Mechanical feasibility of using red mud as filler in asphalt mixtures to improve permanent deformation

Abstract

Red mud is a solid residue that results when bauxite ore is processed to obtain alumina (aluminum oxide –Al2O3), the main chemical compound to produce aluminum. Brazil has a wide reserve of bauxite in Pará State and the ore is processed in large scale. However, in the country red mud is stored inadequately in the environment. Pará is situated in northern region of Brazil and presents high temperature throughout the year. The elevated traffic volume and the high temperatures contributed to the early appearing of defects in the flexible asphalt pavement surfaces. This laboratory study aims the introduction of the red mud as filler in dense asphalt mixtures to improve the permanent deformation resistance. Asphalt mixtures with 3%, 5% and 7% of red mud (range between 0.02 to 2,800 micrometers) were produced. A conventional mixture with 7% stone powder filler (maximum diameter of 0.075 mm) was used as reference. Permanent deformation resistance of the mixtures was evaluated through French Rutting Tester. As a result, the mixture with 5% red mud presented better resistance that obtained at 30,000 cycles, 3.5% of rutting percentage depth. The asphalt mixtures with red mud presented good performance, with reduction of the permanent deformation of 12.63 to 42.62% in relation to reference mixture. Red mud as filler in asphalt mixtures is a viable option to reuse this waste, as well as being an environmentally friendly alternative.A lama vermelha é um resíduo sólido resultante do processamento do minério de bauxita para obtenção da alumina (óxido de alumínio – Al2O3), que é o principal composto químico para produzir alumínio. O Brasil possui uma grande reserva de bauxita no estado do Pará e o minério é processado em larga escala. No entanto, no país, a lama vermelha tem sido armazenada inadequadamente no meio ambiente. O Pará está situado no norte do Brasil e apresenta alta temperatura durante todo o ano. O elevado volume de tráfego e as altas temperaturas contribuíram para o surgimento precoce de defeitos nos revestimentos asfálticos dos pavimentos flexíveis. Este estudo laboratorial visa à introdução deste resíduo como fíler em misturas asfálticas densas. Para tanto, foram produzidas misturas de asfalto com 3%, 5% e 7% de lama vermelha (tamanho nominal entre 0,02 a 2.800 micrometros). Como referência, foi produzida uma mistura convencional com 7% de fíler de pó de pedra (tamanho nominal inferior a 0,075 mm). A resistência à deformação permanente das misturas foi avaliada através do simulador de tráfego francês. Como resultado, a mistura com 5% de lama vermelha apresentou o melhor desempenho à deformação permanente e obteve, aos 30.000 ciclos, a porcentagem de afundamento de 3,5%. As misturas asfálticas com lama vermelha apresentaram bom desempenho, com redução da deformação permanente de 12,63 a 42,62% em relação à mistura de referência. A lama vermelha como fíler em misturas asfálticas mostrou ser uma opção viável para reutilizar este resíduo, além de ser uma alternativa ecologicamente adequada.