Utilização da lignina como aditivo antienvelhecimento em ligantes asfálticos
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Marcelo Cardoso
Maria de Fátima Amazonas de Sá Araújo
Maria de Fátima Amazonas de Sá Araújo
Resumo
Um dos grandes problemas de infraestrutura do Brasil trata-se da qualidade da pavimentação asfáltica. O país é extremamente dependente do transporte rodoviário e é um dos maiores do mundo em extensão territorial, possuindo, portanto, uma das mais extensas malhas rodoviárias. Um estudo de grande interesse para a economia do país e para a segurança e conforto da população é baseado na pesquisa de novos aditivos que possam aprimorar as propriedades do asfalto, reduzindo o seu envelhecimento e tornando-o mais resistente frente o tráfego intenso e as intempéries. A lignina é um subproduto da indústria de papel e celulose que, além de abundante, ainda é bastante subutilizada e vem sendo testada como um modificador dos ligantes asfálticos em trabalhos ao redor de todo o mundo, em função de suas propriedades antioxidantes. A oxidação, juntamente com a exposição à radiação ultravioleta solar, é um dos fatores que mais contribui para o envelhecimento e degradação do pavimento. Este trabalho busca avaliar os efeitos da adição de lignina em diferentes concentrações na consistência e nas propriedades físicas do ligante asfáltico, por meio de ensaios de caracterização, de viscosidade e de recuperação elástica. As amostras produzidas ainda foram submetidas ao envelhecimento em RTFOT, que simula o processo de usinagem, e em câmara de intemperismo, que simula o envelhecimento do pavimento em vida útil, quando submetido à radiação UV, umidade e variações de temperatura. Foram realizadas análises de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e análises reológicas em reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR) para buscar compreender os efeitos da lignina na estrutura molecular e nas propriedades elásticas do ligante após os ensaios de envelhecimento. Os ensaios sugeriram um possível efeito benéfico da lignina no processo de oxidação do asfalto e um aumento na elasticidade do material e na resistência às deformações plásticas.
Abstract
One of the major infrastructure problems in Brazil is related to the quality of the
asphaltic pavements. The country is extremely reliant on road transport and since it
is one of the largest countries in the world, in relation to territorial extension, it has
one of the longest road networks worldwide. A study that is of great interest to the
country’s economy and for the safety and comfort of the population is based on the
research for new additives that can improve the general properties of the asphalt,
reducing its ageing and making it a more resistant material in the face of heavy traffic
and inclement weather. The lignin is a byproduct of paper and pulp industry that is, in
addition to being abundant, still very underused and is has been widely tested as a
modifier for asphaltic binders, due to its antioxidant properties. The oxidation,
alongside with the exposure to ultraviolet radiation from the sun, is one of the factors
that impact the most on the ageing and degradation of the pavement. This work aims
to evaluate the effects of lignin addition in different concentrations on the consistency
and on the physical properties of the asphaltic binder through characterization,
viscosity and elastic recovery tests. The samples produced were submitted to ageing
on RTFOT, which simulates the ageing on mixing process, and on weathering
chamber, which simulates the ageing during the pavement service life, when
exposed to UV radiation, moisture, and temperature variations. After, it was
performed analysis with Fouriertransform infrared spectroscopy (FTIR) and
rheological analysis with a dynamic shear rheometer (DSR) to comprehend the
effects of lignin in the molecular structure and in the elastic behavior of the binder
after the ageing processes. The tests suggested a beneficial effect of the addition of
Kraft lignin against asphalt oxidation and it also increased the elasticity of the
material and its resistance to plastic deformations.
Assunto
Engenharia química, Lignina, Asfalto
Palavras-chave
Ligantes asfálticos, Lignina Kraft, Envelhecimento, Propriedades físicas, Reologia