It is the responsibility of pavement engineers to design pavements that provide safe and smooth riding surfaces over their entire life cycle. Each year many people around the world lose their lives in vehicle crashes, which are one of the leading causes of death in the United States (US). One of the contributing factors in many of these crashes is inappropriate friction between tires and the pavement. To minimize the impact of this factor, state Departments of Transportation (DOTs) must monitor the friction of their pavement networks systematically and regularly. Several devices are used around the world for measuring friction. Locked-wheel skid trailers are the predominant technology for roadways in the U.S. However, Continues Friction Measuring Equipment (CFME) is emerging as a practical alternative, especially for network-level monitoring. This type of technology has been used for monitoring runway friction for many years and is starting to be used also for measuring roadway friction. This thesis evaluates the different operational characteristics of CFME to provide guidelines for highway agencies interested in using this technology for supporting their friction management programs. It follows a manuscript format and is composed of two papers. The first part of the thesis presents a methodology to objectively synchronize and compare CFME measurements using cross-correlation. This methodology allows for comparing the “shape” of the friction profiles, instead of only the average friction values. The methodology is used for synchronizing friction measurements and assessing the repeatability and reproducibility of the CFME using friction measurements taken on a wide range of surfaces at the Virginia Smart Road. The proposed approach provides highway agencies with a rigorous method to process CFME measurements. The second part of the thesis evaluates the impact of several operational characteristics on the CFME measurements using a field experiment. The results of the experiment confirmed that the measurements are significantly affected by (1) the direction of testing while testing on sections of road with a significant grade, (2) water film thickness, and (3) testing speed. The experiment showed that measurements taken downhill on a 6% grade were significantly higher than those taken uphill. The analysis also verified that, consistent with previous studies, the measured friction decreases with higher water depth and testing speeds. It also showed that the change of friction with speed is approximately linear over the range of speeds used in the experiment. In general, the thesis results suggest that CFME can provide repeatable and reproducible friction profiles that can be used to support friction management programs and other asset management business functions. However, care should be taken with regard to the operational conditions during testing since the measurements are affected by several factors. Further research is needed to (1) quantify the effect of these, and potentially other, operational factors; and (2) establish standard testing condition and approaches for correcting measurements taken under other conditions. / Master of Science

The United States relies on its vast network of roadways to transport people, goods, and services across the nation. These roads need to be maintained to an acceptable level in order to effectively provide a safe, reliable, and efficient road. The use of infrastructure management systems (IMS) has aided in keeping an inventory of existing roads, identifying assets in need of repair, and assisting in allocating funds for maintenance, repair, and rehabilitation. The current practice in the United States has shown a lack of consistency in the way assets are rated in each state. Individual states have employed their own methodology for rating each asset type. This makes comparison of assets between states difficult. Several methods in use have provided a way to effectively rate an asset, but no method exists that can be used to compare ratings in different states. To successfully maintain the network of roads across the United States, a method to assess assets between states is necessary. Consistency between states in their data collection, rating calculation, and rating reporting are all necessary to identify poor sections of roadway. Another useful reporting item will be a condition rating of all the assets contained within a corridor. A corridor is a series of travel routes which move people between two major points of interest. By analyzing corridor level condition ratings, it will be possible to examine the overall condition of all the corridor sections across the nation and identify sections that need assistance in raising their condition. The objective of this thesis was to develop a framework for rating assets at the corridor level. The framework was developed to be applied to any asset contained within a roadway and allow the combination of individual asset ratings into a single corridor rating. The final methodology not only reports the overall corridor condition, but the functional and structural health of each individual asset, the rating of all of an asset type within a corridor, and performance indicators for individual items on a single asset. The methodology was tested using data provided by the Virginia Department of Transportation (VDOT) to test if the methodology would produce ratings similar to those in use. For the application methods were developed for two major roadway assets; pavements and bridges. The product of this thesis is a general framework which can be applied to roadway corridors to assess the overall condition of all the assets contained within the corridor's boundaries. It can be used in conjunction with an IMS to help improve and maintain the overall condition of the roads, which are critical to the United States. Without unification of condition rating methods into a single method it will never be possible to compare assets from every state in the nation. / Master of Science

The Federal Aviation Administration proposed a new concept for measuring airport pavement condition that consolidates measures of Foreign Object Damage (FOD), skid resistance, and smoothness into a single number. This research verified that FOD, skid resistance, and smoothness are necessary and sufficient to completely describe airport pavement serviceability and proposed a mathematical framework to reduce these properties to a single number describing the serviceability of the pavement. Serviceability was defined as “meeting the expectations of the user.” An extensive review of standards, regulations, and research indicated these components are each an expectation of the various types of airport pavement user. This review did not identify any other user expectations, indicating that these are the only components to airport pavement serviceability and thus are both necessary and sufficient. The research developed a framework called Serviceability Level (SL) to combine the components into a single index based on the probability of the pavement being FOD-free, skid resistant, and smooth. The framework allows measuring and forecasting each component separately, which should improve the accuracy of pavement management models and result in more efficient use of limited infrastructure resources. The probabilistic nature of SL gives it a real-world meaning and allows integration of pavement condition into risk management systems and general airport asset management systems.

