Análise do comportamento reológico e de envelhecimento de ligantes asfálticos contendo nanofibrilas de celulose. - MARINHO FILHO, Paulo Germano Tavares. (2023)
A adição de nanopartículas tem se tornado tema crescente em pesquisas científicas, devido ao seu tamanho extremamente reduzido, que pode se apresentar como uma alternativa para melhorar características das misturas asfálticas, como rigidez, redução de emissões, resistência à fadiga e retardamento do envelhecimento. Dentre os materiais aplicados na modificação de materiais, a celulose é apresentada como alternativa sendo um material com características de polímero natural e originado de fontes abundantes, pois pode ser obtido a partir de resíduos de vegetação e bactérias. Este trabalho incorporou, ao ligante asfáltico CAP 50/70, dois tipos de nanofibrilas de celulose (CNF) em teores de 0,5, 1, 2 e 5% na proporção massa/massa. As misturas de ligante com nanopartículas desenvolvidos foram avaliadas química e reologicamente, e, também submetidas aos diferentes procedimentos de envelhecimento por simulação de envelhecimento a curto prazo (RTFOT), ciclos de gelo e degelo em placa USAT (FreezeThaw), por exposição à radiação UV e período prolongado em estufa com circulação forçada de ar. As análises químicas por espectroscopia na região do infravermelho foram utilizadas como ferramentas para melhor compreender as alterações de grupos funcionais do ligante asfáltico CAP 50/70 e efeitos do envelhecimento que possam ser correlacionados com desempenho reológico. As análises reológicas permitiram identificar tendência de ganhos de rigidez com a incorporação de nanopartículas à medida que os teores de nanopartículas de celulose eram aumentados, refletidos nos parâmetros de módulo de cisalhamento dinâmico (|G*|) e compliância não recuperável (Jnr), que indicam resistência à deformabilidade do material à temperatura de 64°C, sinalizando utilizar teores superiores a 5% para alcançar resultados satisfatórios. Os procedimentos de envelhecimento demonstraram alterações expressivas nas características reológicas do material. Em todos os casos o comportamento quanto a fadiga, avaliado pelo ensaio de Varredura de Dano em Amplitude Linear (LAS), indicaram que a incorporação das CNF não reduz sua resistência à fadiga, apesar do aumento da sua rigidez. Foram realizadas alterações na superfície das nanopartículas com o objetivo de melhorar a interação entre as CNFs e o ligante asfáltico, incorporando teores de 2 e 5% já avaliados anteriormente e aumentando-se também os teores de material incorporado para 7 e 10%. No entanto, os resultados obtidos não indicaram alterações significativas nos resultados reológicos devido à modificação em si, mas sim devido aos teores elevados de incorporação.