3.3.1. Infravermelho (IV)
A análise da composição química do CAP convencional e do CAP modificado com LCC foi feita através de espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR - em inglês Fourier Transform Infrared). Os espectros das amostras de CAP convencional e CAP modificado com 2% de LCC foram realizados no espectrômetro da Shimadzu® modelo FTIR – 8300 (Figura 3.4), na faixa de 400 a 4000cm-1, no módulo da reflectância total atenuada (ATR - em inglês Attenuated Total Reflectance).
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Figura 3.4 – Espectrômetro FTIR Shimadzu® modelo FTIR – 8300 usado neste estudo
3.3.2. Análise Termogravimétrica (TGA)
As curvas termogravimétricas das amostras de CAP convencional e modificado com LCC foram obtidas através do sistema Shimadzu® TGA-50 (Figura 3.5). Os experimentos foram realizados em atmosfera oxidativa (ar) e em atmosfera inerte (argônio) com fluxo de 50mL/min. Foram utilizadas 10mg das amostras aquecidas à razão de 10°C/min, na faixa de temperatura de 25 a 650°C.
Figura 3.5 – Sistema Shimadzu® TGA-50 utilizado neste estudo
3.3.3. Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)
As amostras de CAP convencional e modificado com LCC foram analisadas em um sistema Shimadzu® DSC-50 com fluxo de nitrogênio de 50mL/min (Figura 3.6). Utilizou-se aproximadamente 10mg dessas amostras pesadas em uma balança Mettler®. As amostras foram esfriadas até -90°C e depois aquecidas. Ao atingir a temperatura ambiente, as amostras foram aquecidas até 500°C a uma razão de 5°C/min.
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Figura 3.6 – Sistema Shimadzu® DSC-50 utilizado neste estudo
3.3.4. Estudo do Envelhecimento Oxidativo em Estufa de Filme Fino Rotativo
O ensaio em estufa de filme fino rotativo (Rolling Thin Film Oven Test - RTFOT) foi realizado conforme procedimento descrito pela ASTM D2872 (2004) (Figura 3.7). Através deste ensaio, busca-se simular mudanças nas propriedades do CAP que podem acontecer durante a usinagem. Este ensaio também pode ser utilizado para a determinação da variação de massa indicando, desta maneira, a volatilidade do CAP.
Figura 3.7 – Estufa RTFOT utilizada neste estudo
Para a realização deste ensaio, são utilizados recipientes de vidro que são pesados com aproximadamente 35g de amostra. As amostras são aquecidas a 163°C por um período de 85 minutos em atmosfera oxidativa. Em seguida, as amostras são resfriadas à temperatura ambiente e depois pesadas para a determinação da perda de massa.
3.3.5. Determinação da Viscosidade
A viscosidade absoluta do CAP convencional e modificado com LCC antes e após RTFOT foi determinada de acordo com o procedimento descrito pela ASTM D
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4402. As viscosidades foram analisadas nas seguintes temperaturas: 135°, 150° e 175°C através do viscosímetro Brookfield® modelo DVII+ conectado a um controlador de temperatura Thermosel® (Figura 3.8). A função deste controlador é medir a viscosidade indiretamente através do torque necessário para girar uma haste de prova metálica (spindle) imersa numa cubeta contendo CAP aquecido. Foi utilizada uma rotação de 20rpm e spindle de geometria 21para as amostras de CAP convencional e CAP + 2% LCC. Os dados de viscosidade adquiridos foram utilizados para o cálculo das Temperaturas de Usinagem e Compactação (TUC) conforme o método ASTM D2493 (2001). Realizando-se a viscosidade a 135ºC, antes e após o envelhecimento simulado via RTFOT, determinou-se o Índice de Envelhecimento (IE) que é demonstrado em função de uma relação entre as viscosidades do CAP convencional e modificado com LCC antes e após o envelhecimento via RTFOT.
Figura 3.8 – Viscosímetro Brookfield® modelo DVII+ utilizado neste estudo
3.3.6. Ensaios em Reômetro de Cisalhamento Dinâmico (DSR)
Estes ensaios foram realizados em reômetro de cisalhamento dinâmico modelo AR 2000® fabricado pela TA Instruments (Figura 3.9). As amostras de CAP convencional e CAP modificado com LCC foram preparadas em moldes de silicone com 1mm e 2mm de espessura e 25mm e 8mm de diâmetro, respectivamente. Estes ensaios foram realizados com a utilização da geometria de placas paralelas.