A restauração de pavimentos flexíveis ocasiona, em todo o mundo, problemas ambientais em função do descarte dos materiais provenientes da demolição do pavimento existente, um dos motivos pelo qual a reciclagem de pavimentos tem se mostrado, cada vez mais, uma técnica sustentável e necessária, tanto na manutenção quanto na construção de novas estruturas. Na atualidade, existem as mais diversas técnicas de reciclagem. Neste trabalho, avaliou-se a reciclagem do revestimento asfáltico fresado (RAP) com a adição de agente de reciclagem emulsionado (ARE), estudando a viabilidade de seu emprego em bases asfálticas de pavimentos novos. Por meio de um programa laboratorial de ensaios, foi realizada a análise da estocagem, cura e compactação de uma mistura produzida em uma usina de reciclagem a frio. Para tanto, utilizou-se os parâmetros de módulo de resiliência (MR), resistência à tração por compressão diametral (RTCD) e dano por umidade induzida (DUI). A compactação da mistura no laboratório foi realizada com o Compactador Giratório SUPERPAVE (CGS) e com o Compactador Marshall, sendo avaliada a influência do tempo de estocagem, que é o tempo transcorrido entre a mistura e a compactação (na condição solta), e o tempo de cura após a compactação dos corpos de prova. Os resultados indicam que os parâmetros de MR, RTCD e DUI aumentaram quando a mistura solta permaneceu estocados, pela provável interação entre o agente de reciclagem emulsionado e o ligante asfáltico oxidado do RAP. Foi observado ainda um ganho substancial nos valores de MR e RTCD durante o período de cura, o qual foi pouco influenciado pela estocagem prévia do material. Quanto ao efeito do tipo de compactação, foi possível observar que os corpos de prova produzidos no CGS apresentaram maiores valores de RTCD, MR e DUI em relação aos corpos de prova do compactador Marshall, chegando, inclusive, a dobrar o valor de RTCD após 56 dias de cura. Também foi realizada a construção de dois trechos experimentais com a mistura reciclada estudada, visando o acompanhamento da execução, assim como, o monitoramento do desempenho da mistura, em campo, ao longo do tempo. Constatou-se que foi possível atingir a densidade obtida na compactação Marshall desde que sejam utilizados rolos compactadores adequados e que a espessura da camada seja limitada em até 8 cm. Já os levantamentos deflectométricos realizados durante o monitoramento confirmaram o comportamento mecânico observado em laboratório, indicando o ganho de rigidez da base reciclada ao longo do tempo. Conclui-se, portanto, que o emprego da mistura a frio de RAP com agente de reciclagem emulsionado é uma alternativa viável para a construção de bases de pavimentos rodoviários novos. / Asphalt pavements maintenance produces worldwide residues from milling of deteriorated pavements. Therefore, pavement recycling is a sustainable and necessary technique for new pavement construction and rehabilitation. Nowadays, there many technologies to apply recycling to pavement maintenance. This study evaluated the reuse of the reclaimed asphalt pavement (RAP) mixed with emulsified asphalt recycling agent and its viability to be used as an asphalt base course in new pavements. A laboratory program was used to assess the storage, the cure and compaction of a mix of RAP - emulsified asphalt recycling agent produced in a cold central plant recycling plant (CCPR). The resilient modulus (MR), the indirect tensile strength (ITS) and the moisture induced damage (MID), were used. The compaction at the laboratory was performed using de Superpave Gyratory Compactor (SGC) and the Marshall compactor. The storage period is referred as the time elapsed between the mix and the compaction, in the loose condition. On the other hand, the curing period is associated to the period elapsed after compaction of the specimens. Results showed that the storage period has little effect on the MR, ITS and MID parameters. However, this period was important to likely allow the emulsified asphalt recycling agent to interact with the aged asphalt binder from the RAP. It was observed a substantial increase of MR and ITS parameters during the curing and, again, the storage period had little effect on this. Regarding the compaction method, the SGS specimens had higher values at ITS, MR and MID values, when compared to the Marshall specimens. At the curing time of 56 days, the ITS was doubled at the SGS specimens. Additionally, this study performed the construction of two trial sections with the studied mix. The goal was to register the execution and assess its performance in field during a period. It was verified that in field is possible to reach Marshall densities, since adequate roller compactors are used with specific thickness. The performance of the trial sections was done from FWD testing. These results confirmed the laboratory mechanical behavior of the recycled cold mix, showing that the curing increase of the stiffness. Therefore, it is concluded that the cold mix using emulsified asphalt recycling agent is a viable alternative for the base course construction of new road pavements.

