Reologia de ligantes asfálticos e suas variações frente à incorporação de polímeros e ao envelhecimento simplificado com RTFOT

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Yuri Mello Müller de
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/241064
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2022.
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spelling Reologia de ligantes asfálticos e suas variações frente à incorporação de polímeros e ao envelhecimento simplificado com RTFOTEngenharia civilAsfaltoReologiaPolímerosDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2022.O uso de misturas asfálticas produzidas com asfaltos convencionais como revestimentos de pavimentos flexíveis é predominante nas rodovias brasileiras. Devido ao aumento do tráfego pesado e condições adversas de temperatura, observou-se um fraco desempenho e vida útil diminuta dos pavimentos rodoviários do país. Nesse cenário, asfaltos modificados são utilizados de modo a melhorar o desempenho e, a caracterização destes materiais, por meio de ensaios reológicos se mostra necessária para melhor compreensão e previsão de comportamento em campo. Por outro lado, os asfaltos, durante o processo de usinagem são submetidos à elevadas temperaturas e durante a vida de serviço, também às intempéries, ocasionando o envelhecimento do asfalto. Em laboratório, são simuladas as condições de envelhecimento em curto e em longo prazo, as quais, devido ao custo de aquisição dos equipamentos e tempo de duração dos ensaios podem ser limitadores. Diversos ensaios requerem que as amostras de asfalto estejam na condição envelhecida e neste sentido, ensaios em curto prazo, com uso de equipamentos mais acessíveis, poderiam substituir, sob determinadas condições, aqueles de simulação em longo prazo. Este trabalho tem como objetivo a avaliação reológica de asfaltos modificados frente aos parâmetros de fadiga e deformação permanente e análise do envelhecimento simplificado pelo Ensaio de película delgada rotacional (RTFOT). O asfalto foi envelhecido em diferentes tempos (85, 170, 255 e 340 minutos) no RTFOT e os resultados de ensaios reológicos foram comparados aos obtidos em amostras envelhecidas em longo prazo no equipamento Pressure Aging Vessel (PAV). Posteriormente, foi executado um novo ensaio de envelhecimento para comprovar o tempo de equivalência obtido. Para contribuir com dados de caracterização de asfaltos brasileiros, foram avaliados os modificados por polímero estireno-butadieno-estireno (SBS 65/90), por polímero terpoli´mero elastomérico reativo (RET 60/85) e asfalto borracha (AB8) e, posteriormente, realizado um comparativo com o asfalto convencional de referência (CAP 50/70). Além dos ensaios de caracterização, foram realizados testes para determinação do grau de desempenho em alta temperatura (PG), de varredura linear de amplitude (LAS) e de flue^ncia e recuperac¸a~o sob mu´ltipla tensa~o (MSCR). Na avaliação do envelhecimento do CAP 50/70, em diferentes tempos no RTFOT, observou-se uma perda de massa constante e crescente com o aumento do tempo de ensaio. O PG, em altas temperaturas e em intermediárias, os parâmetros reológicos G*/sen(d) e G*.sen(d) se elevaram com o aumento do tempo de envelhecimento. A partir do ensaio LAS, o Nf (número de ciclos até a falha) aumentou com o tempo de envelhecimento. A compliância não recuperável (Jnr) obtida no ensaio MSCR, reduziu com o aumento do tempo de ensaio de envelhecimento em curto prazo. Em comparação com os resultados de envelhecimento em longo prazo no equipamento PAV, o tempo equivalente foi de 300 minutos. Os ensaios neste tempo mostraram que o parâmetro G*.sen(d) do RTFOT e do PAV resultaram em valores muito próximos (diferença inferior a 1%). Quanto ao Jnr (tensão de 0,1 kPa) e Jnr (tensão de 3,2 kPa), as diferenças dos resultados, entre RTFOT e PAV, foram de 8,79% e 11,07%, respectivamente, ambos nos limites de norma. Quanto aos resultados do LAS, a diferença, RTFOT e PAV, foi para o Nf, de 9%, e 8% 6%, nos respectivos níveis de deformação de 1,25%, 2,5% e 5%. Neste sentido, para o CAP 50/70 e parâmetros de ensaios avaliados neste trabalho, o envelhecimento de 300 minutos no RTFOT (curto prazo) se mostrou equivalente ao PAV (longo prazo). O comparativo dos ensaios reológicos entre os asfaltos modificados e o convencional, revelou que os modificados apresentaram um desempenho muito superior em todos os parâmetros avaliados. O PG em alta temperatura, resultou em 58oC para o CAP 50/70, 70oC para o SBS e 76oC para o RET e asfalto Borracha. A predição de comportamento à deformação permanente, avaliada pelo ensaio MSCR, mostrou que todos os asfaltos modificados resultariam em melhor desempenho em relação ao convencional. Dentre os modificados, o RET e SBS obtiveram