O documento descreve um estudo que preparou e caracterizou nanocompósitos de asfalto modificado com polímeros (HDPE e LLDPE) e nanoargila. Foram realizados ensaios de penetração, ponto de amolecimento, viscosidade, ductilidade e termogravimetria para avaliar as propriedades dos compósitos. Os resultados indicaram que a adição de polímeros e nanoargila melhorou as propriedades reológicas e térmicas do asfalto.

1. 1
XI Conferência Científica 2020
Investigação, Extensão e Inovação para o Desenvolvimento
Sustentável - UEM Celebrando Eduardo Mondlane
Avaliação do comportamento térmico do asfalto modificado por
polímeros (HDPE e LLDPE) e nanoargila Dellite 43B
Lucas Filipe Tamele Júnior1, Hermínio Francisco Muiambo1, e Giovanna G. Buonocore2
1Faculdade de Ciências, Universidade Eduardo Mondlane, Moçambique
2Institute of Polymers, Composites and Biomaterials (IPCB) – National Research Council, Itália
Correspondência: tamelejrlucas@gmail.com
Maputo, 22 de Setembro 2021

2. 2
1. Introdução
• Físicas e Reológicas;
• Adesivas e Impermeabilidade;
O asfalto é ligante
utilizado na
pavimentação
• Fadiga;
• Rachaduras térmicas;
As principais anomalias
do asfalto
• ↓ T craqueamento térmico;
• ↑ T sofre deformação permanente;
O asfalto é influenciado
pela temperatura

3. 3
A modificação do asfalto é frequentemente necessária para melhorar
as propriedades.
1. Introdução
 Polímeros
 Agentes anti-tiras,
 Agentes oxidantes,
 Agentes
antioxidantes,
 Borracha reciclada,
 Fibras
PMA
•Rachaduras
•Craqueamento
•Fadiga
• ↓ susceptibilidade térmica
Matriz PMA
•Polímero 3-7 % em peso
•Problemas de incompatibilidade
Asfalto + polímero

4. 4
1. Introdução
Para superar a os problemas de
separação de fases durante o
tempo de vida do PMA, tem-se
utilizado:
NPMA
• Propriedades termoreológicas
melhoradas
• Propriedades mecânicas melhoradas
Matriz
NPMA
• A combinação da nanoargila e
polímero tem efeito sinergético
 Funcionalização; Nanomateriais
 Agentes oxidantes e antioxidantes,
 Minerais de argila e Bio-óleos e
biopolímeros

5. 5
O estudo teve como objectivo principal preparar e caracterizar o comportamento
de nanocompósitos de asfalto, polietileno de alta densidade (HDPE) e polietileno
linear de baixa densidade (LLDPE) nanoargila Dellite 43B. Foram propostos os
seguintes objectivos específicos:
2. Objectivos
 Preparar os nanocompósitos de asfalto-HDPE/LLDPE- nanoargila
 Caracterizar os compósitos ternários de asfalto-HDPE/LLDPE-
montmorilonite através de ensaios convencionais, reológicos,
envelhecimento (RTFOT) e termogravimétricos (TGA);

6. 6
3. Materiais e métodos
Ligante
asfáltico
Asfalto modificado (PMA)
com 3% LLDPE e/ou HDPE
Asfalto modificado por
nanoargila (NMA) com 3%
de Dellite 43B
NPMA com 2% e 3%
de Dellite 43B
Não modificado
Condições inalteradas Envelhecimento curto
 Ensaios reológicos
convencionais;
 Ensaios de viscosidade;
 Ensaios de TGA;
 %Mudança de massa
 Índice de
envelhecimento
 Retenção de ductilidade
Compilação e
análises de dados

7. 7
3.1. Preparação das amostras
Asfalto puro
Aquecimento até 180 oC,
em recipiente de ferro
Misturador de cisalhamento,
30 min e 180 oC, 5000 rpm
HDPE/LLDPE
Análises
Análises
Misturador de cisalhamento,
30 min e 180 oC, 5000 rpm
Dellite 43B
Nanocompósito de
Asfalto/HDPE/LLDPE/OMMT

