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AvaliaÃÃo do uso de diferentes tipos de cera de carnaÃba como aditivo para misturas mornas. / Evaluation of different types of carnauba wax as an additive to mixtures warmJohnny Peter Macedo Feitosa 24 August 2015 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O presente trabalho trata do estudo da viabilidade das ceras de carnaÃba do tipo 1, 2, 3 e 4, nos teores de 3 e 5% (m/m), como aditivos para a obtenÃÃo de misturas asfÃlticas mornas. As ceras foram caracterizadas por espectroscopia na regiÃo do infravermelho, anÃlise tÃrmica e fluorescÃncia de raios-X, no intuito de analisar a sua composiÃÃo estrutural, estabilidade tÃrmica e o ponto de fusÃo. As ceras dos quatro tipos foram utilizadas para modificaÃÃo de ligante asfÃltico 50/70 e os efeitos decorrentes foram avaliados atravÃs dos ensaios empÃricos: penetraÃÃo e ponto de amolecimento, ensaios no viscosÃmetro rotacional Brookfield e ensaios reolÃgicos no reÃmetro de cisalhamento dinÃmico (DSR). A avaliaÃÃo das propriedades dos ligantes a baixas temperaturas foram avaliadas no reÃmetro de fluÃncia em vida (BBR) apÃs envelhecimento simulado. Os resultados dos ensaios empÃricos indicam que ocorre uma reduÃÃo da penetraÃÃo e aumento do ponto de amolecimento na presenÃa das ceras, conferindo ao ligante uma maior rigidez. O ligante modificado com 5% (m/m) da cera tipo 4 (5% CT4) apresentou uma considerÃvel reduÃÃo de 10 oC na temperatura de usinagem (TU) e deste modo, efeitos positivos na reduÃÃo das emissÃes e reduÃÃo do consumo de energia sÃo esperados. Os parÃmetros reolÃgicos: mÃdulo complexo G* e Ãngulo de fase δ foram analisados em funÃÃo da frequÃncia 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 (frequÃncias elevadas). Provavelmente, em funÃÃo do estado sÃlido 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 aplicaÃÃo em temperaturas mais baixas que o ligante puro e maior resistÃncia a trincas tÃrmicas. O ensaio de creep dinÃmico (MSCR) mostrou uma melhoria em relaÃÃo à possibilidade de emprego em rodovias com alto volume de trÃfico de veÃculos (Heavy â H) para ligante modificado com 5% CT4. Ensaios mecÃnicos em misturas (ligante-agregado) indicam que o ligante modificado com a 5% CT4 deve apresentar maior resistÃncia à deformaÃÃo permanente durante a vida de serviÃo do revestimento, comparado ao ligante nÃo modificado. Os resultados desse estudo mostram que a cera de carnaÃba cumpre com alguns dos requisitos bÃsicos necessÃrios para sua utilizaÃÃo como aditivo de misturas asfÃlticas mornas. / 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.
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