62ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica

ANÁLISE REOLÓGICA DE COMPOSTOS INTEGRADOS A MATRIZ ASFÁLTICA

Johnny Gilberto Moraes Coelho 1 João Guilherme Mota de Sousa 2 Carmen Gilda Barroso Tavares Dias 1

1. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Pará 2. Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Federal do Pará / UFPA

INTRODUÇÃO:

Em mecânica dos pavimentos, o pavimento flexível é constituído do revestimento betuminoso e das camadas de infra-estrutura sub-base, sub-leito, e quando necessário, uma camada de reforço do sub-leito. O revestimento asfáltico por sua vez é constituído de materiais do tipo viscoelásticos, o qual envolve e confere flexibilidade. Agregados de granulometria graduada, para conferir rigidez ao revestimento e dependendo do tipo de tráfego e das condições estruturais, materiais viscoplásticos podem compor os ligantes. Quando falamos de aproveitamento de resíduos, a tendência é reaproveitar materiais que levam anos para deteriorar. Assim, a aplicação de materiais como plásticos pós-consumo em pavimentação, além de melhorar propriedades, diminui o trincamento a baixas temperaturas, reduz descartes. Elastômeros também são usados na substituição ou composição dos materiais de pavimentação. O objetivo deste trabalho é analisar as propriedades reológicas de matriz asfáltica modificada. Matrizes estas que comumente são mudadas via úmida, devido os melhores ganhos de propriedades, tanto de miscibilidade, quanto na resistência a deformação.

METODOLOGIA:

Inicialmente foi feita a mistura borracha moída de pneu (BMP), passando na peneira n°80, com areia quartzosa vermelha (AQ), passando na peneira n° 200, na fração de 100/30 em peso. O composto BMP/AQ, foi misturado através de uma haste helicoidal embutida em um agitador alto torque microprocessado modelo Q250M1, a uma rotação de 200 rpm por 12 min. a 140ºC, em recipiente imerso em banho ultra termostático, modelo 521/3DE. O composto pronto, foi adicionado ao cimento asfáltico de petróleo - CAP 50/70, nas dosagens: 54/46, 61/39, 70/30, 56/44, 63/37, 72/28, 57/43, 64/36 e 73/27; respectivamente CAP/BMP e CAP/BMP/AQ expressas em porcentagem em peso, via úmida. O outro compósito analisado foi o de CAP 50/70 com polietileno de alta densidade reciclado (RPEAD), a mistura foi feita a 180°C, nas dosagens: 55/45, 58/42, 62/38 e 100/0, respectivamente CAP/RPEAD, expresso em porcentagem em peso, via úmida. A análise reológica foi o feita com reometro HAAKE, modelo RheoStress 6000, placas paralelas com 35 mm de diâmetro, sensor do tipo PP35, controlador térmico do tipo RS 6000, a 180°C. Foram verificados o módulo elástico (G'(ω)) e módulo viscoso (G"(ω)) em função da freqüência angular, para verificar o quanto de energia foi desprendida do CAP/BMP, CAP/BMP/AQ e CAP/RPEAD.

RESULTADOS:

No compósito estudado, houve pequena variação nos módulos elásticos. O CAP que constitui BMP/AQ na mistura, apresentaram aumento dos módulos que variam de 10³ a 10^4 Pa, porém os que constituem apenas BMP apresentam variação média entre módulos entre 10² - 10³ Pa, principalmente em misturas acrescidas de BMP e BMP/AQ no asfalto. A mistura CAP/RPEAD, apresentam resultados de tensão de cisalhamento entre 10² - 10³ Pa, até a freqüência angular de 10 rad/s, a temperatura de 180°C.

CONCLUSÃO:

Os módulos de cisalhamento foram maiores para CAP/BMP/AQ e a freqüências mais altas, G' e G" mudaram de posição, a partir de 10¹ rad/s. O comportamento das curvas de G' e G", aproxima-se ao modelo de Maxwell onde a baixas freqüências, a amostra leva um tempo para reagir a uma dada deformação, caracterizando assim o comportamento viscoso excedendo o comportamento elástico. Em freqüências elevadas, passa a reagir em linha com a deformação imposta, sem tempo suficiente para reagir com uma dada deformação, o comportamento elástico sobrepondo o comportamento viscoso. Nos ensaios reológicos, CAP/BMP/AQ obtiveram maior aproximação das curvas em todas as dosagens de BMP/AQ. Isso ocorre devido o acréscimo de BMP/AQ, a principio, devido inserção de AQ passante na peneira n°200, na estrutura polimérica da borracha BMP, melhora a resistência do material a deformação. Por exemplo, quando há diminuição do módulo viscoso (G") a altas freqüências, obtemos maior rigidez, elasticidade e resistência à deformação permanente do material.

Instituição de Fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Palavras-chave: CAP 50/70, Areia Quartzosa Vermelha, Borracha de Pneu Moída.