RHEOLOGICAL INVESTIGATION OF ASPHALT BINDER MODIFIED WITH SOYBEAN OIL SLUDGE
DOI:
10.31413/nat.v11i2.15566Palavras-chave:
recycled mixtures, rejuvenating agent, viscosity, wasteResumo
The utilization of alternative materials to asphalt binder in pavement aims to diminish the consumption of natural resources and energy, and in some cases, enhance pavement performance. This study thus examined the effects on physical and rheological properties of asphalt binder with 50/70 penetration, modified by soybean oil sludge at percentages of 1%, 3%, 5%, 7%, and 9% by binder weight. This modification was aimed at reducing viscosity for application in recycled asphalt mixtures. The asphalt binder was assessed through rotational viscosity tests, Performance Grade (PG), and Multiple Stress Creep Recovery in natura sludge and post-drying process. Results indicated that adding sludge led to increased viscosity in the asphalt binder. The modifier also couldn't lower the PG temperature of the pure binder. The modified binders exhibited greater susceptibility to permanent deformation, except for adding in natura sludge at 9% content. Consequently, soybean oil sludge didn't act as a viscosity-reducing material and thus didn't exhibit a rejuvenating effect for use in recycled asphalt mixtures.
Keywords: recycled mixtures; rejuvenating agent; viscosity; waste.
Investigação reológica do ligante asfáltico modificado com a borra do óleo de soja
RESUMO: A utilização de materiais alternativos ao ligante asfáltico na pavimentação tem por finalidade reduzir o consumo de recursos naturais, de energia e, em alguns casos, melhorar o desempenho do pavimento. Assim, este trabalho investigou os efeitos nas propriedades físicas e reológicas do ligante asfáltico com penetração 50/70 modificado pela borra do óleo de soja nos teores de 1%, 3%, 5%, 7% e 9% por peso do ligante, empregada como o objetivo de reduzir a viscosidade para o uso em misturas asfálticas recicladas. O ligante asfáltico foi avaliado por meio de testes de viscosidade rotacional, performance grade (PG) e Multiple Stress Creep Recovery, modificado com a borra in natura e após processo de secagem. Os resultados apontaram que a adição da borra gerou um ganho de viscosidade ao ligante asfáltico. O modificador também não foi capaz de reduzir a temperatura de PG do ligante puro. Os ligantes modificados se apresentaram mais suscetíveis à deformação permanente, com exceção da adição da borra in natura no teor de 9%. Assim, a borra de óleo de soja não se configurou como um material redutor de viscosidade, e com isso, não demonstrou um efeito rejuvenescedor para uso em misturas asfálticas recicladas.
Palavras-chave: agente rejuvenescedor; misturas recicladas; viscosidade; resíduos.
Referências
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D2872: Standard Test Method for Effect of Heat and Air on a Moving Film of Asphalt (Rolling Thin-Film Oven Test). Estados Unidos, 2019.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D4402: Standard Test Method for Viscosity Determination of Asphalt at Elevated Temperatures Using a Rotational Viscometer. Estados Unidos, 2015.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D6373: Standard Specification for Performance-Graded Asphalt Binder. Estados Unidos, 2021.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D7405: Standard Test Method for Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR) of Asphalt Binder Using a Dynamic Shear Rheometer. Estados Unidos, 2020.
AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION. AASHTO M320: Standard specification for performance-graded asphalt binder, Washington, D.C., AASHTO, 2021.
ARAÚJO, A. M. Borra de óleo de soja: caracterização físico-química e avaliação da potencialidade econômica. 79f. Monografia [Engenharia de Petróleo] - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
AURANGZEB, Q.; AL-QADI, I. L.; OZER, H.; YANG, R. Hybrid life cycle assessment for asphalt mixtures with high RAP content. Resources, Conservation and Recycling, v. 83, p. 77-86, 2014. http://dx.doi.org/10.1016/j.resconrec.2013.12.004.
BENACHIO, G. L. F., FREITAS, M. d. C. D., TAVARES, S. F. Circular economy in the construction industry: A systematic literature review. Journal of Cleaner Production, v. 260, e121046, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121046
FAXINA, A. L. Estudo da viabilidade técnica do uso do resíduo de óleo de xisto como óleo extensor em ligantes asfalto-borracha. 308f. Tese [Doutorado em Engenharia de Transportes] - Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006.
HE, M., TU, C., CAO, D.W., CHEN, Y.J. Comparative analysis of bio-binder properties derived from different sources. International Journal of Pavement Engineering, v. 20, p. 792-800, 2017. https://doi.org/10.1080/10298436.2017.1347434
LI, H.; ZHANG, F.; FENG, Z.; LI, W.; ZOU, X. Study on waste engine oil and waste cooking oil on performance improvement of aged asphalt and application in reclaimed asphalt mixture. Construction and Building Materials, v. 276, e122138, 2021. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.122138
MELO NETO, O. M. Viabilidade de misturas asfálticas recicladas com ácido graxo da borra do óleo de soja. 120f. Dissertação [Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental] - Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, 2022.
