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dc.contributor.advisorMuiambo, Hermínio Francisco-
dc.contributor.authorTamele Júnior, Lucas Filipe-
dc.date.accessioned2022-08-31T06:43:37Z-
dc.date.issued2022-06-
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.uem.mz/handle258/696-
dc.description.abstractAsphalt binders play an essential role in the performance and properties of asphalt mixtures. The increase in heavy loads, greater traffic volume, and high tire pressure, combined with a substantial variation in daily and seasonal temperatures, are the main responsible for the failure of asphalt pavements. To avoid or mitigate these failures, the present research proposes the use of thermoplastic polymers, the High-Density Polyethylene (HDPE) and Linear Low-Density Polyethylene (LLDPE) and nanoclay Dellite 43B for modification of asphalt in order to improve its rheological and thermal properties. The nanocomposites were prepared using the solution intercalation method in a high shear mixer for a mixing time of 1.5 h, at 180 °C and 5000 rpm. Several test methods were carried out on the binders, including penetration, softening point, ductility at 25 °C, viscosity at 165 °C, short-term aging in a rotational thin-film oven test (RTFOT), thermogravimetric analysis (TGA), and decomposition kinetics by the Coats-Redfern method. In addition, the penetration, softening point and viscosity at 165 °C results, were used for the determination of the optimal formulation using orthogonal Taguchi design with 2 factors and 2 test levels. The addition of Dellite 43B improved the rheological and thermal properties of neat asphalt and HDPE/LLDPE-modified asphalt. The results of the physical characterization showed decrease in penetration and ductility, increase in softening point, thermal susceptibility and viscosity. On the other hand, the durability characterization of asphalt binders showed that the addition of nanoclay prevents the diffusion of oxygen molecules and heat through neat asphalt and polymer modified asphalt matrix, therefore the triple binders showed lower weight variation, lower viscosity aging index and higher ductility retention after RTFO tests. The thermal analysis showed that nanocomposites have greater stability at higher temperatures by exhibiting higher amounts of residue and improved initial and final decomposition temperatures. In this study, the optimized formulation has 3 wt.% of LLDPE and nanoclay by weight of asphalt. All nanocomposites binders are a suitable solution for paving roads in countries experiencing high temperatures combined with long periods of heavy rain.en_US
dc.description.sponsorshipFundo para a Investigação Aplicada e Multissectorialen_US
dc.language.isoporen_US
dc.rightsopenAcessen_US
dc.subjectAsfaltoen_US
dc.subjectNanoargila dellite 43Ben_US
dc.subjectHDPEen_US
dc.subjectPropriedades reológicasen_US
dc.subjectLLDPEen_US
dc.subjectPropriedades térmicasen_US
dc.titleAvaliação do efeito da adição da Nanoargila Dellite 43B sobre as propriedades termoreológicas do asfalto modificado por polímeroen_US
dc.typethesisen_US
dc.description.embargo2022-08-25-
dc.description.resumoOs ligantes asfálticos desempenham um papel essencial no desempenho e propriedades das misturas asfálticas. O aumento de cargas pesadas, maior volume de tráfego e alta pressão dos pneus, combinados com uma variação substancial das temperaturas diárias e sazonais, são os principais responsáveis pela falha dos pavimentos asfálticos. Para evitar ou mitigar estas falhas, a presente investigação propõe a utilização de polímeros termoplásticos, o polietileno de alta densidade (HDPE) e polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) e nanoargila Dellite 43B para modificação do asfalto, a fim de melhorar as suas propriedades reológicas e térmicas. Os nanocompósitos foram preparados pelo método de intercalação de soluções num misturador de alto cisalhamento durante um tempo de mistura de 1.5 h, a 180 °C e 5000 rpm. As amostras foram analisadas quantos aos ensaios de penetração, ponto de amolecimento, ductilidade a 25 °C, viscosidade a 165 °C, envelhecimento a curto prazo em uma estufa de película delgada rotacional (RTFO), análise termogravimétrica (TGA) e cinética de decomposição pelo método de Coats– Redfern. Além disso, os ensaios de penetração, ponto de amolecimento e viscosidade a 165 °C, foram usados como respostas para a determinação da fórmula óptima através de desenho ortogonal de Taguchi com 2 factores e 2 níveis de teste. A adição da nanoargila Dellite 43B melhorou as propriedades reológicas e térmicas do asfalto puro bem como do asfalto modificado pelos polímeros HDPE ou LLDPE. Os resultados da caracterização física mostraram diminuição da penetração e ductilidade, aumento do ponto de amolecimento, susceptibilidade térmica e viscosidade. Por outro lado, a caracterização da durabilidade dos ligantes asfálticos mostrou que a adição da nanoargila evita a propagação de moléculas e calor na matriz do asfalto puro e asfalto modificado por polímero, pois os nano-ligantes apresentaram menor variação de massa, menor índice de envelhecimento e maior retenção da ductilidade após testes de RTFOT. A análise térmica mostrou que nanocompósitos têm maior estabilidade a temperaturas mais elevadas, ao exibirem maiores quantidades de resíduos e melhorarem as temperaturas de decomposição inicial e final. Neste estudo, a fórmula optimizada possui 3 % em massa do asfalto de LLDPE e nanoargila. Todos os ligantes preparados apresentam-se como uma solução adequada para a pavimentação de estradas em países que experimentam temperaturas elevadas combinadas com longos períodos de chuva intensa.en_US
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