Neste trabalho, investigou-se o efeito da vermiculita e montmorilonita organicamente modificadas (OVMT e OMMT, respectivamente) em ligante asfáltico (AB) modificado por SBS (butadieno-estireno-butadieno). As propriedades físicas e reológicas foram avaliadas para AB, 4,0% SBS MB e nanocompósitos AB modificados por 2,5% SBS com 2,5% de organoargilas. Os ligantes modificados (MB) resultaram no aumento do módulo complexo (G*) e na redução do ângulo de fase (δ), o que significa maior resistência destes à deformação permanente. A viscosidade, penetração e suscetibilidade térmica foram adequadas. Nos diagramas black, observou-se que o efeito da presença das nanoargilas OVMT e OMMT foi semelhante ao efeito da Cloisite ® . As propriedades reológicas dos nanocompósitos foram comparáveis às do 4,0% SBS MB, identificando uma redução de custos, dado o potencial de substituição de polímero pela argila. A presença da OVMT melhorou a estabilidade à estocagem do SBS MB, um resultado importante, visto que a separação de fases é um dos maiores obstáculos ao uso do SBS na pavimentação.In this work, it was investigated the effect of organically modified vermiculite and montmorillonite (OVMT and OMMT, respectively) in asphalt binders (AB) modified by SBS (styrene-butadiene-styrene). The physical and rheological properties were performed for AB, 4.0% SBS MB and nanocomposite AB modified by 2.5% SBS with 2.5% of organoclays. The modified binders (MB) result in the enhancement of complex modulus (G*) and reduction of phase angle (δ), which means greater resistance to permanent deformation. The viscosity, penetration and thermal susceptibility were appropriate. The black diagrams show that the effect of nanoclays OVMT and OMMT was similar to the effect of Cloisite ® . The rheological properties of the nanocomposite were comparable to the 4.0% SBS MB, identifying a cost reduction due to the potential of replacing polymer with clay. The presence of OVMT improved the storage stability of SBS MB, an important result, as the phase separation is a major obstacle to the use of SBS in paving. Keywords: asphalt binder, SBS, montmorillonite, vermiculite, rheology IntroductionPetroleum asphalt has been widely used as binder in road pavements to provide adhesive and protective coating to aggregates. The rheological behavior of a binder is complex, varying from viscous to elastic depending on loading rate and temperature. It has to be fluid enough at high temperature when pumped and mixed with aggregates and has to be stiff enough at service temperature so that, it can resist rutting. In addition, it can not be too stiff in order to avoid thermal cracking. Thus, rheological properties of asphalt binders are of major concern since they are directly related to the field performance.For many years, conventional pure asphalt performed satisfactorily. Due to the increase of traffic loads and also to environmental factors, pure asphalt does not always perform as it is expected. Polymer modified asphalts were developed to overcome distress problems. 1-3 The...
Aos meus pais, pelo amor incondicional, por todo o incentivo à minha formação e por acreditarem nos meus sonhos. Aos meus irmãos Ivo e Bruno por estarem sempre ao meu lado me fortalecendo, por todo carinho e amizade. Ao professor Adalberto Leandro Faxina, pela orientação, apoio, amizade, confiança e pelas incontáveis intervenções valiosas. À professora Sandra Soares, por toda a atenção, dedicação e orientação durante esse trabalho e na minha formação acadêmica. Ao professor Hussain U. Bahia pela atenção, por possibilitar a realização de alguns ensaios e pelas valiosas sugestões. À CAPES, pela bolsa concedida Aos professores e funcionários do Departamento de Transporte da Escola de Engenharia de São Carlos. As minhas amigas irmãs Andrea, Cristina, Juliana e Mariana por mais de 15 anos de amizade, por todos os sonhos que sonhamos juntas e por estarem sempre ao meu lado mesmo que distantes. As amigas Camila e Cecília por esses anos de convivência, pela amizade, apoio e por tornarem meu dia-a-dia mais prazeroso. Aos amigos de São Carlos, em especial a Camila, Cecília, Felipe, Jéssica e Suzana pela amizade, todos os bons momentos e por tornarem essa fase da minha vida mais suave.
