CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O CAP 50/70 (Petrobras - LUBNOR) puro e modificado por poli (Ãcido fosfÃrico) (PPA) foram analisados quanto as suas principais caracterÃsticas utilizando-se de ensaios reolÃgicos (viscosidade e DSR), anÃlise tÃrmica (TGA e DSC), mÃtodos espectromÃtricos (RMN e FTIR) e cromatogrÃficos (TLC-FID e GPC). A interaÃÃo do CAP com o PPA foi investigada a partir das reaÃÃes de suas fraÃÃes (aromÃticos, resinas e asfaltenos) com o PPA. Os espectros de RMN 31P indicaram que a reaÃÃo ocorre preferencialmente com as resinas e os asfaltenos. Os parÃmetros G* e tan δ, obtidos atravÃs dos ensaios reolÃgicos, mostraram que o PPA promoveu uma melhoria no desempenho do CAP em relaÃÃo à rigidez e elasticidade, tornando o ligante modificado com PPA mais resistente à deformaÃÃo permanente e ao trincamento por fadiga. O CAP modificado com PPA apresentou um aumento na viscosidade, na temperatura de usinagem e compactaÃÃo (TUC) e tambÃm a suscetibilidade tÃrmica em relaÃÃo ao CAP puro. Na tentativa de reduzir esses efeitos - que elevam o gasto energÃtico de modo substancial durante o processamento, foi incorporado um novo aditivo â o lÃquido da casca da castanha de caju (LCC) ao CAP + PPA. Os efeitos da adiÃÃo do LCC ao CAP + PPA foram: reduÃÃo na viscosidade, na temperatura de compactaÃÃo e usinagem (TCU) e na suscetibilidade tÃrmica, portanto, o LCC apresenta-se como aditivo Ãtil para melhorar o desempenho do CAP + PPA em relaÃÃo a essas propriedades. Para efeito comparativo, as propriedades do LCC como aditivo modificador do CAP puro tambÃm foram analisadas. A modificaÃÃo do CAP com PPA, com LCC e com os dois aditivos combinados (PPA + LCC) foi analisada atravÃs das curvas mestras: provocou um aumento significativo no mÃdulo complexo G*, principalmente em baixas frequÃncias (altas temperaturas), tornando esses ligantes mais resistentes à deformaÃÃo permanente em temperaturas mais elevadas. Todos os modificadores promoveram uma diminuiÃÃo no valor da tangente de delta (tan ), o que significa que esses aditivos proporcionam maior elasticidade ao ligante asfÃltico. Os efeitos da combinaÃÃo dos modificadores PPA + LCC, resultaram em valores intermediÃrios de viscosidade, energia de ativaÃÃo de fluxo e TUC quando comparados aos efeitos provocados pelos dois aditivos isoladamente. O CAP + PPA + LCC ainda apresentou os menores valores do Ãndice de envelhecimento, indicando uma maior resistÃncia ao envelhecimento. Em relaÃÃo aos estudos de estabilidade à estocagem, os aditivos demostraram boa compatibilidade com o ligante, sendo que a amostra com LCC apresentou menores valores do Ãndice de separaÃÃo (Is) e, portanto, melhor resultado. Os valores da temperatura de transiÃÃo vÃtrea (Tg) medidos atravÃs das curvas de DSC foram menores para os ligantes modificados, sugerindo que os mesmos podem ser utilizados em temperaturas mais baixas que o ligante de origem. Dados cromatogrÃficos relativos à composiÃÃo SARA (saturados, aromÃticos, resinas e asfaltenos) mostraram uma mudanÃa na composiÃÃo dos ligantes apÃs o processo de envelhecimento das amostras, no entanto, todos os ligantes (puro e modificados) foram classificados como ligantes do tipo GEL. Os resultados de GPC mostraram que os valores de massa molar das fraÃÃes I (asfaltenos) e II (maltenos) dos ligantes estudados aumentaram apÃs do processo de envelhecimento. Os ensaios mecÃnicos dos corpos de prova das misturas asfÃlticas trabalhadas (ligantes + agregados) mostraram que a adiÃÃo de PPA, bem como a de LCC, melhoram as propriedades mecÃnicas e a adesividade das misturas. / The AC with 50/70 penetration grade (Petrobras - LUBNOR), pure and modified by
polyphosphoric acid (PPA), was analyzed by rheological tests (viscosity and DSR),
thermal analysis (TGA and DSC), spectrometric (NMR and FTIR) and chromatographic
(TLC-FID and GPC) methods. The interaction of AC with PPA was investigated from
the reactions of its fractions (aromatics, resins and asphaltenes) with the PPA. The 31P
NMR spectra indicated that the reaction occurs preferentially with the resins and
asphaltenes. The parameters G * and tan δ, obtained from the rheological tests showed
that the PPA has promoted an improvement in the performance of the AC in relation to
the stiffness and elasticity, making the binder modified with PPA more resistant to
permanent deformation and fatigue cracking. The results show that modification with
PPA increased the viscosity of the binder, the mixing and compaction temperatures, as
well as the thermal susceptibility. In an attempt to reduce these effects - which increase
energy cost substantially during processing, we have incorporated a new additive - the
cashew nut shell liquid (CNSL) to the AC / PPA. The effects of the CNSL addition of
AC + PPA were: reduction in viscosity, mixing and compaction temperature and
thermal susceptibility, so the LCC presents useful as an additive to improve the
performance of the regarding AC + PPA to these properties. For comparison, the
properties of the LCC as an additive modifier pure AC were also analyzed. The
modification of the AC + PPA with LCC and the two combined additives (PPA + LCC)
was analyzed using the master curves, caused a significant increase in complex modulus
G *, especially at low frequencies (high temperatures), making these binders resistant to
permanent deformation at higher temperatures. All modifiers lead to a decrease in the
value of tan δ, which means that these additives provide greater elasticity to the asphalt
binder. The effects of the combination of PPA + CNSL modifiers, resulted in
intermediate values of viscosity, flow activation energy and TUC compared to the
effects caused by the two additives alone. The AC + PPA + CNSL also had the lowest
aging index values, indicating a greater resistance to aging. Regarding storage stability,
the additives showed good compatibility with the binder, and the CNSL showed lower
values of the separation index and, therefore, the best result. The values of glass
transition temperature as measured by the DSC curves were lower for the modified
binders, suggesting that they may be used at temperatures lower than the binder source.
Chromatographic data on the composition SARA (saturates, aromatics, resins and
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asphaltenes) showed a change in the composition of the binders after the aging process
of the samples. However, all the binders (pure and modified) were classified as gel-type.
The GPC results showed that the values of molar mass fractions I (asphaltenes) and II
(maltene) of all the binders studied increased after the aging process. The mechanical
tests showed that the addition of PPA and the CNSL improves the mechanical
properties and adhesiveness of mixtures.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:4943 |
| Date | 09 December 2011 |
| Creators | Paulo Roberto Nunes Fernandes |
| Contributors | Sandra de Aguiar Soares, Jorge Barbosa Soares, NÃgila Maria Pontes Silva Ricardo, FlÃvia de Miranda LeÃo Leite Costa, Cheila GonÃalves Mothà |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em QuÃmica InorgÃnica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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