MELO NETO, O. M.; SILVA, I. M.; LUCENA, L. C. D. F. L.; LUCENA, L. D. F. L.; MENDONÇA, A. M. G. D.; DE LIMA, R. K. B. Physical and rheological study of asphalt binders with soybean oil sludge and soybean oil sludge fatty acid. Waste and Biomass Valorization, v. 14, p. 1945-1967, 2022a. https://doi.org/10.1007/s12649-022-01951-2
MELO NETO, O. M.; MENDONÇA, A. M. G. D.; RODRIGUES, J. K. G.; LIMA, R. K. B.; SILVANI, C.; SILVA, I. M. Rheological study of asphalt binder modified by cotton and copaiba oils. Revista Cubana de Ingeniería, v. 13, n. 1, e315, 2022(b).
MENDONÇA, A. M. G. D.; NETO, O. D. M. M.; RODRIGUES, J. K. G.; DE SOUSA DANTAS, I.; SILVA, I. M.; COSTA, D. B.; DE LIMA, R. K. B. Análise física-reológica de ligantes asfálticos modificados com óleo de algodão refinado para uso em misturas asfálticas mornas. Revista Cubana de Ingeniería, v. 13, n. 2, p. 1-12, 2022.
PORTUGAL, A. C. X. Avaliação reológica de cimentos asfálticos de petróleo modificados com óleo de soja e de milho. 126f. Dissertação [Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental)] - Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, 2016.
SANTOS, F.; FAXINA, A. Estudo da incorporação de bio-óleos à base de soja como agentes rejuvenescedores de ligantes asfálticos. In: CONGRESSO DE PESQUISA E ENSINO EM TRANSPORTE DA ANPET, 33. Anais... Balneário Camboriú: ANPET, 2019. 4p. Disponível em: http://www.anpet.org.br/anais/documentos/2019/Infraestrutura/Materiais%20e%20Tecnologias%20Ambientais%20III/1_604_RT.pdf
SEIDEL, J. C.; HADDOCK, J. E. Rheological characterization of asphalt binders modified with soybean fatty acids. Construction and Building Materials, v. 53, p. 324-332, 2014. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.11.087
SILVA, C. C. V. P. D.; MELO NETO, O. D. M.; RODRIGUES, J. K. G.; MENDONÇA, A. M. G. D.; ARRUDA, S. M.; LIMA, R. K. B. D. Evaluation of the rheological effect of asphalt binder modification using Linum usitatissimum oil. Matéria, v. 27, n. 3, p. 1-12, 2022. https://doi.org/10.1590/1517-7076-RMAT-2022-0138.
SILVA, H. M.; OLIVEIRA, J. R.; JESUS, C. M. Are totally recycled hot mix asphalts a sustainable alternative for road paving? Resources, Conservation and Recycling, v. 60, p. 38-48, 2012. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2011.11.013.
SOUZA, J. L. S. Estudo das propriedades mecânicas de misturas asfálticas com cimento asfáltico de petróleo modificado com óleo de mamona. 101f. Dissertação [Mestrado em Engenharia Civil] - Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, 2012.
SUN, D.; SUN, G.; DU, Y.; ZHU, X.; LU, T.; PANG, Q.; SHI, S.; DAI, Z. Evaluation of optimized bio-asphalt containing high content waste cooking oil residues. Fuel, n. 202, p. 529-540, 2017. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.04.069.
SWERN, D. Refining and Bleaching. In: SWERN, D. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products. 4 ed. New York: J. Wiley and Sons, v. 2, 1982. p. 253-314.
ZARGAR, M.; AHMADINIA, E.; ASLI, H.; KARIM, M. R. Investigation of the possibility of using waste cooking oil as a rejuvenating agent for aged bitumen. Journal of Hazardous Materials, v. 233, p. 254-258, 2012. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.06.021
ZHANG, J.; LIU, S.; YAO, Z.; WU, S.; JIANG, H.; LIANG, M.; QIAO, Y. Environmental aspects and pavement properties of red mud waste as the replacement of mineral filler in asphalt mixture. Construction and Building Materials, v. 180, p. 605-613, 2018. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.268
YAN, K.; LAN, H.; DUAN, Z.; LIU, W.; YOU, L.; WU, S.; MILIJKOVIC, M. Mechanical performance of asphalt rejuvenated with various vegetable oils. Construction and Building Materials, v. 293, n. 1, e123485, 2021. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123485
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2023 Nativa
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Direitos Autorais para artigos publicados nesta revista são do autor, com direitos de primeira publicação para a revista. Em virtude de a aparecerem nesta revista de acesso público, os artigos são de uso gratuito, com atribuições próprias, em aplicações educacionais e não-comerciais.
A artigos publicados nessa revista, podem ser reproduzidos parcialmente ou utilizados como referência por outros autores, desde que seja cita a fonte, ou seja, a Revista Nativa.
Copyright for articles published in this journal are the authors, with first publication rights granted to the journal. The journal shows open access, and articles are free to use, with proper attribution, in educational and non-commercial.
The articles published in this journal may be reproduced in part or used as a reference by other authors, provided that the source is quoted.