O comportamento mecânico do subleito tem influência determinante no desempenho das estruturas de pavimento. Porém, muitas vezes, os estudos realizados para elaboração de projetos são simplistas e não levam em conta as variações de comportamento mecânico que podem ocorrer, seja por fatores construtivos, seja ambientais, como umidade, durante o período de operação. Neste sentido, métodos de dimensionamento mecanicistas-empíricos de estruturas de pavimentos empregam modelos de comportamento das diversas camadas da estrutura e do subleito, sendo alvos de constantes revisões para recalibração destes modelos, de modo que se aproximem mais da realidade do comportamento em serviço. As calibrações dos modelos são necessárias para aumentar a confiabilidade do dimensionamento de modo a garantir pavimentos mais duráveis, e para otimizar custos de execução e de manutenção ao longo da vida útil das estruturas. Neste contexto o presente trabalho propõe uma metodologia para compreender as propriedades dos solos do subleito e de suas variações, estabelecendo um programa de ensaios de campo e de laboratório, cadastramento, processamento e combinação de resultados de propriedades físicas e mecânicas de solos de subleitos de pavimentos de rodovias existentes. O objetivo final é estabelecer parâmetros de deformabilidade elástica de solos do subleito e sua variabilidade para auxiliar no dimensionamento de novas estruturas de pavimentos e reabilitação das antigas. O trabalho utiliza estudos de casos de pavimentos rodoviários em operação. O primeiro caso foi base para o estabelecimento metodológico de estudo desejável do subleito de um pavimento existente, concebendo modelos de previsão de comportamento resiliente do subleito para uso em futuros projetos de restauração deste pavimento ou para novos projetos em locais com similaridade de ocorrência de solos. Empregando a metodologia estabelecida no primeiro caso, fez-se uma busca minuciosa de dados em vários documentos existentes sobre pavimentos rodoviários de concessionárias do Estado de São Paulo, concebendo-se um banco de dados para análise do subleito destes pavimentos, de modo a ampliar a gama de solos pesquisados. Com resultados de caracterização de solos em laboratório e de deflectometria em campo, além de dados de localização dos pontos estudados em mapas geológicos e pedológicos, dados de precipitação, de terraplenagem, entre outros, pôde-se analisar os dados e identificar a influência de cada elemento na variação do módulo de resiliência dos solos de fundação de pavimentos em serviço. O banco de dados de ensaios laboratoriais de solos de subleito contou com um total de 3.894 registros e de ensaios não destrutivos deflectométricos de campo com um total de 169.525 registros (dados históricos de nove rodovias estaduais diferentes). Dentre as principais conclusões, verificou-se que grande parte dos modelos de correlações existentes na literatura entre parâmetros de propriedades físicas e de resistência (como CBR) de solos com o módulo de resiliência possui aplicação muito restrita, inviabilizando sua aplicação de forma indiscriminada em locais distintos daqueles onde foram obtidas as correlações. Além disso, verificou-se que o módulo de resiliência do subleito em campo apresenta variações de grande magnitude e, portanto, é de difícil previsão, requerendo acumulação de dados históricos, bem como de um cadastro adicional de maior gama de informações. Recomenda-se que maiores quantidades de ensaios sejam realizadas e que permitam verificação, ou dupla checagem, para validação, bem como para futuramente ser possível o estabelecimento de modelos matemáticos mais confiáveis. Nos estudos, foi possível estabelecer parâmetros estatísticos que podem ser utilizados tanto em métodos de dimensionamento vigentes ou novos, como naquelas que consideram as variações do módulo de resiliência do subleito para determinação do risco de falha, ou da confiabilidade das estruturas. / Subgrade mechanical behavior has a determining influence on the performance of pavement structures. However, often, the studies carried out for project designs are simplistic and do not take into account the variations that can occur in the mechanical behavior, whether by constructive factors or environmental ones, such as the moisture content during the operation period. Thus, mechanical-empirical design methods of pavement structures employ performance models of the many layers of the structure and of the subgrade, being targets of constant revisions for adjustment of these models so that they come closer to reality in operation behavior. Model adjustments are necessary to increase design reliability to ensure more durable pavements and to optimize execution and maintenance costs during the structure life. In this context, the present work proposes a methodology to understand the subgrade soil properties and their variations, establishing a program of field and laboratory tests, registration, processing and combination of results of physical and mechanical properties of subgrade soils of existing highway pavements. The final objective is to establish parameters of the subgrade soil elastic deformability and their variability to assist in the design of new pavement structures and in the rehabilitation of old ones. This work uses case studies of road pavements in operation. The first