A resistência ao dano provocado por fadiga tem um efeito significativo no tempo de serviço dos pavimentos asfálticos. Existe um consenso de que o ligante asfáltico exerce um papel crítico quanto à resistência ao dano por fadiga e, por esta razão, pesquisadores têm se dedicado ao desenvolvimento de um procedimento de ensaio efetivo para a determinação da tolerância à fadiga dos ligantes asfálticos.Em meados da década de 1980, o programa SHRP (Strategic Highway Research Program) foi iniciado, com o objetivo de investigar novas propriedades reológicas a serem aplicadas na caracterização dos ligantes asfálti-cos.Este esforço de pesquisa culminou no lançamento da especificação Superpave (Superior Performing Asphalt Pavements), na qual o parâmetro G*.senδ (modulo complexo vezes seno do ângulo de fase) foi adotado como critério de fadiga da especificação. O que se pretendia, à época, era expressar a resistência dos ligantes asfálticos ao trincamento por fadiga, em resposta à necessidade de adotar um parâmetro simples e de fácil obtenção.Posteriormente à implementação da especificação Superpave, constatou-se que o parâmetro G*senδ seria inadequado para avaliar os ligantes asfálticos, pois não se relacionava bem com o acúmulo de dano por fadiga de misturas asfálticas, quando avaliadas por ensaio de fadiga em viga sob deformação controlada (Shenoy, 2002 Abstract:The resistance to fatigue cracking affects directly the lifespan of asphaltic pavements. In order to improve the fatigue performance of HMA mixes, additives have been incorporated into the asphalt binder. The hardening of the asphalt binder induced by additives, as a rule, increases the rutting resistance, but, on the other hand, it is not clearly known which are their effects on the resistance of asphalt binders to fatigue and thermal cracking. One of the main actual challenges for researchers is the development of a rapid test procedure to determine the fatigue resistance of asphalt binder in the laboratory. In the time line of the development of fatigue tests, Bahia et al. (2001)
Abstract:The objectives of this paper are the following: (a) to compare rotational viscosities of unaged and modified asphalt binders with the same performance grade, (b) to compare mixing and compaction temperatures obtained by different methods and (c) to evaluate the effect of these temperatures on the optimum binder contents of mixes designed according to the Superpave criterion. AC+EVA, AC+rubber and AC+rubber+PPA have the greatest viscosities among the binders studied here, whereas the neat one and AC+PPA have the lowest viscosities. Mixing and compaction temperatures were found to be very high for AC+rubber, AC+rubber+PPA and AC+EVA in the conventional method, whereas temperatures from 20 to 45 °C lower were found for the majority of the binders in the simple method. Mixing and compaction temperatures were reduced for the majority of the binders with the exception of the neat binder, AC+PPA, AC+SBS+PPA and AC+EVA+PPA. In spite of these reductions, the Superpave mixture design projects were well succeeded.
Resumo: O ácido polifosfórico (PPA) vem sendo utilizado como um aditivo em ligantes asfálticos com o objetivo de enrijecê-los, além de melhorar as propriedades reológicas obtidas sob altas temperaturas sem afetar as propriedades obtidas a baixas temperaturas. O enrijecimento induzido pela adição de PPA é benéfico à resistência à deformação permanente, no entanto, pode ser prejudicial à resistência à fadiga a deformação controlada e às trincas térmicas, já que o revestimento asfáltico torna-se mais quebradiço com o aumento da rigidez. Para avaliar o efeito da adição de PPA em ligantes asfálticos de diferentes fontes, três ligantes asfálticos de penetração 50/70 com diferentes composições químicas e diferentes graus de desempenho (REDUC, LUBNOR E REPLAN) foram modificados com quatro proporções de PPA (0,5, 1,0, 1,5 e 2,0). As amostras foram submetidas ao ensaio de determinação do PG (grau de desempenho) e ao ensaio de fluência e recuperação sob múltiplas tensões (MSCR). Os resultados indicaram que os ligantes asfálticos respondem de maneira diferente à adição de PPA dependendo da sua composição química, sendo o CAP da LUBNOR o que proporciona maiores ganhos com o menor consumo de PPA e o CAP da REDUC o que exige maiores teores de PPA.
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