Avaliação do comportamento mecânico de misturas asfálticas recicladas a quente com diferentes teores de RAP e uso de asfalto borracha

Abstract

A reciclagem de misturas asfálticas tem se consolidado como uma prática sustentável na pavimentação rodoviária, proporcionando a redução do consumo de recursos naturais, a minimização de resíduos e a mitigação dos impactos ambientais. Nesse contexto, esta pesquisa teve como objetivo avaliar o comportamento mecânico de misturas asfálticas recicladas a quente, incorporando teores de 15%, 25% e 35% de Reclaimed Asphalt Pavement (RAP), associadas ao uso de asfalto modificado por borracha (AB-08). O RAP utilizado foi coletado no km 76 da BR-470, em Santa Catarina, e continha ligante residual CAP 50/70. Como agregado virgem, empregou-se gnaisse proveniente de uma pedreira localizada no município de Gaspar/SC. As misturas foram dosadas conforme a metodologia Marshall, atendendo integralmente aos parâmetros volumétricos e de dosagem estabelecidos por normativas técnicas. A pesquisa analisou aspectos como deformação permanente, fadiga, rigidez e ativação do ligante envelhecido presente no RAP, considerando a influência da temperatura de usinagem e do grau de ativação. Para isso, foram realizados ensaios de resistência à tração por compressão diametral (RT), módulo de resiliência (MR), módulo dinâmico (MD), deformação permanente Flow Number (FN), fadiga (FA) e dano por umidade induzida (DUI), além da caracterização física do RAP. Os resultados demonstraram que o aumento do teor de RAP elevou a rigidez das misturas, conforme indicado pelos ensaios de módulo de resiliência (MR) e módulo dinâmico (MD). A mistura com 25% de RAP apresentou o melhor desempenho em relação à deformação permanente, superando a mistura de referência (M0). Quanto à fadiga, todas as misturas atenderam aos critérios da Classe 4 do Método de Dimensionamento Nacional (MeDiNa), evidenciando alta resistência a esforços cíclicos. No ensaio de dano por umidade induzida, todas as formulações permaneceram dentro dos limites normativos, demonstrando baixa susceptibilidade à ação da água. O uso de asfalto borracha favoreceu a ativação do ligante envelhecido, promovendo maior homogeneização da mistura e aprimorando seu desempenho mecânico. Destacou-se a temperatura de usinagem de 180°C, que resultou em um maior grau de ativação do RAP. Em termos de desempenho global, a mistura M35 apresentou um Flow Number (FN) superior a 2.000 ciclos e enquadramento na Classe 4 de fadiga, indicando bom desempenho à deformação permanente e fadiga, características desejáveis para pavimentos submetidos a condições de tráfego intenso. Do ponto de vista de redução de custos, a mistura M35 proporcionou uma redução de 31% no consumo de ligante asfáltico virgem e de 33% no uso de agregados virgens, representando uma economia significativa de insumos. Por fim, a pesquisa confirmou que misturas asfálticas recicladas com RAP, em associação com ligante virgem modificado por borracha, podem apresentar desempenho equivalente ou superior ao de misturas convencionais, elaboradas exclusivamente com materiais virgens. Além disso, essa tecnologia contribui para a redução da extração de recursos naturais, a minimização de resíduos e a promoção de práticas sustentáveis na pavimentação rodoviária, alinhando-se às demandas contemporâneas por infraestrutura mais eficiente e ambientalmente responsável.

Abstract: Recycling asphalt mixtures has been increasingly recognized as a sustainable practice in road pavement engineering, reducing natural resource consumption, minimizing waste, and mitigating environmental impacts. This study evaluated the mechanical behaviour of hot-recycled asphalt mixtures incorporating 15%, 25%, and 35% of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) combined with asphalt rubber (AB-08). The RAP used in this study was sourced from km 76 of BR-470 in Santa Catarina and contained residual CAP 50/70 binder. Virgin aggregates consisted of gneiss obtained from a quarry in Gaspar/SC. The mixtures were designed following the Marshall methodology, fully complying with volumetric and mixed design parameters established by technical standards. This research investigated key properties such as rutting resistance, fatigue resistance, stiffness, and the activation degree of the aged binder within RAP, considering the influence of production temperature and activation level. To achieve this, laboratory tests were conducted, including Indirect Tensile Strength (ITS), Resilient Modulus (MR), Dynamic Modulus (DM), Flow Number (FN) for rutting performance, Fatigue (FA), and Moisture-Induced Damage (MID), in addition to the physical characterization of RAP. The results proved that increasing RAP content led to higher mixture stiffness, as confirmed by the Resilient Modulus (MR) and Dynamic Modulus (DM) tests. The mixture containing 25% RAP exhibited the best rutting resistance performance, surpassing the reference mixture (M0). Regarding fatigue behaviour, all mixtures met the criteria for Class 4 of the National Pavement Design Method (MeDiNa), indicating high resistance to cyclic loading. All formulations remained within regulatory limits in the moisture-induced damage test, demonstrating low susceptibility to water damage. The use of rubber-modified asphalt facilitated the activation of the aged binder, promoting greater homogenization of the mixture and enhancing its overall mechanical performance. A production temperature of 180°C was particularly noteworthy, resulting in a higher degree of RAP binder activation. Regarding overall performance, the M35 mixture exhibited a Flow Number (FN) exceeding 2,000 cycles. It was classified in Fatigue Class 4, demonstrating excellent resistance to rutting and fatigue?critical characteristics for pavements subjected to heavy traffic conditions. From an economic perspective, the M35 mixture achieved a 31% reduction in virgin asphalt binder consumption and a 33% decrease in virgin aggregate usage, representing significant material cost savings. Ultimately, this study confirmed that recycled asphalt mixtures incorporating RAP, in conjunction with rubber-modified virgin binder, can achieve mechanical performance equivalent to or superior to conventional mixtures composed entirely of virgin materials. Additionally, this technology reduces natural resource extraction, minimizes waste generation, and promotes sustainable practices in road pavement engineering, aligning with contemporary demands for more efficient and environmentally responsible infrastructure.