case was the basis for the methodological establishment of a desirable study of the subgrade of an existing pavement, designing predictive models of the subgrade resilient behavior for use in future rehabilitation projects of this pavement or for new projects in places with a similar occurrence of soils. By using the methodology established in the first case, a thorough data search was carried out in several existing documents on road pavements of concessionaires in the State of São Paulo, and a database was prepared to analyze the subgrade of such pavements in order to expand the range of soils studied. With the results of soil characterization in the laboratory and by field deflections, in addition to location data of the points studied in geological and pedological maps, precipitation and earthwork data, among others, it was possible to analyze the data and identify the influences of each element on the variation of the subgrade resilient modulus of the pavements in operation. The database from laboratory tests of subgrade soils covered a total of 3,894 registers and of non-destructive deflectometric field tests - a total of 169,525 registers (historical data on nine different state highways). Among the main conclusions, it was verified that most of the correlation models existing in the literature between parameters of physical and mechanical strength properties (like the CBR) of soils with the resilient moduli have very restricted application, making it impossible to apply them indiscriminately in places other than those where the correlations were obtained. In addition, it was verified that the resilient modulus of the subbase in situ presents variations of great magnitude and, therefore, it is difficult to make predictions. Lots of historical data are required, as well as additional registers of a greater range of information. Therefore, it is recommended that a larger number of tests be performed in order to allow for checking and double-checking for validation as well as the possibility of a future establishment of more reliable mathematical models. In the studies, it was possible to establish statistical parameters that can be used both in current and in new design methods, like in those that consider variations of the subgrade resilient moduli to determine the risk of failure or of the reliability of structures.

Dentre a vasta gama de alternativas estruturais possíveis para a construção de pavimentos, os revestimentos com blocos pré-moldados de concreto têm sua aplicação consolidada em pavimentação de áreas portuárias. Além disso, em muitos países, este tipo de pavimento tem sido utilizado com sucesso em aplicações rodoviárias, aeroportuárias, em pátios industriais e em demais aplicações para tráfegos veiculares e de pedestres. No Brasil, no entanto, devido a insucessos em sua utilização, motivados, muitas vezes, pela inobservância de parâmetros técnicos relevantes a essa tecnologia, contribuíram para que este tipo de pavimento tenha sido subutilizado. Todavia, as recentes revisões nas normas nacionais que tratam deste tema, a criação de novas normatizações e a recente construção de importantes rodovias utilizando este tipo de revestimento, contribuem para o aperfeiçoamento de profissionais e a diminuição do prejulgamento desta tecnologia. Neste sentido, é de suma importância estudar o comportamento estrutural e funcional deste tipo de pavimento. De modo que, neste trabalho, foram estudadas quatro seções de dois trechos experimentais construídos entre julho e setembro de 2010. Foram realizadas avaliações destrutivas e não destrutivas para análise dos materiais, suas espessuras e confronto com os parâmetros construtivos oriundos do projeto e da literatura, bem como a verificação das condições para realização de retroanálise dos módulos de resiliência das camadas do pavimento. Os levantamentos deflectométricos apresentaram patamares muito elevados de deflexões reversíveis em todas as seções estudadas. Das aberturas de cavas e confronto com a estrutura de projeto, verificou-se incompatibilidades entre os materiais e espessuras das camadas do pavimento projetado x pavimento construído, destacando-se a condição verificada na camada de base por apresentar significativa desagregação do material, cujo projeto indicava utilização de concreto compactado com rolo (CCR), o que evidencia problemas no controle tecnológico dos materiais e falhas no gerenciamento da obra. Por meio das retroanálises foram verificadas diminuições significativas dos módulos de resiliência das camadas do pavimento, quando comparado com os parâmetros de projeto. Os índices de condições do pavimento (ICP) apontaram condições distintas nas seções avaliadas mesmo sujeitas ao mesmo tráfego de veículos. / Among the wide range of possible structural alternatives for the construction of pavements, interlocking concrete pavements are the orthodox solution for paving ports. Furthermore, in many countries, this type of pavement has been successfully used in highways, airport applications, in industrial areas and other applications for vehicular traffic and pedestrians. In Brazil, however, due to failures in its use, driven often by the lack of relevant technical parameters to this technology, contributed to the fact that this type of pavement has been misused. Although, recent reviews from the national