Avaliação comparativa do desempenho de misturas asfálticas do tipo BBSG com a incorporação de fibra de sisal

Abstract

O objetivo deste trabalho é avaliar as propriedades físicas e os parâmetros de dosagem de misturas asfálticas densas do tipo Béton Bitumineux Semi Grenus (BBSG) para utilização como camada de rolamento em estruturas de pavimento, a partir da incorporação de fibra vegetal de sisal. Para tanto, a curva granulométrica foi concebida utilizando as equações de Füller-Talbot, com granulares provenientes de rocha matriz de maciço gnáissico pertencente à jazida situada em Joinville/SC. O ligante betuminoso utilizado foi o Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) 30/45, em sua forma pura. Para a campanha experimental, a metodologia Marshall foi utilizada e compreendeu oito teores de ligante, a saber: 4,22 %, 4,54 %, 4,70 %, 4,86 %, 5,18 %, 5,50 %, 5,82 % e 6,14 %, considerando dois teores distintos de fibra de sisal (0,3 % e 0,5 %) dispostas em fios com comprimento de 15,0 mm. A caracterização da referida fibra foi procedida a partir de análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria por fluorescência de Raios-X (FRX), difratometria de Raios-X (DRX), termogravimetria (TGA) e calorimetria diferencial (DSC), e espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR). Complementarmente à metodologia Marshall, foram realizadas avaliações quanto à resistência à tração indireta e à ação deletéria da água no ensaio de Duriez a 18 ºC. As análises se deram de forma comparativa a uma mistura asfáltica BBSG de referência, sem a incorporação de fibra de sisal. Os resultados obtidos indicaram que a adição da referida fibra às misturas asfálticas acarreta o aumento do teor de ligante betuminoso nas dosagens, devido à retenção nas tramas de concentração fibrilar e, consequente redução da resistência mecânica, em razão do aumento do volume de vazios internos, formando áreas sem contato efetivo das partículas granulares, fato que prejudica o intertravamento da matriz pétrea.

The main aim of this research is to evaluate the physical properties and the dosage parameters of dense asphalt mix so-called Béton Bitumineux Semi Grenus (BBSG) for being used as a surface layer in pavement structures, taking into account the addition of sisal fiber. The granulometric gradation was conceived based on Füller-Talbot’s equations, with granular fractions provided by a gneissic quarry nearby Joinville/SC. The asphalt binder considered is classified by penetration as 30/45, in its pure form. For carrying out the experimental campaign they were selected eight distinct dosage contents of asphalt binder, such as 4,22 %, 4,54 %, 4,70 %, 4,86 %, 5,18 %, 5,50 %, 5,82 % e 6,14 %, comprising two formulations with 0,3 % and 0,5 % of sisal fiber incorporation, available in 15,0 mm length wires. The characterization of the aforementioned fiber was performed through scanning electron microscopy (SEM), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analyses. In addition to the Marshall methodology, they were evaluated for indirect tensile strength and resistance to water action in the Duriez test at 18 ºC. The results obtained were compared to a reference BBSG asphalt mixture without the incorporation of sisal fiber. The results indicated that adding sisal fiber to the BBSG asphalt mixture not only increases the bituminous binder content but also reduces its mechanical strength. This is because the fiber increases the void content, interferes with the contact between granular particles, and absorbs part of the bituminous binder, leading to a loss in film thickness.