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Título: Avaliação do uso de diferentes tipos de cera de carnaúba como aditivo para misturas mornas
Título em inglês: Evaluation of different types of carnauba wax as an additive to mixtures warm
Autor(es): Feitosa, Johnny Peter Macedo
Orientador(es): Ricardo, Nágila Maria Pontes Silva
Palavras-chave: Asfalto
Cera de Carnaúba
Ligante Asfáltico
Reologia
Asphalt
Data do documento: 2015
Citação: FEITOSA, J. P. M. (2015)
Resumo: O presente trabalho trata do estudo da viabilidade das ceras de carnaúba do tipo 1, 2, 3 e 4, nos teores de 3 e 5% (m/m), como aditivos para a obtenção de misturas asfálticas mornas. As ceras foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho, análise térmica e fluorescência de raios-X, no intuito de analisar a sua composição estrutural, estabilidade térmica e o ponto de fusão. As ceras dos quatro tipos foram utilizadas para modificação de ligante asfáltico 50/70 e os efeitos decorrentes foram avaliados através dos ensaios empíricos: penetração e ponto de amolecimento, ensaios no viscosímetro rotacional Brookfield e ensaios reológicos no reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR). A avaliação das propriedades dos ligantes a baixas temperaturas foram avaliadas no reômetro de fluência em vida (BBR) após envelhecimento simulado. Os resultados dos ensaios empíricos indicam que ocorre uma redução da penetração e aumento do ponto de amolecimento na presença das ceras, conferindo ao ligante uma maior rigidez. O ligante modificado com 5% (m/m) da cera tipo 4 (5% CT4) apresentou uma considerável redução de 10 oC na temperatura de usinagem (TU) e deste modo, efeitos positivos na redução das emissões e redução do consumo de energia são esperados. Os parâmetros reológicos: módulo complexo G* e ângulo de fase δ foram analisados em função da frequência e da temperatura e mostraram que as ceras tem efeito mais pronunciado no aumento da rigidez (G*) e melhoria da elasticidade (δ) em baixas temperaturas (frequências elevadas). Provavelmente, em função do estado sólido da cera, que funde em temperaturas mais elevadas. O ligante puro foi classificado com o grau de desempenho PG 64-22, enquanto o ligante modificado (5% CT4) apresentou PG 70-28, mostrando maior potencial para aplicação em temperaturas mais baixas que o ligante puro e maior resistência a trincas térmicas. O ensaio de creep dinâmico (MSCR) mostrou uma melhoria em relação à possibilidade de emprego em rodovias com alto volume de tráfico de veículos (Heavy – H) para ligante modificado com 5% CT4. Ensaios mecânicos em misturas (ligante-agregado) indicam que o ligante modificado com a 5% CT4 deve apresentar maior resistência à deformação permanente durante a vida de serviço do revestimento, comparado ao ligante não modificado. Os resultados desse estudo mostram que a cera de carnaúba cumpre com alguns dos requisitos básicos necessários para sua utilização como aditivo de misturas asfálticas mornas.
Abstract: This paper deals with the study of the viability of carnauba wax types 1, 2, 3 and 4, at the levels of 3 and 5% (w/w), as additives for obtaining warm asphalt mixes. The waxes were characterized by infrared spectroscopy, thermal analysis and fluorescence X-rays, in order to analyze its structural composition, thermal stability and the melting point. Four types of waxes were used for ligand modification 50/70 asphalt and the effects were assessed through empirical tests: penetration and softening point tests on a Brookfield rotational viscometer and rheological measurements using a Dynamic shear rheometer (DSR). The evaluation of binder properties at low temperatures were evaluated using a Bending Beam Rheometer (BBR) after simulated aging. The results of empirical tests indicate that there is a reduction in the penetration and softening point increases in the presence of the wax, the binder imparting a greater stiffness. The binder modified with 5% (m/m) of the wax type 4 (5% CT4) showed a considerable reduction of 10 oC in machining temperature (TU) and thus positive effects on reducing emissions and reducing energy consumption are expected. The rheological parameters: complex shear modulus (G*) and δ the phase angle were analyzed as a function of frequency and temperature and showed that the wax has pronounced effect in increasing the stiffness (G *) and improved elasticity (δ) at low temperatures (high frequencies). Probably due to the solid wax, which melts at higher temperatures. The pure ligand was classified as grade PG 64-22 performance, while the modified binder (5% CT4) showed PG 70-28, showing greater potential for application at lower temperatures than pure ligand and higher resistance to thermal cracks. The dynamic creep test (MSCR) showed an improvement over the possibility of employment on roads with a high volume of vehicle traffic (Heavy - H) for binder modified with 5% CT4. Mechanical tests in mixtures (binder-aggregate) indicate that the modified binder with 5% CT4 must have greater resistance to permanent deformation during the service life of the coating compared to the unmodified linker. The results of this study show that carnauba wax meets some of the basic requirements for its use as an additive in warm asphalt mixes.
Descrição: FEITOSA, Johnny Peter Macedo. Avaliação do uso de diferentes tipos de cera de carnaúba como aditivo para misturas mornas. 2015. 107 f. Tese (doutorado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16942
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