Desenvolvimento e estudo do comportamento reológico e desempenho mecânico de concretos asfálticos modificados com nanocompósitos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Melo, João Victor Staub de
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128794
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014
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spelling Universidade Federal de Santa CatarinaMelo, João Victor Staub deTrichês, Glicério2015-02-05T20:21:13Z2015-02-05T20:21:13Z2014331761https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128794Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014Este trabalho apresenta o estudo do comportamento reológico e desempenho mecânico de misturas asfálticas modificadas com nanocompósitos. O objetivo central da pesquisa foi o desenvolvimento de misturas de concreto asfáltico nanomodificadas, com propriedades reológicas e mecânicas superiores à mistura de concreto asfáltico convencional, obtendo-se assim, misturas asfálticas menos susceptíveis aos principais mecanismos de deterioração dos revestimentos asfálticos brasileiros, trincamento por fadiga e deformação permanente. Dois tipos de nanomateriais (nanoargila e nanotubo de carbono) foram selecionados como cargas de reforço para a matriz asfáltica pura (CAP 50-70). Produziu-se 3 nanocompósitos asfálticos para cada nanomaterial estudado, diferenciados pelo teor de incorporação (1%, 2% e 3%) em peso do ligante asfáltico 50-70. Avaliaram-se as propriedades empíricas e reológicas (especificação Superpave) de cada nanocompósito desenvolvido, juntamente com o ligante asfáltico 50-70, e selecionou-se um nanocompósito de cada nanomaterial para a formulação de misturas asfálticas. A partir da dosagem Superpave foram produzidas 3 misturas asfáltica, uma constituída do ligante asfáltico 50-70 (referência) e as outras duas nanomodificadas pelos nanocompósitos selecionados (NA-3% e NTC-2%). Todas as misturas asfálticas foram submetidas aos ensaios de resistência à ação deletéria da água no ensaio de Lottman modificado, deformação permanente no simulador francês (LCPC), módulo complexo e resistência à fadiga no aparato quatro pontos. Os resultados obtidos demonstraram melhor comportamento reológico e desempenho mecânico das misturas nanomodificadas. Neste sentido, maior módulo complexo, menor ângulo de fase, maior resistência aos danos por umidade induzida, maior resistência à deformação permanente e fadiga foram obtidas pelas misturas nanomodificadas. O efeito benéfico dos nanomateriais é comprovado na simulação numérica da estrutura de um pavimento. Os revestimentos nanomodificados com nanoargila (NA-3%) e nanotubo de carbono (NTC-2%) apresentam um incremento na vida útil, no tocante à ruptura por fadiga, de 4,6 vezes e 6 vezes mais, respectivamente. A principal conclusão da pesquisa é a obtenção de misturas asfálticas com propriedades superiores à convencional, a partir da incorporação de materiais em escala nanométrica (nanotubo de carbono e nanoargila).<br>Abstract: This research presents a study of rheological behavior and mechanical performance of nanocomposite-modified asphalt mixes. The main objective of this research was to develop nano-modified asphalt concrete mixes with rheological and mechanical proprieties are higher than standard asphalt concrete mixes, thus obtaining asphalt mixes less susceptible to the main deterioration mechanisms of Brazilian asphalt coatings, fatigue cracking and permanent deformation. Two types of nanomaterials (nanoclay and carbon nanotubes) were selected as reinforcement additives to pure asphalt matrix (CAP 50-70). Three (3) asphalt nanocomposites were produced for each nanomaterial studied, distinguished by rate of incorporation (1%, 2% and 3%) in 50-70 asphalt binder weight. Rheological and empiric proprieties of each developed nanocomposite were assessed (Superpave specifications), along with 50-70 asphalt binder, and one nanocomposite of each nanomaterial was selected to formulate asphalt mixes. Three asphalt mixes were produced from the Superpave dosage, one composed of asphalt binder 50-70 (reference) and the others nanomodified by the selected nanocomposites (NA-3% and NTC-2%). All asphalt mixes were submitted to strenght tests of deleterious action of water in modified Lottman test, permanent deformation in the French simulator (LCPC), complex modulus and fatigue life on four point bending test. The results obtained demonstrated the best rheological behavior and mechanical performance of nanomodified mixes. Thus, higher complex modulus, less phase angle, higher resistance to moisture-induced damage, higher resistance to rutting and fatigue life were obtained by nanomodified mixes. The beneficial effect of nanomaterials is verified in numerical simulation of pavement structure. Nanoclay (NA-3%) and carbon nanotube (NTC-2%) nanomodified coatings present an increment in life, concerning fatigue cracking of 4.6 times and 6 times more, respectively. The main conclusion of the survey is the possibility of obtaining asphalt mixes with properties superior to the standards, by incorporating nanometric scale nanomaterials (carbon nanotube and nanoclay).414 p.| il., grafs., tabs.porEngenharia civilNanotecnologiaConcreto asfalticoNanomateriaisDesenvolvimento e estudo do comportamento reológico e desempenho mecânico de concretos asfálticos modificados com nanocompósitosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL331761.pdfapplication/pdf13808442https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/128794/1/331761.pdf5e186ccb3a320ff134af913eddc3bf88MD51123456789/1287942016-03-07 15:57:58.685oai:repositorio.ufsc.br:123456789/128794Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732016-03-07T18:57:58Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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