standards that deal with this type of pavement, the creation of new standards and the recent construction of important highways using this type of structure, have contributed to the improvement of professionals and decreased the prejudice of this technology. In this sense, it is extremely important to study the structural and functional behavior of this type of pavement. Therefore, in this research it was studied two experimental sections built between July and September 2010 that carried out destructive and nondestructive evaluations for the analysis of materials, their thicknesses and constructive confrontation with the parameters derived from the project and the literature, as well verifying the conditions to accomplish the back calculation of the elastic modulus of the pavement layers. The displacement tests surveys demonstrated very high levels of reversible displacements in all studied sections. From the inspection pits openings and confrontation with the project structure, there is incompatibility between the materials and thicknesses of the layers of the designed pavement versus constructed pavement, the condition verified highlighting the base layer for introducing significant breakdown of the material, which design indicated use of roller-compacted concrete (RCC), which indicates problems in the quality control of materials and failures in the management. The back calculation showed that decreases were observed elastic modulus of the pavement layers when compared with the design parameters. Surveys concerning pavement condition index (PCI) showed different conditions for the evaluated sections even supporting the same traffic.

Este trabalho foi realizado com o objetivo de aplicar o Modelo de Tavakoli, que é um modelo de gerência de pavimentos para vias urbanas, para análise de priorização de vias urbanas em cidade de médio porte. Para isso se utilizou um estudo de campo previamente realizado pela Prefeitura Municipal de Suzano e pelo Laboratório de Mecânica de Pavimentos da Universidade de São Paulo no município de Suzano, no ano de 2007, com o qual foi criado um banco de dados das vias do município. Naquele estudo foi empregado o modelo HDM-4 do Banco Mundial para a priorização de intervenções de manutenção nas vias públicas. No presente trabalho buscou-se elaborar um estudo comparativo entre aquela solução e a solução atingida pelo modelo de Tavakoli para um mesmo conjunto de vias. Para este trabalho o Modelo de Tavakoli foi adaptado para planilhas eletrônicas e aplicado em um conjunto de seções de pavimentos, permitindo a determinação de uma lista de prioridades de intervenções. Posteriormente, essas intervenções foram simuladas para o mesmo conjunto de vias, buscando a priorização dos serviços, com o modelo HDM-4 versão 1.0. Através deste trabalho foi possível concluir que os dois critérios estudados podem ser úteis para gerenciar vias urbanas, pois priorizaram as intervenções necessárias nas vias urbanas analisadas. Foi possível verificar que o Modelo de Tavakoli se revelou mais conservador, por ser um critério fechado, com um índice de prioridades dependendo diretamente do índice da condição do pavimento e do volume diário médio de tráfego, afetando diretamente a classificação das seções. No Modelo HDM-4 a classificação das seções e os valores de irregularidade não tiveram uma sincronia, pois o HDM-4 é um modelo de critérios abertos, que permite ao usuário acrescentar vários parâmetros, e com estes foi possível reproduzir uma situação um pouco mais próxima da realidade. / This study was conceived in order to apply the Tavakoli Model, which is a pavement management system for urban roads, aiming the analysis of prioritization of urban streets in a mid-sized city. A field study previously conducted by Suzano City and the Pavements Mechanics Laboratory of the University of São Paulo in Suzano City in 2007 was used, from which was created a database of the towns streets. In that study, the Highway Design and Management (HDM-4) Model of the World Bank was employed for prioritizing maintenance work on public roads. In this study it was sought to develop a comparative study between the mentioned solution and the one reached by Tavakolis Model in the same set of roads. In this research the Tavakoli Model was adapted for the spreadsheets and applied to a set of pavement sections, allowing the determination of a priority list of interventions including the specific type of intervention for each segment. Subsequently, these same types of strategies or interventions were simulated for the same set of paths, seeking the prioritization, with HDM-4 Model version 1.0. Through this research it was possible to conclude that both criteria studied can be useful for managing urban roads, because they prioritized the necessary interventions in the urban roads analyzed. The Tavakoli Model proved to be more conservative, on account of being a closed criterion, with a priority index depending directly on the pavement condition index and average daily volume of traffic, affecting the classification of the sections directly as well. In the HDM-4 Model, the classification of the sections and values of the International Roughness Index did not match, due to HDM-4 being an open criteria model, which allows the user to add several parameters, and they can lead to more realistic report.

