Os pavimentos à base de resíduo de palma não foram perfeitos. Sua maior rigidez significou que eram menos capazes de absorver impactos repetidos, levando a maior perda de partículas no teste de abrasão Cantabro do que o asfalto flexível. A zona onde o grout rígido encontra as pedras revestidas de betume também se comportou como um ponto fraco sob impacto. Os autores sugerem que projetos futuros devem visar um pouco menos de vazios de ar no esqueleto de asfalto para aumentar a flexibilidade e que ainda são necessárias normas de resistência em nível industrial para esses grouts.

O Que Isso Significa para as Estradas do Dia a Dia

Em termos simples, o estudo mostra que moer um resíduo problemático do óleo de palma e usá‑lo para substituir cerca de um quinto do cimento em superfícies semirrígidas pode ainda fornecer pavimentos fortes e duráveis. Essas camadas à base de POCP se saem particularmente bem sob cargas pesadas, umidade e derramamentos de combustível — condições comuns em paradas de caminhão, praças de pedágio e pátios industriais — ao mesmo tempo em que reduzem a dependência de cimento novo e impedem que resíduos acabem em aterros. Com ajustes adicionais para melhorar a resistência ao impacto, essa abordagem pode ajudar a tornar as estradas futuras mais resistentes e mais verdes.

Citação: Khan, N., Sutanto, M.H., Khan, M.I. et al. Optimizing the potential use of waste palm oil clinker powder in cementitious grouts for semiflexible pavements using response surface methodology. Sci Rep 16, 14420 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47875-y

Palavras-chave: pavimento semirrígido, clínquer de palma, rodovias sustentáveis, substituição de cimento, valorização de resíduos