Desenvolvimento de revestimento antigelo, fotocatalítico e autolimpante para pavimentos flexíveis com o uso de nano e micromateriais

Abstract

Agências governamentais gastam uma grande quantia do orçamento para melhorar a segurança, a fim de reduzir os acidentes rodoviários. Revestimentos superhidrofóbicos sobre misturas betuminosas estão sendo estudados para proporcionar repelência rápida da água e também efeitos de autolimpeza. Essas novas capacidades, superhidrofóbicas e autolimpantes, podem ser uma solução para se ter estradas mais seguras, removendo a água rapidamente e também removendo a sujidade. Desta forma, evita-se a formação de gelo e a aderência entre o pavimento e o gelo é reduzida, sendo mais eficiente que os métodos convencionais de remoção de gelo. Em outro contexto, devido à sua capacidade de degradar poluentes orgânicos como óleos e gorduras adsorvidas, as superfícies fotocatalíticas também são consideradas autolimpantes. Esta característica é de grande importância na segurança viária por evitar derrapagens causadas pela presença desses compostos. Ainda, os setores de transporte e de atividades industriais são as principais fontes que contribuem para a emissão de poluentes como os óxidos de azoto NOx (principalmente NO e NO2) e compostos orgânicos voláteis, que estão entre os mais perigosos, aumentando o risco de problemas respiratórios sendo altamente desejável a redução destes poluentes. Nesse sentido, o processo de oxidação avançada baseado no uso de materiais semicondutores demonstra alta eficiência na purificação de ar. Nesta investigação, as misturas betuminosas foram funcionalizadas com politetrafluoretileno (PTFE), em microescala, e dióxido de titânio (TiO2), em nano escala. O método camada por camada (LBL) foi utilizado para aplicar a resina epóxi, de metacrilato ou de poliuretano de modo a aderir as partículas de PTFE e TiO2 à superfície do pavimento. Um programa de ensaios experimentais foi desenvolvido e conduzido para avaliar o efeito de diferentes fatores incluindo o tipo de mistura (AC 6 e AC 10), a concentração de partículas de PTFE e TiO2, taxa de aplicação e tipos de resinas, e com base nisso se definir o melhor revestimento. As misturas betuminosas funcionalizadas foram caracterizadas pelo ângulo de contato da água (WCA), observação da formação de gelo, eficiência fotocatalítica, ensaio da fita-cola, ensaio do pêndulo britânico, ensaio de resistência à adesão ao gelo e avaliação da macrotextura por laser. Pelos resultados obtidos, pode-se concluir que a aplicação desses materiais sobre as misturas betuminosas foi realizada com sucesso, alcançando ou melhorando as novas capacidades.

Government agencies spend a large amount of the budget to improve safety in order to reduce road accidents. Superhydrophobic coatings are being studied over asphalt mixtures in order to provide fast water repelling and also self-cleaning effects. These new capabilities, superhydrophobic and self-cleaning ones, can be a solution to have safer roads by removing the water quickly and also cleaning the dirt particles. In this way, the ice formation is avoided and the adhesion between the pavement and the ice is reduced, being more efficient than the conventional ice removal methods. In another context, due to its ability to degrade organic pollutants such as oils, photocatalytic surfaces are also considered selfcleaning. This feature is of great importance in road safety by avoiding skidding caused by the presence of these compounds. In addition, the transportation and industrial sectors are the main sources of emission of pollutants such as NOx (mainly NO and NO2) and volatile organic compounds, which are among the most dangerous, increasing the risk of respiratory problems. Having said that, the reduction of these pollutants is highly desirable. In this sense, the advanced oxidation process based on the use of semiconductor materials demonstrates high efficiency in air purification. In this research, asphalt mixtures were functionalized by Polytetrafluorethylene (PTFE), in microscale, and Titanium Dioxide (TiO2), in nanoscale, for this purpose. The layer-by-layer method (LBL) was used to apply the epoxy, methacrylate or the polyurethane resin in order to adhere the PTFE and the TiO2 particles to the pavement surface. A program of experimental tests was developed and conducted to evaluate the effect of different factors including the type of blend, PTFE and TiO2 particle concentration and its application rate and the resin type for the purpose of finding the best superhydrophobic coating. The functionalized asphalt mixtures were characterized by the Water Contact Angle (WCA), Icing Observation, Photocatalytic Efficiency, Scotch Tape Test, British Pendulum Test, Ice Adhesion Strength Test and Evaluation of Macrotexture using Laser. By the results, it can be concluded that the application of these nano/micromaterials over asphalt mixtures was carried out successfully, achieving or improving the new capabilities.