A elaboração de um programa de gerenciamento de uma rede rodoviária implica na utilização de montantes consideráveis de recursos em sua recuperação e manutenção. Neste cenário, ressalta-se a importância da validação de uma nova tecnologia de avaliação funcional de pavimentos para aplicação em rodovias brasileiras que permita a coleta de informações de forma automática, sem a interferência do profissional, minimizando o tempo de coleta e processamento de dados, reduzindo-se as interferências com o tráfego e garantindo informações de qualidade e de rápida restituição. O presente trabalho tem como objetivo a contribuição para o processo de avaliação funcional de pavimentos através validação de resultados do inventário funcional de pavimentos flexíveis com o emprego do equipamento Pavement Scanner, o que pode ser um novo processo que garanta a integridade, a confiabilidade e a plena restituição das informações para o projeto e programa de gestão de pavimentos. Para tanto, seções-teste foram inventariadas e estudadas, onde avaliou-se as condições funcionais do pavimento de acordo com a metodologia tradicional de avaliação da superfície do pavimento e sob a utilização do equipamento Pavement Scanner. Os resultados obtidos pelos diferentes métodos foram analisados e comparados, buscando-se determinar a variação obtida pelas diferentes técnicas de avaliação do pavimento, além da análise da repetitividade e reprodutividade de cada uma destas técnicas. Adicionalmente, foi estudada a aplicabilidade dos resultados obtidos pelo Pavement Scanner no cálculo do PCI (Índice da Condição do Pavimento, do inglês Pavement Condition Index), que é muito utilizado no exterior e considerado uma ferramenta eficaz na gerência de pavimentos. / The development of a road network management program implies the use of significant amounts of resources in their recovery and maintenance. In this scenario, it emphasizes the importance of validating a new technology of functional Pavement assessment for use in Brazilian highways that allows the automatic collection of information, without the interference of a professional, minimizing the time in collecting and processing of data, reducing interference with traffic and ensuring information quality and fast refund. This study aims to contribute to the process of functional pavement evaluation through the validation of results of the functional inventory of flexible pavements with the use of Pavement Scanner equipment, which can be a new process to ensure the integrity, reliability and full refund of information for the pavement management program. With this purpose, sections-tests were surveyed and studied, in which the functional pavement conditions were evaluated according to the traditional method of pavement surface evaluation and with the use of Pavement Scanner equipment. The results obtained by different methods were analyzed and compared, in order to determine the variation obtained by the different pavement evaluation techniques, in addition to the analysis of repeatability and reproducibility of each of these techniques. Furthermore, it was studied the applicability of the results obtained by Pavement Scanner in the calculation of PCI (Pavement Condition Index), which is widely used abroad and considered an effective tool in pavement management.

