Investigation of the behavior of biobinders and biomixtures with kraft lignin - Vendrusculo, Jennifer Ilha (2025)
Aumentar os esforços de pesquisa para explorar biomateriais capazes de substituir uma parte do ligante asfáltico, é uma necessidade para tornar a pavimentação asfáltica mais sustentável. A lignina é um biopolímero natural que pode ser utilizado como modificador do asfalto, formando um bioligante. Dessa forma, a presente pesquisa teve como objetivo produzir bioligantes e biomisturas, a partir de um ligante base 50/70, em teores de 3%, 6% ,9% e 12% e realizar a investigação do comportamento reológico e mecânico, respectivamente. Estes bioligantes foram produzidos em laboratório utilizando alto cisalhamento e depois, envelhecidos a curto e a longo prazo e também à radiação solar, RTFOT, PAV e SUNTEST, respectivamente. Depois, foi realizada a caracterização reológica desses bioligantes sem envelhecimento e envelhecidos, para verificar o efeito da lignina no processo de envelhecimento do asfalto. Ainda, foram realizados testes reológicos de rigidez, fadiga e deformação permanente. Em seguida, realizou-se a etapa de mistura dos bioligantes com o agregado basáltico e fez-se a dosagem pela metodologia Superpave para o ligante referência e para os bioligantes. Ainda, moldou-se os corpos de prova e estes foram testados a em relação a rigidez, deformação permanente e resistência a tração. Além disso, ensaios de estabilidade térmica mostraram degradação apenas acima de 201 °C, sem restrições para uso. Análises de viscosidade indicaram que os bioligantes possuem boa trabalhabilidade pois podem ser misturados e compactados nas mesmas temperaturas que o ligante referência. Quanto a rigidez, os testes na escala de ligante asfáltico evidenciaram que esta não é um fator limitante para o uso dos bioligantes na prática de pavimentação pois não houve aumento de rigidez significativa. Ensaios de desempenho no ligante revelaram resistência à fadiga e a deformação permanente semelhantes. Quanto ao envelhecimento, os parâmetros reológicos não evidenciaram claramente a relação da lignina com o fenômeno de envelhecimento. Além disso, os ensaios mecânicos de mistura asfáltica evidenciaram resultados de MR muito semelhantes aos da mistura referência. Já os ensaios de mistura relacionados a deformação permanente, os testes de Flow Number das biomisturas indicaram comportamento muito similar a mistura referência, exceto pela amostra 3% lignina que resultou em FN maior que os outros. Ainda, os testes de Hamburgo evidenciaram resistência a deformação permanente muito similares entre as biomisturas, exceto pela amostra 12% lignina que apresentou resistência pouco inferior. Portanto, de maneira geral, a lignina não apenas manteve o desempenho dos ligantes e misturas asfálticas, como também permitiu a substituição de 12% da massa de ligante asfáltico por um material ambientalmente sustentável.