Seminário de Reologia

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Reologia dos 
Materiais 
Efeito da Presença de Aditivos nas 
Propriedades Reológicas do Ligante 
Asfáltico Modificado por EVA
Ana Ellen V. de Alencar, Raquel M. Bringel, Daniel R. do Nascimento, Jorge B. Soares, 
Sandra de A. Soares 
Grupo 16 
Felipe Silva Pinto 
Magali Mayumi Ueno 
Sheila de Oliveira 
Thaís Ayumi Fukuda Cursino 
Profª Lília Müller Guerrini
Sumário
Resumo
Introdução
Materiais
Métodos
Resultados e Discussão
Críticas
Referências
1.
Resumo
Efeito da Presença de Aditivos nas Propriedades 
Reológicas do Ligante Asfáltico Modificado por EVA
Ensaios Dinâmicos 
Mecânicos e 
Viscosimétricos 
CAL Hidratada 
(CAL)
Líquido de 
Castanha de Caju 
(LCC)
Copolímero de 
Etileno e Acetato 
de Vinila (EVA) 
Ligante Asfáltico:
● Oriundo do petróleo; 
● Empregado na construção de estradas.
2.
Introdução
Introdução 
Ligante Asfáltico:
● Aglutinante de cor escura;
● Elevada massa molecular.
Componentes principais: 
● Carbono e o hidrogênio.
Introdução 
Importância do 
Envelhecimento 
ηa/ η0
Ocorre em 3 etapas
Introdução 
Introdução - Outros Aditivos
Cal 
Hidratada
❏ Surfactante
❏ Melhora a adesão
❏ Afinidade por moléculas orgânicas
❏ Moléculas polares
❏ Reduz envelhecimento
Introdução - Outros Aditivos
Líquido da 
Castanha 
de Caju 
(LCC)
❏ Compostos fenólicos
antioxidantes
❏ Inibem a reação de 
auto-oxidação dos produtos derivados do 
petróleo
Introdução - Propriedades Reológicas
Ligante Asfaltíco
Material Viscoelástico
Condições do tempo e 
temperatura
Asfaltos modificados 
com polímeros
Material 
Pseudoplástico
Introdução - Propriedades Reológicas
Introdução - Propriedades Reológicas
Viscosímetro Rotacional Reômetro de cisalhamento 
dinâmico-mecânico
3.
Objetivos
‘’
O objetivo é estudar os efeitos 
da adição do copolímero EVA e 
dos aditivos (cal hidratada e o 
líquido da castanha de caju) nas 
propriedades reológicas do ligante 
asfáltico por meio de medidas em 
viscosímetro rotacional e ensaios 
dinâmico-mecânicos.
4.
Materiais 
Materiais 
Pellets de Copolímero de Etileno e 
Acetato de Vinila (EVA) 
CAL hidratada em pó da CARBOMIL
Líquido da Castanha de Caju 
(LCC) CIONE
Ligante Asfáltico da PETROBRAS
5.
Métodos
▣ O ligante asfáltico foi modificado das seguintes formas:
□ LA + 6% EVA
□ LA + 4% EVA + 2% CAL
□ LA + 4% EVA + 2% LCC
▣ Condições do misturador:
□ Temperatura de 160 ± 5 °C
□ Rotação de 544 rpm
□ Período de 2 horas
▣ O misturador usado tem controle de temperatura, agitador 
mecânico de baixo cisalhamento e hélice cisalhante.
Preparação das Misturas 
▣ Medição da viscosidade através do torque 
necessário para rodar uma haste de prova 
(spindle) imersa na amostra de asfalto quente;
▣ Rotação de 20 rpm;
▣ Spindles 21 para LA e 27 para LAs modificados;
▣ Sistema acoplado a um controlador de 
temperatura THERMOSEL;
▣ Temperaturas: 135, 150 e 175°C. 
 
Determinação da Viscosidade 
Viscosímetro rotacional 
cilíndrico Brookfield 
Spindle
▣ Corpos de prova:
□ Molde de silicone com 1 mm de 
espessura e 25 mm de diâmetro.
▣ Ensaios realizados com:
□ Spindles de placas paralelas com 
diâmetro de 25 mm
□ Freqüência de 10 rad/s 
□ Intervalo de temperatura 46 a 90°C
▣ Verificou-se o efeito da temperatura 
nos parâmetros:
□ G´ ( módulo elástico)
□ G* (módulo complexo)
□ δ (ângulo de fase)
□ G*/senδ
Ensaios Dinâmicos-Mecânicos 
Reômetro de cisalhamento 
dinâmico da Rheometrics
6.
Resultados e 
Discussões
Determinação da Viscosidade
Resultados de 135 e 150°C são 
semelhantes
LA: comportamento linear da 
viscosidade 
❏ fluido Newtoniano
LAs modificados: viscosidade 
depende da taxa de cisalhamento
❏ fluido não Newtoniano 
Alterações evidentes em taxas de 
cisalhamento baixas e 6% de EVA
Determinação da Viscosidade
▣ Viscosidade diminui com o 
aumento da temperatura;
▣ LAs modificados tem 
viscosidades mais elevadas; 
▣ A adição do polímero EVA 
aumenta a viscosidade; 
▣ A presença da cal e LCC 
reduz a viscosidade.