melhor comportamento. Relativamente à fadiga, avaliada pelo ensaio LAS, o asfalto Borracha obteve a maior resistência. Neste sentido, quanto à predição de comportamento mostrada a partir de ensaios reológicos, as misturas asfálticas produzidas com os asfaltos modificados estudados apresentariam maior resistência mecânica e desempenho em campo.Abstract: The use of asphalt mixtures produced with conventional asphalt as pavement surface layer is prevalent on Brazilian highways. Due to the constant rise in heavy traffic and elevated temperatures, the country's low performance and reduced life span of road pavements were observed. In this scenario, modified asphalts are used to improve performance, and the characterization of these materials, through rheological tests, is necessary for a better understanding and prediction of field behaviour. On the other hand, asphalts, during the mixtures production process, are subjected to high temperatures and, during their lifetime, also to adverse weather conditions. In the laboratory, the short and long-term ageing conditions are simulated, and elevated equipment prices and long test execution times can become a limiting factor for studies. Besides, several tests require the asphalt samples to be aged. In this way, short-term tests, using more accessible equipment, could replace, under certain conditions, those of long-term simulation. This study aims to evaluate the rheological properties of modified asphalts through crack and rutting parameters and assess the accelerated aged test using a rolling thin film oven. The tests were performed with a conventional asphalt PEN 50/70. The asphalt was aged for four time periods (85, 170, 255, and 340 minutes) in the RTFOT, and the results were compared with those obtained from the Pressure Aging Vessel (PAV) test. Subsequently, the tests were repeated to prove the equivalence time obtained. In order to contribute to the Brazilian asphalts data characterization, asphalts modified were evaluated. The modified asphalts were styrene-butadiene-styrene (SBS), reactive elastomeric terpolymer (RET), and asphalt rubber. Then, the test results were compared with those obtained for conventional asphalt (CAP 50/70) as a reference. In addition to the characterization tests, others include rheological tests such as the Performance Graded (PG) at high temperature, Linear Amplitude Sweep (LAS) and Multiple Stress Creep Recovery (MSCR). The evaluation of CAP 50/70 at different periods in the RTFOT showed that a constant and increasing loss of mass was observed with the increase of the test time. For PG, at high and intermediate temperatures, the rheological parameters G*/sin(d) and G*/sin(d) increased with increasing ageing time. From the LAS test, the Nf (the number of cycles to failure) increased with ageing time. The non-recoverable compliance (Jnr) obtained in the MSCR test was reduced with increasing short-term ageing test time. Compared to the long-term ageing results on the PAV equipment, the equivalent time using RTFOT resulted in 300 minutes. The tests performed in the equivalent time compared to the PAV results resulted in G*.sin(d) as less than 1%, while the difference between Jnr0,1 and Jnr3,2 was 9,79% and 11,07%, respectively. The difference for Nf, from LAS test, was 9%, 8%, and 6%, for the strain levels of 1,25%, 2,5 %, and 5%, respectively. The comparative among the asphalts showed that modified presented better Performance than conventional ones for all parameters analyzed. The PG (high temperature) resulted in 58ºC for PEN 50/70, 70ºC for SBS, and 76ºC for the RET and asphalt rubber. The behaviour prediction of permanent deformation, evaluated by the MSCR test, showed that all modified asphalts would perform better than the conventional. Among the modified ones, RET and SBS presented better behaviour. As for fatigue prediction, evaluated by the LAS test, the asphalt rubber obtained the highest resistance. As a result, the prediction behaviour evaluated from rheological tests, the asphalt mixtures produced with the modified asphalts studied would present more elevated mechanical resistance and better performance in the field.Fontes, Liseane Padilha Thives da LuzUniversidade Federal de Santa CatarinaOliveira, Yuri Mello Müller de2022-10-21T17:03:51Z2022-10-21T17:03:51Z2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis118 p.| il., gráfs.application/pdf378861https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/241064porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-10-21T17:03:51Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/241064Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-10-21T17:03:51Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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