Efecto de la incorporación de fibras de cane bagasse en mezcla dosificación de asfalto por el método Superpave

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i13.20878

Palabras clave:

Rendimiento mecánico.; Rendimiento mecánico; Mezclas asfálticas; Residuos agrícolas; Superpave; Sustentabilidad.

Resumen

El bagazo de desecho de la industria azucarera contiene muchos materiales de fibras naturales y la aplicación de fibras naturales en mezclas asfálticas como SMA (Stone Matrix Asphalt) se ha convertido en una alternativa atractiva para la construcción de pavimentos flexibles. El objetivo de este estudio es evaluar el comportamiento mecánico de una mezcla asfáltica modificada mediante la incorporación de 0.3% de fibra de bagazo de caña de azúcar y con un tamaño de 20 mm. Para la realización de esta investigación, el ligante asfáltico utilizado se sometió a pruebas de penetración, punto de reblandecimiento y viscosidad rotacional, y los agregados se caracterizaron mediante pruebas específicas de masa, tamaño de partícula y absorción. La dosificación de Superpave se realizó para la producción de probetas a evaluar en los ensayos de resistencia a tracción por compresión diametral, módulo de resiliencia, estabilidad Marshall y pandeo. La mezcla de asfalto modificado mostró un mejor desempeño en todas las pruebas de resistencia evaluadas y el contenido de pandeo dentro de las especificaciones estándar. Por tanto, las fibras de bagazo de caña de azúcar, según esta investigación, demostraron ser una alternativa muy viable para las mezclas tipo SMA. La aplicación de este material en pavimentos asfálticos, además de mejorar algunas características esenciales, puede contribuir significativamente a reducir los impactos ambientales que genera la disposición inadecuada de estos residuos por los ingenios azucareros.

Citas

Abiola, O. S., Kupolati, W. K., Sadiku, E. R., & Ndambuki, J. M. (2014). Utilisation of natural fibre as modifier in bituminous mixes: A review. Construction and Building Materials, 54, 305-312. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.037

Agência Nacional de Petróleo. (2005). Resolução ANP Nº19, de 11 de julho de 2005.

American Association of State Highway and Transportation (2017). AASHTO M 325-08: Standard Specification for Stone Matrix Asphalt (SMA). Washington, DC.

American Association of State Highway and Transportation (2018). AASHTO T305-14: Standard Method of Test for Determination of Draindown Characteristics in Uncompacted Asphalt Mixtures. Washington, DC.

American Society for Testing and Materials (2015). ASTM C127: Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Coarse Aggregate. West Conshohocken.

American Society for Testing and Materials (2015). ASTM C128: Standard Test Method for Relative Density (Specific Gravity) and Absorption of Fine Aggregate. West Conshohocken.

American Society for Testing and Materials (2015). ASTM D4402M: Standard Test Method for Viscosity Determination of Asphalt at Elevated Temperatures Using a Rotational Viscometer. West Conshohocken.

American Society for Testing and Materials (2019). ASTM C136M: Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates. West Conshohocken.

American Society for Testing and Materials (2020). ASTM D36M-14: Standard Test Method for Softening Point of Bitumen (Ring-and-Ball Apparatus). West Conshohocken.

American Society for Testing and Materials (2020). ASTM D5M: Standard Test Method for Penetration of Bituminous Materials. West Conshohocken.

Amin, M. N., Murtaza, T., Shahzada, K., Khan, K., & Adil, M. (2019). Pozzolanic Potential and Mechanical Performance of Wheat Straw Ash Incorporated Sustainable Concrete. Sustainability, 11 (2). https://doi.org/10.3390/su11020519

Badeli, S., Carter, A., Doré, G., & Saliani, S. (2018). Evaluation of the durability and the performance of an asphalt mix involving Aramid Pulp Fiber (APF): Complex modulus before and after freeze-thaw cycles, fatigue, and TSRST tests. Construction and Building Materials, 20, 60-71. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.103

Bellatrache, Y, Ziyani, L, Dony, A, Taki, M, & Haddadi, S (2020). Effects of the addition of date palm fibers on the physical, rheological and thermal properties of bitumen. Construction and Building Materials, 239, 117808. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117808

Bernucci, L. L. B., Motta, L. M. G., Ceratti, J. A. P., & Soares, J. B. (2010). Pavimentação Asfáltica: Formação básica para engenheiros. Petrobras/Abeda, Rio de Janeiro.

Boeira, F. D. (2014). Estudo do desempenho de concretos asfálticos com diferentes tipos de agregados e cales. Dissertação de M.Sc, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brasil.

Caro, S, Vega, N, Husserl, J, & Alvarez, A. E (2016). Studying the impact of biomodifiers produced from agroindustrial wastes on asphalt binders. Construction and Building Materials, 126, 369-380. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.09.043

Carvalho, F. S. S., Lucena, A. E. F. L., Neto, O. M. M., Porto, T. R., & Porto, T. M. R. (2021). Análise dos parâmetros mecânicos das misturas asfálticas com adição de óxidos metálicos. Revista Matéria, 26 (3), 2021.

Chen, Z, Yi, J, Chen, Z, & Feng, D (2019). Properties of asphalt binder modified by corn stalk fiber. Construction and Building Materials, 212, 225-235. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.03.329

Costa, L. F (2017). Análise do uso das fibras do pseudocaule da bananeira em misturas asfálticas SMA”. Dissertação de M.Sc., Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, Brasil, 2017.

