Evaluation of the mixing and compaction temperature reduction on the mechanical behavior of warm mix asphalt

The reduction in mixing and compaction temperatures of asphalt mixtures is considered an alternative for the production of asphalt pavements and can offer technical economical and environmental advantages. Several technologies are used in the production of these mixtures usually called warm mix asphalt (WMA). This research aimed to compare some of these technologies with a hot mix asphalt produced at the temperature obtained from the commonly used viscosity versus temperature curve. The binder used was the AC classified by penetration as AC 50-70. The so called "Control mix" refers to the mix that was no was (binder and / or production process) while the other two mixtures studied were produced by modifying the original AC 50-70 with two different additives. A 4th mixture was produced with 2% moisture. Thus, the mixtures studied were distributed as follows: (i) Pure AC; (ii) AC with commercial surfactant additive known as Gemul®; (iii) AC with carnauba wax CT4; (iv) Pure AC with moist aggregates. The binders and the aggregates were characterized according to current Brazilian specifications. To provide greater resistance to permanent deformation especially during compaction the Bailey methodology was used to generate the gradation curve. Thus, more interlocking between the aggregates was expected. The compaction temperature of the specimens was determined by CDI and TDIm parameters, seeking to obtain similar workability to the control mixture and that simultaneously show themselves in appropriate conditions to resist permanent deformation. These parameters (CDI and TDIm) are calculated from output data from the gyratory compactor, and for this reason the Superpave design method was used. To evaluate the effect of temperature reduction and different additives on mechanical properties, tests related to mixture permanent deformation, stiffness and sensitivity to moisture damage were performed. After comparison and analysis of the mechanical tests, an assessment of costs of each mixture was performed to evaluate the economic viability of the studied samples. It can be said that all modified mixtures behaved in a similar manner to the mixture produced with no modification in the binder or in mix/compaction temperature. It is attempted to perform a cost assessment of each mixture in order to evaluate the economic viability. As expected, the mixture with moist aggregate had the lowest value, for not having used additive and due to temperature reduction. The mixture with the additive Gemul® had almost the same cost of the control mixture, while the mixture with wax CT4 had the cost increased by about 6% compared to the Control mixture. It is expected this research along with others already published in Brazil can demonstrate that WMA not only contributes to the environmental damage mitigation, but also presents technical and economic advantages and, therefore it is a technique that can be used in this country to be producedA redução das temperaturas de usinagem e de compactação de misturas asfálticas é considerada uma alternativa na produção de revestimentos asfálticos, podendo proporcionar vantagens técnicas, econômicas e ambientais. Diversas tecnologias são utilizadas na produção dessas misturas denominadas usualmente de misturas asfálticas mornas. Esta pesquisa se propôs a comparar algumas destas tecnologias com uma mistura asfáltica que foi produzida na temperatura obtida através da curva de viscosidade versus temperatura para o ligante asfáltico, a qual é comumente utilizada na produção de misturas asfálticas a quente. O ligante utilizado foi o Cimento Asfáltico de Petróleo classificado por penetração como CAP 50-70. A mistura denominada “Controle” refere-se àquela em que não ocorreu nenhum tipo de modificação (ligante e/ou processo de produção) enquanto que outros dois tipos de misturas estudadas foram produzidas modificando-se o CAP 50-70 original com dois aditivos diferentes. Uma quarta mistura foi produzida com agregado úmido com 2%. As misturas avaliadas foram elaboradas contendo em sua composição: (i) CAP puro; (ii) CAP c/ um aditivo surfactante comercial denominado Gemul®; (iii) CAP com cera de carnaúba do tipo CT4; (iv) CAP puro com a inserção de agregado miúdo úmido. Os ligantes e os agregados foram caracterizados de acordo com as especificações vigentes. Para proporcionar uma maior resistência à deformação permanente, especialmente na fase de compactação da mistura optou-se por utilizar a metodologia Bailey para gerar uma curva granulométrica com maior intertravamento entre os agregados. A definição da temperatura de compactação dos corpos de prova se deu pelos parâmetros CDI e TDIm procurando-se obter valores de trabalhabilidade semelhantes àqueles encontrados na mistura de controle e que, simultaneamente, se mostrassem em condições adequadas para resistir à deformação permanente. Estes parâmetros (CDI e TDIm) são calculados por meio da saída de dados do compactador giratório Superpave, tendo sido escolhido por este motivo, o método de dosagem Superpave. Com o intuito de se avaliar o efeito da redução de temperatura e a influência dos aditivos no comportamento mecânico das misturas asfálticas, as mesmas foram submetidas a ensaios relacionados à resistência a deformação permanente, fadiga, rigidez e sensibilidade ao dano por umidade. Pode-se dizer que todas as misturas modificadas se comportaram de forma semelhante àquela mistura produzida sem qualquer alteração no ligante ou na temperatura de produção e compactação. Buscou-se também avaliar os custos de cada mistura com o intuito de se verificar a viabilidade econômica das amostras estudadas. Como já era esperado, a mistura com agregado úmido gerou o menor custo, por não ter utilizado aditivo e pela redução das temperaturas. A mistura com o aditivo Gemul® gerou um custo praticamente igual aquele encontrado para a mistura de Controle, enquanto que a mistura com a Cera CT4 sofreu um acréscimo de custo em cerca de 6% se comparado com a mistura de Controle. Espera-se que esta pesquisa juntamente com outras já publicadas no Brasil possam demonstrar que as misturas mornas podem não somente contribuir para mitigação de danos ambientais, mas também que apresentam viabilidade técnica e econômica para serem produzidas no paí