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Tipo: Dissertação
Título: Análise do comportamento mecânico de misturas asfálticas a quente compostas reforçadas com geotêxtil
Analysis of the mechanical behavior of reinforced composite hot asphalt mixtures with geotextile
Autor(es): Rezende, Juliana de Paula
Abstract: O Brasil possui um sistema rodoviário de transporte envelhecido, cuja crescente demanda de tráfego pesado tem conduzido à acelerada degradação dos pavimentos, os quais, na maioria dos casos, possuem camadas asfálticas compostas por misturas asfálticas convencionais. Diante disso, o objetivo desse estudo foi investigar misturas asfálticas com desempenho estrutural capaz de retardar o aparecimento das principais patologias verificadas nos revestimentos asfálticos brasileiros, visando maior durabilidade dos pavimentos. Primeiramente, o efeito da impregnação do geotêxtil foi avaliado no comportamento mecânico de misturas asfálticas a quente compostas reforçadas por esse geossintético. Estas misturas asfálticas foram dosadas pelo método Marshall, empregando-se o ligante asfáltico CAP 50/70 para a mistura asfáltica e a impregnação. As faixas granulométricas “B” e “C” da especificação ES 031 do DNIT foram destinadas a compor a camada de revestimento asfáltico, simultaneamente (capa asfáltica e binder, respectivamente). Assim sendo, os parâmetros mecânicos derivados dos ensaios de Resistência à Tração por Compressão Diametral e Estabilidade Marshall foram analisados a fim de definir a condição de impregnação mais adequada para a mistura asfáltica composta reforçada. A configuração de impregnação em que o geotêxtil recebeu a pintura de ligação somente na face superior apresentou desempenho estrutural satisfatório, provavelmente devido à aderência mobilizada na interface reforço-camada superior do revestimento composto. A partir dessa configuração de impregnação, o desempenho estrutural da camada de revestimento asfáltico foi quantificado por meio de análises complementares do comportamento mecânico de misturas asfálticas a quente compostas reforçadas com geotêxtil impregnado. Os parâmetros mecânicos empregados para a referida análise foram derivados dos ensaios de Estabilidade Marshall, Resistência à Tração por Compressão Diametral (RT), Módulo de Resiliência (MR), Vida de Fadiga (VF) e Creep Estático. Constatou-se, experimentalmente, a capacidade do reforço geossintético de incrementar as propriedades mecânicas pesquisadas. Para as propriedades decorrentes de solicitações estáticas, os resultados indicaram ganhos percentuais médios de 48% e 22% para a Estabilidade Marshall e a RT, respectivamente. A suscetibilidade à deformação permanente da mistura asfáltica compactada foi reduzida com a inserção do reforço. Para as propriedades dinâmicas, o MR foi incrementado de 56%, assim como a VF das misturas reforçadas. Por fim, a sensibilidade estrutural das misturas asfálticas reforçadas e não reforçadas com geotêxtil, considerando-se as propriedades mecânicas previamente determinadas, foi avaliada por meio de análises empírico- mecanísticas. Essas análises permitiram estimar o eventual efeito das propriedades mecânicas no desempenho estrutural do pavimento empregado. Para essa análise estrutural proposta, utilizou-se o software me-PADS (Mechanistic-Empirical Pavement Analysis and Design Software), adotando-se um modelo estrutural com quatro camadas: revestimento, base, reforço do subleito e subleito. Cada combinação estrutural foi solicitada por um eixo simples de rodas duplas (ESRD), variando-se o carregamento por eixo (80 kN, 98 kN e 118 kN) e também os níveis de pressão de enchimento dos pneus (563 kPa, 633 kPa e 703 kPa). Realizada a análise estrutural de todos os dados de interesse no software me-PADS, verificou-se que a inserção do elemento de reforço no revestimento asfáltico, ao proporcionar acréscimos de rigidez à camada asfáltica, trouxe, como consequência, menores magnitudes de deflexões verticais recuperáveis na superfície da camada, maior capacidade de suporte a cargas repetidas (maior Vida de Fadiga), porém propiciou altas tensões horizontais de tração concentradas em suas fibras inferiores. Os resultados evidenciam o potencial técnico da mistura asfáltica reforçada em suprir as necessidades estruturais da camada de revestimento asfáltico diante das solicitações impostas pelo tráfego e em prolongar o período de vida útil do pavimento asfáltico.