Costa, L. F, Lucena, L. C. F. L., Lucena, A. E. F. L., & Barros, A. G. (2019). Use of Banana Fibers in SMA Mixtures. Journal of Materials in Civil Engineering, 32 (1). https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002994

Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes (1995). DNIT 043-ME: Misturas betuminosas à quente - ensaio Marshall. Rio de Janeiro.

Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes (2006). DNIT 031-ES: Pavimentos flexíveis - Concreto asfáltico - Especificação de serviço. Rio de Janeiro.

Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes (2018). DNIT 136-ME: Pavimentação asfáltica – Misturas asfálticas – Determinação da resistência à tração por compressão diametral – Método de ensaio. Rio de Janeiro.

Departamento Nacional de Infraestrutura e Transportes (2018). DNIT 135-ME: Pavimentação asfáltica - Misturas asfálticas Determinação do módulo de resiliência - Método de ensaio. Rio de Janeiro.

Gama, D A. (2016). Efeito da adição de polímeros reativo, não-reativo e ácido polifosfórico e suas combinações nas propriedades de ligantes asfálticos. Tese de D.Sc., Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, Brasil.

Khasawneh, M. A., & Alyaseen, S. K. (2020). Analytic methods to evaluate bituminous mixtures enhanced with coir/coconut fiber for highway materials. Materials Today: Proceedings, 33 (4), 1752-1757. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.04.870

Kim, M, Kim, S, Yoo, D, & Shin, H (2018). Enhancing mechanical properties of asphalt concrete using synthetic fibers. Construction and Building Materials, 178, 233-243. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.070

Klinsky, L. M. G., Kaloush, K. E., Faria, V. C., & Bardini, V. S. S. (2018). Performance characteristics of fiber modified hot mix asphalt. Construction and Building Materials, 176, 747-752. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.221

Leal, C. L. D. (2013). Aproveitamento do bagaço de cana de açúcar em misturas asfálticas. Tese de D.Sc., Universidade Federal Fluminense, Niterói, Brasil.

Li, Z., Zhang, X., Fa, C., Zhang, Y., Xiong, J., & Chen, H. (2020). Investigation on characteristics and properties of bagasse fibers: Performances of asphalt mixtures with bagasse fibers. Construction and Building Materials, 248, 118648. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118648

Liang, M, Liang, P; Fan, W, Qian, C, Xin, X, Shi, J, & Nan, G (2015). Thermo-rheological behavior and compatibility of modified asphalt with various styrene–butadiene structures in SBS copolymers. Materials & Design, 88, 177-185. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.09.002

Mohammed, M., Parry, T., Thom, N., & Grenfell, J. (2020). Microstructure and mechanical properties of fibre reinforced asphalt mixtures. Construction and Building Materials, 240, 117932. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117932

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J., & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. UFSM.

Pirmohammad, S, Mengharpey, M. H. (2020). Influence of natural fibers on fracture strength of WMA (warm mix asphalt) concretes using a new fracture test specimen. Construction and Building Materials, 251, 118927. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118927

Slebi-Acevedo, C. J., Lastra-González, P., Pascual-Muñoz, P., & Castro-Fresno, D. (2019). Mechanical performance of fibers in hot mix asphalt: A review. Construction and Building Materials, 200, 756-769. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.12.171

Tebaldi, P. D (2016). Verificação da dosagem e do comportamento mecânico do concreto asfáltico: estudo de caso. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brasil.

Tripathi, N, Hills, C. D., Singh, R. S.., & Atkinson, C. J (2019). Biomass waste utilisation in low-carbon products: harnessing a major potential resource. Climate and Atmospheric Science, 2 (35). https://doi.org/10.1038/s41612-019-0093-5

Vale, A. C., Casagrande, M. D. T., & Soares, J. S. (2014). Behavior of Natural Fiber in Stone Matrix Asphalt Mixtures Using Two Design Methods. Journal of Materials in Civil Engineering, 26 (3). https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000815

Valença, P. M. A. (2012). Desempenho mecânico de misturas asfálticas do tipo stone matrix asphalt com uso de fibras amazônicas e agregados de resíduos de construção e demolição. Dissertação de M.SC., Universidade Federal do Amazonas, Manaus, Brasil.

Varuna, M, Sunil, S, Anjneyappa, & Amarnath, M. S. (2020). Studies on warm stone asphalt mixes using natural and synthetic fibres. Materials Today: Proceedings, 9. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.497

Xing, X, Chen, S, Li, Y, Pei, J, Zhang, J, Wen, Y, Li, R, & Cui, S (2020). Effect of different fibers on the properties of asphalt mastics. Construction and Building Materials, 262, 120005. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120005

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Publicado

05/10/2021

Cómo citar

MENDONÇA , A. M. G. D. .; MELO NETO, O. de M. .; RODRIGUES, J. K. G. .; LIMA, R. K. B. de .; SILVA, I. M. .; SOUSA NETO, V. F. de .; CARVALHO, F. do S. de S. .; COUTINHO, Y.; DA SILVA, A. J. R. .; GUERRA, T. D. . Efecto de la incorporación de fibras de cane bagasse en mezcla dosificación de asfalto por el método Superpave. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 13, p. e80101320878, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i13.20878. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/20878. Acesso em: 6 abr. 2025.

Número

Sección

Ingenierías