8. 3.1. Preparação das amostras
Mistura Código
Asfalto não modificado Asfalto puro
Asfalto + 3% Nanoargila NMA
Asfalto + 3% de HDPE PMA 1
Asfalto + 3% de LLDPE PMA 2
Asfalto + 3% HDPE + 2% Nanoargila NPMA 1
Asfalto + 3% HDPE + 3% Nanoargila NPMA 2
Asfalto + 3% LLDPE + 2% Nanoargila NPMA 3

9. 3.1. Técnicas de análise:
Parâmetros de análises Método
Penetração ASTM D5-86
Temperatura de amolecimento ASTM D36
Ductilidade a 25 ˚C ASTM D113
Viscosidade 165 ˚C ASTM D7175 (DMA)
Estabilidade térmica das misturas TGA
Durabilidade (RTFOT) ASTM D2872

10. 10
4. Resultados e análise
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
Asfalto
puro
NMA PMA 1 PMA 2 NPMA 1 NPMA 2 NPMA 3 NPMA 4
Penetração,
dmm
Compósitos
4.1. Penetração e ponto de amolecimento
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
Asfalto
puro
NMA PMA 1 PMA 2 NPMA 1 NPMA 2 NPMA 3 NPMA 4
Ponto
de
amolecimento,
C
Compósitos
Penetraçã
o
Ponto de
amolecimento

11. 11
4.2. Índice de susceptibilidade térmica
-2,00
-1,60
-1,20
-0,80
-0,40
0,00
Indice
de
susceptibilidade
termica
Asfalto puro NMA PMA 1 PMA 2 NPMA 1 NPMA 2 NPMA 3 NPMA 4
𝐏𝐈 =
𝟓𝟎𝟎 𝐥𝐨𝐠 𝐏𝐞𝐧 + 𝟐𝟎𝐓𝐬 ℃ − 𝟏𝟗𝟓𝟏
𝟏𝟐𝟎 − 𝟓𝟎 𝐥𝐨𝐠 𝐏𝐞𝐧 + 𝐓𝐬 ℃
4. Resultados e análise

12. 12
4. Resultados e análise
4.3. Viscosidade e ductilidade
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
Asfalto
puro
NMA PMA 1 PMA 2 NPMA 1 NPMA 2 NPMA 3 NPMA 4
Ductilidade,
cm
Compósitos
Ductilidade a 25˚C
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
Asfalto
puro
NMA PMA 1 PMA 2 NPMA 1 NPMA 2 NPMA 3 NPMA 4
Viscosidade
a
165˚C,
Pa.s
Compósitos
Viscosidade a 165˚C

13. 13
4. Resultados e análise
4.4. Durabilidade (RTFOT)
% Mudança de massa apos
RTFOT
-0,25
-0,2
-0,15
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
RFTO
mudança
de
massa,
%
Asfalto puro
PMA 1 PMA 2
NMA NPMA 1 NPMA 2 NPMA 3 NPMA 4

14. 14
4. Resultados e análise
4.4. Durabilidade (RTFOT)
Índice de envelhecimento apos
RTFOT
0
10
20
30
40
50
Asfalto
puro
NMA PMA 1 PMA 2 NPMA 1 NPMA 2 NPMA 3 NPMA 4
VAI,
%
Compósitos
69,05
73,14
64,66
57,96
92,50
88,28
61,07
0
20
40
60
80
100
NMA PMA 1 PMA 2 NPMA 1 NPMA 2 NPMA 3 NPMA 4
retenção
da
ductilidade,
%
Compósitos
Retenção da ductilidade, %