Brazil has an aging transport highway system whose increasing demand for heavy traffic has led to accelerated degradation of pavements, which in most cases have asphalt layers composed of conventional asphalt mixtures. Therefore, the aim of this study was to investigate asphalt mixtures with structural performance capable of delaying the appearance of the main pathologies verified in Brazilian asphalt wearing course, aiming at greater pavement durability. Firstly, the effect of impregnation of the geotextile was evaluated in the mechanical behavior of composite hot asphalt mixtures reinforced by this geosynthetic. These mixtures were dosed by the Marshall method, using the CAP 50/70 asphalt binder for the asphalt mixture and the impregnation. The grading envelopes "B" and "C" of the ES 031 specification of the DNIT were designed to compose the asphalt wearing course layer, simultaneously (asphalt layer and binder course, respectively). Thus, the mechanical parameters derived from the Tensile Strength by Diametral Compression and Marshall Stability tests were analyzed in order to define the most favorable impregnation condition for the reinforced composite asphalt mixture. The configuration of impregnation in which the geotextile received the tack coat only on the upper face presented satisfactory structural performance, this was probably due to the adhesion mobilized at the reinforcement/top layer interface of the composite wearing course. From this configuration of impregnation, the structural performance of the asphalt wearing course layer was quantified through of complementary analysis of the mechanical behavior of reinforced composite hot asphalt mixtures with impregnated geotextile. The mechanical parameters used for this analysis were derived from the tests of Marshall Stability (MS), Tensile Strength by Diametral Compression (TS), Resilience Modulus (RM), Fatigue Life (FL) and Static Creep. The capacity of the geosynthetic reinforcement to increase the mechanical properties investigated was experimentally verified. For properties resulting from static solicitations, the results indicated the average percentage gains of 48% and 22% for MS and TS, respectively. The susceptibility to permanent deformation of the compacted asphalt mixture was reduced with the insertion of the reinforcement. For the dynamic properties, the RM increased by 56%, as well as the FL of the reinforced mixtures. Finally, the structural sensitivity of reinforced and non-reinforced asphalt mixtures with geotextile was evaluated by means of empirical-mechanistic analysis considering the previously determined mechanical properties. These analysis allowed to estimate the possible effect of the mechanical properties on the structural performance of the pavement used. For this structural analysis, the me-PADS software (Mechanistic-Empirical Pavement Analysis and Design Software) was used, in which a structural model with four layers was used: wearing course, base, subgrade reinforcement, and subgrade. Each structural combination was requested by a dual wheel single-axle (DWSA), varying the loading (80 kN, 98 kN, and 118 kN) and also the filling pressure levels of the tires (563 kPa, 633 kPa, and 703 kPa). After the structural analysis of all the data of interest in the me-PADS software, it was verified that the insertion of the reinforcement element in the asphalt wearing course provided greater stiffness in the asphalt layer, resulting in lower deflections in the layer, greater capacity to support repeated load (greater Fatigue Life), but caused high horizontal stresses concentrated on its lower fibers. The results demonstrate the technical potential of the reinforced asphalt mixtures in meeting the structural requirements of the asphalt wearing course layer of the demands imposed by the traffic and increasing the useful life of the asphalt pavement.
Palavras-chave: Análise estrutural (Engenharia)
Pavimentos de asfalto - Propriedades mecânicas
Geotêxteis
CNPq: Infra-Estrutura de Transportes
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Titulação: Mestre em Engenharia Civil
Citação: REZENDE, Juliana de Paula. Análise do comportamento mecânico de misturas asfálticas a quente compostas reforçadas com geotêxtil. 2019. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://locus.ufv.br//handle/123456789/26826
Data do documento: 28-Fev-2019
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