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Figura 3.9 – Reômetro de Cisalhamento Dinâmico (DSR) TA® AR 2000 utilizado neste estudo
Verificou-se o comportamento da relação entre o módulo dinâmico e o ângulo de fase em função da temperatura (ASTM D6373, 1999 e AASHTO TP5, 2004). Analisou-se o efeito da temperatura com relação aos seguintes parâmetros: G*, G’, G”, δ e tan δ de
0,01 a 10Hz, a altas temperaturas (10 a 65°C) e a baixas temperaturas (40 a -10°C). Os ensaios realizados a baixas temperaturas foram feitos acoplando-se ao reômetro um DEWAR modelo PV-60® contendo nitrogênio líquido. A partir dos resultados obtidos, construiu-se curvas mestras representadas horizontalmente em escala log-log, utilizando a temperatura de 25°C como temperatura de referência.
3.3.7. Ensaios em Reômetro de Fluência em Viga (BBR)
Utilizou-se o reômetro de fluência em viga (BBR – Bending Beam Rheometer, em inglês) do fabricante CANON® Instruments, para a caracterização do CAP a baixas temperaturas (Figura 3.10). Através deste ensaio, determinou-se o módulo de rigidez estático (S) e o logaritmo do módulo de relaxação (m), conforme o procedimento da ASTM D 6648. Esses parâmetros foram determinados a partir da resposta ao carregamento estático (creep) sobre uma vigota de CAP a baixas temperaturas.
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Figura 3.10 – Reômetro de Fluência em Viga (BBR) CANON® utilizado neste estudo
3.4. Agregados
3.4.1. Caracterização Química
Os agregados foram submetidos a uma caracterização química no Laboratório de Raio- X no Departamento de Física da UFC. Utilizou-se um espectrômetro de fluorescência de Raio-X, Rigaku® modelo ZSX Mini II com tubo de paládio (Figura 3.11). Realizou- se uma análise química semi-qualitativa (identificação dos elementos químicos presentes) e semi-quantitativa (identificação do teor de cada elemento). Para a realização desse ensaio foi necessário 1g da mistura de agregados passante na peneira N°200.
Figura 3.11 – Espectrômetro de fluorescência de Raio-X, do laboratório de Física da UFC, utilizado neste estudo
O espectrômetro de fluorescência de Raio-X é provido de uma fonte de radiação X ou radiação gama cuja energia elevada é capaz de provocar excitações nos átomos da amostra a ser analisada. A fonte de radiação emite fótons que são absorvidos pelos elétrons da amostra acarretando na mudança de uma camada eletrônica para outra
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camada superior. O espectro energético correspondente a essa mudança é único para cada elemento permitindo assim a identificação de cada elemento. Vale salientar que são identificados apenas os elementos químicos situados entre o flúor e o urânio (Antunes et al., 2010).
3.4.2. Caracterização dos Agregados com Relação à Angularidade, Esfericidade e Textura
A caracterização dos agregados com relação à angularidade, esfericidade e textura foi efetuada a partir da utilização do equipamento de obtenção e processamento de imagens Aggregate Imaging Measurement System (AIMS), PINE Instrument Company modelo AFA2A®. Utilizou-se o software AIMS SOFTWARE © 2003 para a aquisição e a análise dos resultados. O procedimento de caracterização do AIMS funciona para a análise de agregados graúdos (maiores do que 4,75mm) e de agregados miúdos (menores do que 4,75mm) (Tabela 3.5).
Tabela 3.5 – Série de peneiras adotadas pelo AIMS Peneira Malha da peneira (mm) Classificação quanto ao tamanho
1/2” 12,5 Graúdo 3/8” 9,5 4 4,75 8 2,36 Miúdo 16 1,18 30 0,60 50 0,30 100 0,15 200 0,075
O AIMS utiliza um método direto para a análise de propriedades de agregados graúdos e miúdos tendo como base a aquisição e o processamento de imagens em diferentes resoluções. A Figura 3.12 mostra as etapas referentes ao processo de utilização do AIMS.
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Configuração do software Equipamento pronto para o início do ensaio
Posicionamento das partículas de agregados Captura de imagens: agregados graúdos
Captura de imagens: agregados miúdos
Figura 3.12 – Etapas de utilização do AIMS neste estudo (PINE, 2010)