15. 15
4. Resultados e análise
4.5. Análises termogravimétricas: HDPE
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
100 200 300 400 500 600
Weigth
loss,
%
Temperature, ˚C
Neat asphalt
PMA 1
NMA
NPMA 1
NPMA 2
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
100 200 300 400 500 600
DTG,
U.a
Temperature, ˚C
Neat asphalt
NMA
PMA 1
NPMA 1
NPMA 2

16. 16
4. Resultados e análise
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
100 200 300 400 500 600
Weight
loss,
%
Temperature, ˚C
Neat asphalt
PMA 2
NMA
NPMA 3
NPMA 4
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
100 200 300 400 500 600
DTG,
U.a
Temperature, ˚C
Neat aspahlt
NMA
PMA 2
NPMA 3
NPMA 4
4.5. Análises termogravimétricas: LLDPE

17. 17
4.5. Análises termogravimétricas
Amostra
T (oC) Residuo25-
600˚C (%)
Tdi Tdf T10% T50% Tmáx
Asfalto puro 358,57 514,66 375,97 442,04 449,38 15,42
NMA 382,35 517,37 385,23 449,38 453,06 16,07
PMA 1 374,21 515,04 383,31 445,71 450,34 12,45
PMA 2 378,68 515,23 378,68 447,63 454,01 13,67
NPMA 1 383,31 515,62 386,02 452,26 453,69 14,18
NPMA 2 371,34 508,28 381,52 449,23 454,01 16,98
NPMA 3 379,64 512,74 382,05 446,25 450,34 17,08
NPMA 4 382,98 518,33 384,26 450,73 454,32 18,35

18. Resultados
18
GN AN AG001 AG002A AG002B AG002E AG003 AG004
Quartzo 79.7 21.1 46.6 33.6 35.4 29.7 14.9 29.2
Microline 2.1 6.9 12.7 15.6 15.3 16 0.2 0.2
Caulinite 15.2 67.1 1.3 1.6 1.6 1.2 74.7 63.1
Moscovite 0.1 0.7 3.5 9.4 8.1 9.7 6.9 1.3
Gibsite 0 0 0 0 0 0 0.2 4.5
Plagióclase 1.2 1.6 20.5 29.3 29.8 31.9 2.6 1
Hornblende 0 0 2.8 2.3 2 4.1 0 0
Siderite 0 0.6 0.2 0.4 0.4 0.5 0.6 0.7
Esmectite 1.7 2.1 12.5 7.7 7.4 7 0 0
Tabela 1: composição mineralógica das amostras

19. Resultados
19

20. Resultados
20

21. Resultados
21
Figura 1: Termograma da argila de mutamba (amostra AN)
DTG

22. Resultados
22
-0,0695
-0,0595
-0,0495
-0,0395
-0,0295
-0,0195
-0,0095
0,0005
84
88
92
96
100
25 125 225 325 425 525 625 725
Massa
residual
relativa
,
%
Temperatura,º C
TGA %
DTG %/ ºC
Figura 2: Termograma da argila de Macupulane (amostra GN)

23. Resultados
23
Figura 3: Termograma da Cerâmica do Niassa (amostra AG004)
-0,199
-0,149
-0,099
-0,049
0,001
85
87
89
91
93
95
97
99
25 125 225 325 425 525 625 725
Massa
residual
relativa
%
Temperatura em º C
TGA %
DTG %/ ° C

24. Conclusões
Os riscos potenciais à saúde humana, devido a presença de
elementos traços nas arigilas de Inhambane, Gaza e Niassa,
carecem de um estudo profundo devido a presença de
chumbo,cadmio e arsenio em concentrações maiores.
 Os metais pesados têm sido considerados um grande risco
para a saúde humana, devido à sua toxicidade aguda e
crônica.
A toxicidade do metal pesado pode resultar em danos ou
redução da função do sistema nervoso central e mental
bem como níveis mais baixos de energia e pode causar
também danos à composição do sangue, pulmões, rins,
fígado e outros órgãos
24

25. 25
Muito Obrigado!