A restauração de pavimentos flexíveis ocasiona, em todo o mundo, problemas ambientais em função do descarte dos materiais provenientes da demolição do pavimento existente, um dos motivos pelo qual a reciclagem de pavimentos tem se mostrado, cada vez mais, uma técnica sustentável e necessária, tanto na manutenção quanto na construção de novas estruturas. Na atualidade, existem as mais diversas técnicas de reciclagem. Neste trabalho, avaliou-se a reciclagem do revestimento asfáltico fresado (RAP) com a adição de agente de reciclagem emulsionado (ARE), estudando a viabilidade de seu emprego em bases asfálticas de pavimentos novos. Por meio de um programa laboratorial de ensaios, foi realizada a análise da estocagem, cura e compactação de uma mistura produzida em uma usina de reciclagem a frio. Para tanto, utilizou-se os parâmetros de módulo de resiliência (MR), resistência à tração por compressão diametral (RTCD) e dano por umidade induzida (DUI). A compactação da mistura no laboratório foi realizada com o Compactador Giratório SUPERPAVE (CGS) e com o Compactador Marshall, sendo avaliada a influência do tempo de estocagem, que é o tempo transcorrido entre a mistura e a compactação (na condição solta), e o tempo de cura após a compactação dos corpos de prova. Os resultados indicam que os parâmetros de MR, RTCD e DUI aumentaram quando a mistura solta permaneceu estocados, pela provável interação entre o agente de reciclagem emulsionado e o ligante asfáltico oxidado do RAP. Foi observado ainda um ganho substancial nos valores de MR e RTCD durante o período de cura, o qual foi pouco influenciado pela estocagem prévia do material. Quanto ao efeito do tipo de compactação, foi possível observar que os corpos de prova produzidos no CGS apresentaram maiores valores de RTCD, MR e DUI em relação aos corpos de prova do compactador Marshall, chegando, inclusive, a dobrar o valor de RTCD após 56 dias de cura. Também foi realizada a construção de dois trechos experimentais com a mistura reciclada estudada, visando o acompanhamento da execução, assim como, o monitoramento do desempenho da mistura, em campo, ao longo do tempo. Constatou-se que foi possível atingir a densidade obtida na compactação Marshall desde que sejam utilizados rolos compactadores adequados e que a espessura da camada seja limitada em até 8 cm. Já os levantamentos deflectométricos realizados durante o monitoramento confirmaram o comportamento mecânico observado em laboratório, indicando o ganho de rigidez da base reciclada ao longo do tempo. Conclui-se, portanto, que o emprego da mistura a frio de RAP com agente de reciclagem emulsionado é uma alternativa viável para a construção de bases de pavimentos rodoviários novos. / Asphalt pavements maintenance produces worldwide residues from milling of deteriorated pavements. Therefore, pavement recycling is a sustainable and necessary technique for new pavement construction and rehabilitation. Nowadays, there many technologies to apply recycling to pavement maintenance. This study evaluated the reuse of the reclaimed asphalt pavement (RAP) mixed with emulsified asphalt recycling agent and its viability to be used as an asphalt base course in new pavements. A laboratory program was used to assess the storage, the cure and compaction of a mix of RAP - emulsified asphalt recycling agent produced in a cold central plant recycling plant (CCPR). The resilient modulus (MR), the indirect tensile strength (ITS) and the moisture induced damage (MID), were used. The compaction at the laboratory was performed using de Superpave Gyratory Compactor (SGC) and the Marshall compactor. The storage period is referred as the time elapsed between the mix and the compaction, in the loose condition. On the other hand, the curing period is associated to the period elapsed after compaction of the specimens. Results showed that the storage period has little effect on the MR, ITS and MID parameters. However, this period was important to likely allow the emulsified asphalt recycling agent to interact with the aged asphalt binder from the RAP. It was observed a substantial increase of MR and ITS parameters during the curing and, again, the storage period had little effect on this. Regarding the compaction method, the SGS specimens had higher values at ITS, MR and MID values, when compared to the Marshall specimens. At the curing time of 56 days, the ITS was doubled at the SGS specimens. Additionally, this study performed the construction of two trial sections with the studied mix. The goal was to register the execution and assess its performance in field during a period. It was verified that in field is possible to reach Marshall densities, since adequate roller compactors are used with specific thickness. The performance of the trial sections was done from FWD testing. These results confirmed the laboratory mechanical behavior of the recycled cold mix, showing that the curing increase of the stiffness. Therefore, it is concluded that the cold mix using emulsified asphalt recycling agent is a viable alternative for the base course construction of new road pavements.

