Estudo do comportamento reológico e do desempenho mecânico de mistura asfáltica com ligante modificado - Graça, Denes Carlos Santos da (UFRJ, 2019)
[PT] Modificadores de ligantes asfálticos, tais como polímeros, borracha de pneus moídos, dentre outros, vêm sendo empregados na adequação de suas misturas para revestimento de pavimento rodoviário às atuais condições de uso. Contrariamente aos ligantes asfálticos puros, que apresentam comportamento Newtoniano na temperatura de 160°C, os ligantes asfálticos modificados apresentam comportamento reológico não-Newtoniano. Por essa razão, a dosagem e compactação de mistura asfáltica com ligantes modificados devem ser avaliadas e melhor compreendidas. O presente trabalho tem o objetivo estabelecer uma rota tecnológica para utilizar a borra oleosa de petróleo na modificação de ligante asfáltico de petróleo CAP 50/70 para fins de revestimento de pavimento rodoviário. Para tal, resíduos de borracha de pneus foram misturados à borra oleosa na proporção de 15/85%, m/m (M1) e 85/15%, m/m (M2), respectivamente, e adicionados ao CAP 50/70 nas concentrações de 10 e 20% m/m. Os ligantes modificados foram caracterizados em viscosímetro rotacional entre as temperaturas de 120 e 170°C, os quais apresentaram comportamento não-Newtoniano do tipo pseudoplástico e por reologia em modo oscilatório na temperatura de 60°C, onde mostrou predominância do comportamento viscoso e elevação do módulo complexo. A análise térmica por TG/DTG, DTA e DSC mostrou que os ligantes modificados perdem massa em temperatura superior à temperatura de processamento de misturas asfálticas (160 ± 5°C), com menor temperatura inicial de perda de massa de dentre os ligantes modificados de 190°C. Os resultados de calorimetria exploratória de varredura (DSC) mostraram evento de fusão cristalina para os modificados com M1, atribuído à presença de maior volume de borra oleosa.Misturas asfálticas foram dosadas a quente, utilizando agregados minerais do Estado de Sergipe e 6,3% m/m de ligante, seguindo o método Marshall, as quais foram ensaiadas mecanicamente por resistência a tração por compressão diametral (RTCD) e apresentou valor de 1,01MPa, que é superior ao valor mínimo determinado pelo Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes (DNIT) de 0,65 MPa. O líquido da casca da castanha de caju (LCC) foi avaliado como agente antioxidante do processamento das misturas e os resultados de espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) mostraram que o mesmo não influencia efetivamente como agente antioxidante e revelaram a existência de interação química entre os componentes dos ligantes modificados na presença de LCC. Os resultados de estabilidade de estocagem dos ligantes modificados mostraram pequena separação de fase em todos os modificados em estudo. Os resultados das análises empíricas nos ligantes modificados mostraram ligantes mais duros, com pontos de amolecimento e densidade superior aos do CAP 50/70 original. Os agregados minerais foram classificados com geometria cúbica e abrasão Los Angeles inferior a 14,0% e a distribuição granulométrica foi enquadrada na Faixa C do DNIT.[EN] Asphalt binder modifiers, such as polymers, unworthy tire rubber , among others, have been used in the adaptation of their road pavement mixtures to the current conditions of use. In contrast to pure asphalt binders, which exhibit Newtonian behavior at 160°C, modified asphalt binders exhibit non-Newtonian rheological behavior. For this reason, the dosage and compaction of asphalt mixture with modified binders should be evaluated and better understood. The present work aims to establish a technological route to use oil sludge in the modification of CAP 50/70 petroleum asphalt binder for road pavement coating, without damage to the mechanical properties of its mixture. For this purpose, tire rubber wastes were mixed with oily sludge at a ratio of 15/85%, w/w (M1) and 85/15%, w/w (M2), respectively, and added to the CAP 50/70 at concentrations of 10 and 20% w/w. The modified binders were characterized in a rotational viscometer between 120 and 170°C, which showed non-Newtonian pseudoplastic behavior and oscillatory rheology at 60°C, showed a predominance of viscous behavior and elevation of the temperature. complex modulus. Thermal analysis by TG/DTG, DTA and DSC showed the modified binders lose mass at a temperature higher than the processing temperature of asphalt mixtures (160 ± 5°C), with the lower initial mass loss temperature of the modified binders 190°C of CM1L-10. Exploratory Scanning Calorimetry (DSC) results showed crystalline fusion event for M1-modified ones, attributed to the presence of larger oily sludge volume. Asphalt mixtures were hot dosed using Sergipe State mineral aggregates and 6.3% w/w of binder, following the Marshall method, which were mechanically tested by diametral tensile strength (RTCD) and presented a value of 1,01 MPa, which is higher than the minimum value determined by the National Department of Infrastructure and Transport (DNIT) of 0.65 MPa.Cashew nut shell liquid (CNSL) was evaluated as an antioxidant agent in the processing of mixtures and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) results showed that it does not effectively influence the antioxidant agent and revealed the existence of chemical interaction between modified binder components in the presence of CNSL. The storage stability results of the modified binders showed small phase separation in all modified ones. The results of the empirical analyze on the modified binders showed harder binders, with softening points and higher density than the original CAP 50/70. Mineral aggregates were classified with cubic geometry and Los Angeles abrasion below 14.0% and the particle size distribution was in DNIT range C.