Desenvolvimento de mistura asfáltica modificada com o uso de látex de borracha natural e avaliação do seu comportamento mecânico e reológico

Abstract

A inserção de látex de borracha natural no ligante asfáltico tem potencial para ser um biomodificador eficaz no desempenho mecânico e reológico das misturas asfálticas. Nesse viés, este estudo buscou desenvolver uma mistura asfáltica densa modificada com látex de borracha natural, com propriedades reológicas e mecânicas superiores a uma matriz convencional formulada a partir de ligante asfáltico 50/70. Para isso, foram produzidos e investigados compósitos asfálticos com 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12% e 15% de látex incorporados em peso no ligante base. As propriedades empíricas, mecânicas e reológicas do ligante de referência e dos compósitos foram determinadas nesta pesquisa. O teor de 12% de látex adicionado no ligante asfáltico 50/70 foi considerado como ideal, com base em parâmetros reológicos, principalmente, considerando os resultados do ensaio de fluência e recuperação sob tensões múltiplas (MSCR). Por conseguinte, uma mistura asfáltica modificada com o compósito asfalto-látex (12% de látex) foi produzida e comparada com uma mistura de referência, em relação ao desempenho mecânico e reológico. Como resultados, constatou-se que o látex melhorou as propriedades gerais da matriz asfáltica, tanto para o ligante quanto para a mistura. A nível de ligante, os parâmetros reológicos indicaram que a adição de látex repercutiu em um ligante menos susceptível ao acúmulo de deformações irreversíveis em altas temperaturas e mais tolerante aos danos por fadiga em temperaturas intermediárias. Por fim, a nível de mistura asfáltica, a matriz produzida com asfalto-látex (12% de látex) apresentou comportamento superior à deformação permanente comparativamente a matriz convencional, houve redução de aproximadamente 42% no afundamento em trilha de roda com a adição do látex de borracha natural. Por fim, a incorporação do látex não prejudicou a resistência à fadiga da mistura asfáltica, melhorando ligeiramente o comportamento do material. Conclui-se que a incorporação de 12% de látex no ligante asfáltico 50/70 e, consequentemente, na mistura asfáltica, melhorou efetivamente o desempenho mecânico e reológico do material, sendo este o teor de incorporação indicado para o ligante asfáltico base com classificação 50/70. Recomenda-se, para pesquisas futuras, avaliar a mistura asfáltica desenvolvida em segmentos experimentais de campo, visando observar o seu desempenho na camada de rolamento do pavimento sob ação do tráfego e das condições climática.

Abstract: The insertion of natural rubber latex in the asphalt binder has the potential to be an effective biomodifier in the mechanical and rheological performance of asphalt mixtures. In this context, this study sought to develop a dense asphalt mixture modified with natural rubber latex, with rheological and mechanical properties superior to a conventional matrix formulated from a 50/70 asphalt binder. For this, asphalt composites with 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12% and 15% of latex incorporated by weight in the base binder were produced and investigated. The empirical, mechanical and rheological properties of the reference binder and the composites were determined in this research. The content of 12% latex added to the 50/70 asphalt binder was considered ideal, based on rheological parameters, mainly considering the results of the Multiple Stress Creep and Recovery Test (MSCR). Therefore, an asphalt mix modified with the asphalt-latex composite (12% latex) was produced and was compared with a reference mix, regarding mechanical and rheological performance. As a result, it was found that the latex improved the general properties of the asphalt matrix, both for the binder and for the mixture. At the binder level, the rheological parameters indicated that the addition of latex resulted in a binder less susceptible to the accumulation of irreversible deformations at high temperatures and more tolerant to fatigue damage at intermediate temperatures. Finally, in terms of asphalt mix, the matrix produced with asphalt-latex (12% latex) showed a superior behavior in permanent deformation compared to the conventional matrix, there was a reduction of approximately 42% in sinking in wheel tracks with the addition of natural rubber latex. Finally, the incorporation of latex did not affect the fatigue strength of the asphalt mixture, slightly improving the behavior of the material. It is concluded that the incorporation of 12% of latex in the 50/70 asphalt binder and, consequently, in the asphalt mixture, effectively improved the mechanical and rheological performance of the material, being this the incorporation content indicated for the base asphalt binder with classification 50/70. It is recommended for future research to evaluate the asphalt mix developed in experimental field segments, aiming to observe its performance in the pavement's running layer under the action of traffic and climatic conditions.