Patricia Hennig Osmari
Título
Caracterização Química, Reológica e de Morfologia Superficial de Ligantes Asfálticos Modificados por Diferentes Agentes Rejuvenescedores
Resumo
Este trabalho avaliou os efeitos de três produtos, um comercial (AR 5) e dois alternativos (resíduo de óleo de cozinha e óleo de mamona), no processo de rejuvenescimento de ligantes asfálticos. As análises foram realizadas em escalas macroscópica e microscópica, incluindo caracterizações químicas, de morfologia superficial e reológicas de dois ligantes nos estados virgem, envelhecido e rejuvenescido. Para identificar as alterações nas composições químicas, foram realizados os ensaios químicos SARA, Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier, Cromatografia de Permeação em Gel e Ressonância Magnética Nuclear. Um Microscópio de Força Atômica foi empregado para identificar alterações microestruturais nos constituintes das amostras. Para tal, um procedimento de quantificação destes elementos foi desenvolvido a partir de uma técnica de processamento digital de imagens, que avaliou informações como as distribuições espacial e por tamanho das diferentes frações dos ligantes. Um Reômetro de Cisalhamento Dinâmico foi utilizado para a determinação de características reológicas dos materiais. A adição de rejuvenescedores aos ligantes envelhecidos geralmente promoveu a recuperação de características a níveis semelhantes aos dos correspondentes ligantes virgens. Também foi demonstrado que existem fortes correlações entre propriedades e características determinadas nos ensaios, o que indica que a integração de análises químicas, reológicas e de caracterização microestrutural dos ligantes pode fornecer informações cruciais sobre os seus mecanismos de envelhecimento e rejuvenescimento.
Abstract
This study evaluated the effects of three products, one commercial (AR 5) and two alternatives (cooking oil residue and castor oil), on the rejuvenation process of asphalt binders. The analyses were carried out on macroscopic and microscopic scales, including chemical, surface morphology, and rheological characterizations of two binders in the virgin, aged, and rejuvenated states. To identify changes in the chemical compositions, SARA, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Gel Permeation Chromatography, and Nuclear Magnetic Resonance tests were performed. An Atomic Force Microscope was used to identify microstructural changes in the constituents of the samples. For that, a quantification procedure for these constituents was developed based on a digital image processing technique that was used to evaluate information such as the spatial and size distributions of the different constituents of the binders. A Dynamic Shear Rheometer was used to determine rheological properties of the materials. Adding rejuvenators to the aged binders generally promoted the recovery of the characteristics to levels similar to those of the corresponding virgin binders. It was also demonstrated that there are strong correlations between properties and characteristics determined from the tests, which implies that the integrated chemical, mechanical, and microstructural characterization of binders can provide crucial insights into their mechanisms of aging and rejuvenation.