Gráfico de viscosidade versus temperatura
Características desejáveis aos revestimentos 
asfálticos, para que eles possam suportar o tráfego 
intenso e as mais variadas condições climáticas
Ensaios Dinâmicos-Mecânicos
Flexibilidade e Rigidez 
▣ Análise de 4 parâmetros em relação à temperatura:
□ Medidas de ângulo de fase: δ análise da elasticidade do ligante
□ Módulo complexo: G* análise da resistência à deformação / rigidez 
□ Parâmetro G*/senδ análise da deformação permanente
□ Módulo elástico recuperável: G’ análise da flexibilidade 
Efeito da presença de aditivos
Ensaios Dinâmicos-Mecânicos
Obtenção das medidas do 
ângulo de fase em função da 
temperatura;
Redução do ângulo de fase = 
maior elasticidade do ligante 
Gráfico do δ em função temperatura
Avaliação da ELasticidade do Ligante 
Ângulo de fase (δ): 0° < δ < 90° 
tan(δ)= G’’ / G’ 
δ = 0° corpo perfeitamente elástico
δ = 90° corpo perfeitamente viscoso 
Módulo complexo está 
relacionado à rigidez:
 G* = Rigidez = Resistência 
à deformação 
Ensaios Dinâmicos-Mecânicos
Gráfico do G* em função temperatura
Avaliação da RIgidez
Obtenção do módulo complexo 
em função da temperatura; Efeito da presença de aditivos
Aumento do módulo complexo = 
maior resistência à deformação 
Parâmetro G*/senδ:
Deformação permanente que 
ocorre ao longo da vida útil do 
pavimento 
Ensaios Dinâmicos-Mecânicos
Gráfico do G*/senδ em função temperatura
Análise da Deformação Permanente 
Obtenção do módulo 
complexo/sen ângulo de fase 
em função da temperatura;
Efeito da presença de aditivos
Aumento na resistência à 
deformação permanente quando 
modificado com EVA 6% 
Parâmetro G’
Associado à contribuição elástica 
ou ao armazenamento de energia
G’ = mais flexível o revestimento 
asfáltico 
Ensaios Dinâmicos-Mecânicos
Gráfico do G’ em função temperatura
Análise da Flexibilidade 
Obtenção do módulo elástico 
recuperável em função da 
temperatura;
Efeito da presença de aditivos
LA modificado com EVA 6% 
apresentou valores maiores para G’
7.
Conclusão
Conclusão
▣ LA original: comportamento Newtoniano x LA modificado: 
comportamento não Newtoniano; 
▣ Aumento da viscosidade do LA modificado em relação ao LA puro; 
▣ Valores de: 
□ Elasticidade
□ Módulo de rigidez
□ Deformação permanente 
□ Módulo elástico recuperável 
Asfalto modificado por EVA 6% foi o que 
apresentou o melhor desempenho 
Mostraram-se superiores para 
os LAs modificados pela adição 
de EVA, LCC ou CAL 
8.
Críticas
Críticas
▣ Discussão superficial dos resultados:
□ Autores apresentam os resultados e escrevem o que 
determinado comportamento da propriedade reológica 
significa. Porém, não apresentam o porquê de tal 
comportamento ser observado; 
□ Não explicam o porquê da adição da CAL e do LCC 
apresentarem propriedades inferiores em relação a adição do 
EVA; 
□ Autores poderiam ter utilizado as equações reológicas para 
fundamentar suas explicações.
9.
Referências
Referências 
▣ Ana Ellen V. de Alencar, Raquel M. Bringel, Daniel R. do Nascimento, Jorge B. Soares, 
Sandra de A. Soares. Efeito da Presença de Aditivos nas Propriedades Reológicas do 
Ligante Asfáltico Modificado por EVA. Copyright 2006, Instituto Brasileiro de 
Petróleo e Gás - IBP.
▣ Reologia de asfaltos brasilerios puros e modificados por SBS. Disponível 
em:<http://home.ufam.edu.br/berti/reologia/011-Viscoelasticidade/Lucena%20et%20a
l.pdf>. Acesso em: 04 de Junho de 2017.
▣ Reologia de Fluidos Complexos. Disponível em: 
<https://run.unl.pt/bitstream/10362/10657/1/Pereira_2010.pdf>. Acesso em: 04 de 
Junho de 2017.
▣ Caracterização reológica de um material elasto viscoplástico. Disponível em: 
<http://www.puc-rio.br/pibic/relatorio_resumo2013/relatorios_pdf/ctc/MEC/MEC-Ricar
do%20Teixeira%20Leite.pdf>. Acesso em: 04 de Junho de 2017.
http://home.ufam.edu.br/berti/reologia/011-Viscoelasticidade/Lucena%20et%20al.pdf
http://home.ufam.edu.br/berti/reologia/011-Viscoelasticidade/Lucena%20et%20al.pdfhttp://home.ufam.edu.br/berti/reologia/011-Viscoelasticidade/Lucena%20et%20al.pdf
https://run.unl.pt/bitstream/10362/10657/1/Pereira_2010.pdf
http://www.puc-rio.br/pibic/relatorio_resumo2013/relatorios_pdf/ctc/MEC/MEC-Ricardo%20Teixeira%20Leite.pdf
http://www.puc-rio.br/pibic/relatorio_resumo2013/relatorios_pdf/ctc/MEC/MEC-Ricardo%20Teixeira%20Leite.pdf
http://www.puc-rio.br/pibic/relatorio_resumo2013/relatorios_pdf/ctc/MEC/MEC-Ricardo%20Teixeira%20Leite.pdf
Obrigado!
Alguma dúvida?
Reologia dos Materiais 2017