The study of innovative pavements is of significant importance in geotechnical engineering in Brazil, due to the continued need to increase the network of roadways. This requires optimized projects, not only for economic, but also for technical reasons. Technical solutions that use geosynthetics in asphalt overlays have been identified to minimize fatigue and reflective cracks. However, the majority of the application of this technology has ignored the possible additional structural benefits brought by the inclusion of geosynthetics as reinforcement in asphalt layers. The objective of this research is to assess the reinforcement benefits of geogrids placed within asphalt overlays on the structural performance of flexible pavements. In addition, this study investigates the tensile-strain response of geogrids under traffic conditions, induced by cyclic wheel loads generated by a new accelerated pavement testing facility (APT) that was specifically developed for this research. The APT facility consists of a large steel testing box, in which field-scale pavement layers could be constructed. Pavement materials included subgrade soil, aggregate base, hot mix asphalt concrete, asphalt emulsion and a PVA geogrid. Pavement performance was assessed by applying a cyclic wheel load pressure of 700 kPa to the pavement surface. The pavement sections investigated in this study included a geogrid-reinforced and an unreinforced asphalt overlay sections, a single new geogrid-reinforced asphalt layer, and a geogrid-reinforced asphalt overlay with reduced base course thickness. A variety of sensors were used to measure asphalt concrete strains, surface plastic and elastic displacements, and induced traffic loads. Displacements along the geogrid specimens were measured using a tell-tail system. As result, several reinforcement mechanisms of this technique could be quantified in the present study. Polymeric geogrid reinforcements were found to have considerably reduced strains developed at the bottom of asphalt layers, as well as to have reduced vertical stresses in pavement lower layers. Resistance to rutting and lateral movement induced by the geogrids were also clearly evidenced in the presented study. The measurement of displacements along the geogrid provided understanding of the distribution of strains during traffic loading. A mobilized length was identified in geogrid-reinforced sections, showing that the bonding between geogrids and asphalt layers and the stiffness of the geogrid ensured satisfactory performance of the pavement sections. The results also illustrated that the lateral restraining mechanisms effect is a governing mechanism to improve the performance of the asphalt layers by the development of shearing resistance with the geogrids. Overall, it was concluded that geogrids within asphalt overlays act as reinforcement and not merely to delay cracks, providing enhanced performance to flexible pavement structures. / O estudo de pavimentos é de grande importância na Engenharia Geotécnica brasileira devido à crescente necessidade de melhora da situação da rede rodoviária nacional. Para tanto, o desenvolvimento e a aplicação de novas técnicas são necessários, principalmente no âmbito econômico. A técnica do uso de reforços geossintéticos em capa asfáltica é identificada como uma alternativa ao aumento da vida útil do pavimento através da mitigação de trincas por fadiga e de reflexão. No entanto, a maioria das aplicações desta técnica não correlaciona os benefícios estruturais da inclusão do geossintético na capa asfáltica para a melhora do desempenho global do pavimento. O objetivo desta pesquisa é investigar os benefícios estruturais no desempenho de pavimentos flexíveis trazidos pelo reforço de geogrelhas em camadas asfálticas. Ainda neste estudo, será investigada a reposta tensão-deformação destas geogrelhas sobre as condições de tráfego através do uso de ensaios acelerados de pavimento. Um equipamento foi desenvolvido para esta pesquisa e consiste numa caixa metálica de grande porte, em que seções de pavimento em escala real podem ser construídas. O desempenho das seções de pavimento foi avaliado com a aplicação de cargas cíclicas de roda com pressão de contato de 700 kPa. Os materiais que compõem as seções de pavimento incluem solo de subleito, brita graduada simples, concreto betuminoso usinado à quente, emulsão asfáltica e geogrelha de PVA. Foram estudadas uma seção com geogrelha como reforço no recapeamento da camada asfáltica, uma seção idêntica não reforçada, uma seção com uma única capa asfáltica reforçada com geogrelha e uma seção com geogrelha no recapeamento da camada asfáltica, porém com espessura de base reduzida em relação aos demais ensaios. Sensores nas camadas do pavimento mediram tensões e deformações, e deslocamentos plásticos e elásticos na superfície. Deslocamentos ao longo da geogrelha foram monitorados utilizando o sistema tell-tales. Como resultado, mecanismos de reforço foram identificados neste estudo. O uso de uma geogrelha polimérica reduziu consideravelmente as deformações na fibra inferior da capa asfáltica, assim como as tensões verticais nas camadas subjacentes do pavimento. Resistência à formação de trilhas de roda e solevamentos laterais foram também evidenciadas. As medidas de deslocamentos ao longo da geogrelha forneceram entendimento da distribuição de deformações durante o carregamento. Foi identificado o comprimento de geogrelha mobilizado durante os ensaios, mostrando que a aderência entre a geogrelha e as camadas asfálticas e a rigidez da geogrelha asseguraram o desempenho satisfatório das seções de pavimento. Os resultados também mostraram que o efeito do mecanismo de restrição lateral é um mecanismo que governa a melhora no desempenho da capa asfáltica com o uso da geogrelha através do desenvolvimento de resitência ao cisalhamento. Estas observações permitem concluir que a geogrelha na camada asfáltica atua como reforço e não apenas reduzindo a o potencial de trincamento, levando à um aumento no desempenho de estruturas de pavimentos flexíveis.