Os modelos de previsão de desempenho de pavimentos são importantes ferramentas utilizadas pelos sistemas de gerência, essenciais para o planejamento das atividades de manutenção e reabilitação, assim como para a estimativa dos recursos necessários para a preservação das rodovias. Este trabalho tem por objetivo comparar modelos de desempenho de pavimentos, desenvolvidos por análises empíricas e empírico-mecanísticas, que predizem a evolução da condição de pavimentos flexíveis, ao longo do tempo e/ou tráfego acumulado. Os modelos de desempenho analisados foram desenvolvidos por pesquisadores e órgãos rodoviários brasileiros e internacionais, inclusive os modelos de deterioração utilizados pelo programa computacional de gerência de pavimentos desenvolvido pelo Banco Mundial, o HDM–4 (Highway Development and Management). A pesquisa está baseada na comparação do desempenho real de seções de pavimentos rodoviários, obtido a partir da base de dados dos experimentos LTPP (Long-Term Pavement Performance) do FHWA (Federal Highway Administration), com o comportamento previsto pelos modelos de desempenho desenvolvidos por Queiroz (1981), Paterson (1987), Marcon (1996) e Yshiba (2003). Neste trabalho, a análise do comportamento das seções de teste LTPP-FHWA é feita utilizando-se uma programação fatorial que, através da análise de variância (ANOVA), permite a determinação do nível de significância de fatores pré- selecionados (variáveis independentes: tráfego, idade e número estrutural corrigido) bem como a modelagem do desempenho dos pavimentos dessas seções (variáveis dependentes: irregularidade longitudinal e deformação permanente). / The pavement performance prediction models are important tools used for pavement management, essential for the planning of maintenance and rehabilitation activities, as well as for budgeting. The aim of this work is to compare performance prediction models developed through empirical and empirical-mechanistic analyses, which predict the evolution of the condition of flexible pavements, throughout the time and/or accumulated traffic. The performance prediction models analyzed were developed by researchers and Brazilian and international road agencies, including the deterioration models used by the pavement management comuputer program HDM-4 (Highway Development and Management), developed by the World Bank. The research is based on the comparison of the real performance of pavement of sections, obtained from the data base of the LTPP Program (Long-Term Pavement Performance) of FHWA (Federal Highway Administration), with the behavior predicted by deterioration models developed by Queiroz (1981), Paterson (1987), Marcon (1996) and Yshiba (2003). In this work, the analysis of the behavior of the LTPP-FHWA test sections is made through a factorial programming. Analysis of Variance (ANOVA) allows the determination of the level of significance of pre-selected factors (independent variables: traffic, age and pavement structure) and the development of performance prediction models (dependent variables: roughness and rutting).

O pavimento de concreto continuamente armado (PCCA) é caracterizado pela presença de uma alta taxa de armadura longitudinal localizada acima do meio da placa; essa armadura possibilita ao pavimento uma placa de concreto sem juntas. Diferentemente do pavimento de concreto simples, no PCCA não há uma indução da fissuração; as fissuras ocorrem de maneira aleatória, porém são mantidas fortemente apertadas pela armadura longitudinal proporcionando uma estrutura de alta durabilidade exigindo o mínimo de manutenção. Perante tais benefícios, decidiu-se construir quatro seções experimentais deste pavimento no campus da Universidade de São Paulo. A maior diferença entre o PCCA experimental e aqueles encontrados na literatura técnica é a extensão; com o intuito de simular uma parada de ônibus, cada seção possui 50 metros de comprimento, curtas em comparação com os até 400 metros de comprimento encontrados em PCCA tradicionais. Para analisar o comportamento do pavimento foram esquematizados três estudos de desempenho: levantamentos de fissuras; testes de deformação com provas de carga dinâmicas (PCD) com um caminhão carregado; e testes de deflexões com o Falling Weight Deflectometer (FWD). A análise da fissuração mostra um comportamento bastante distinto daquele encontrado em PCCA tradicionais; a curta extensão, aliada à falta de ancoragem da placa, resultou em uma fissuração bastante tardia e em um elevado espaçamento entre fissuras. A seção 1, não apresenta, até esta data (dezembro de 2013), nenhuma fissura. A pouca fissuração sugeriu a hipótese de que as fissuras estariam invisíveis a olho nu em função do forte efeito de amarração das barras longitudinais. Entretanto, apesar de tais diferenças, o estudo das tensões através das deformações obtidas pelos strain gauges nas PCD apontam um desempenho estrutural adequado do pavimento; as tensões de tração na flexão resultaram em valores bastante inferiores à resistência do concreto, assegurando a qualidade da placa. Além destas afirmações, as PCD possibilitaram uma série de análises de tensões com configurações de carregamento diferentes. O estudo de deflexões mostrou que nas proximidades da borda longitudinal do pavimento, as deflexões são maiores devido à falta de ancoragem do sistema; no centro as deflexões foram típicas de pavimentos de concreto. A retroanálise das bacias de deflexão resultou em valores de módulo de elasticidade e módulo de reação do subleito baixos próximos à borda, reforçando o impacto da falta de ancoragem. A análise da eficiência de transferência de carga entre fissuras mostrou um desempenho altamente satisfatório de todas as fissuras, inclusive aquelas mais próximas das bordas, o que, novamente, certifica a integridade estrutural da placa. / The continuously reinforced concrete pavement (CRCP) is characterized by the presence of a high longitudinal reinforcement percentage located above the slabs middle; this steel allows a concrete slab without joints. Unlike jointed plain concrete pavements, the CRCP has no cracking induction; the cracks occur randomly, but are held strongly tight by the longitudinal steel, thus, providing a highly durable structure that requires minimal maintenance. Given these benefits, it was decided to build four experimental sections of this pavement on the University of São Paulo\'s campus. The biggest difference between the experimental CRCP and those found in the technical literature is the length; in order to simulate a bus stop, each section is 50 meters long, short compared to traditional PCCA up to 400 meters long. To analyze the behavior of the pavement, three performance studies were carried out: cracks surveys; strain tests with dynamic load tests (DLT) with a loaded truck; and Falling Weight Deflectometer (FWD) deflection testing. The analysis shows that the cracking pattern is quite distinct from that found in traditional PCCA, the short extension, coupled with the slabs lack of anchorage, resulted in a late cracking development and in large crack spacing. Section 1, has yet to develop any cracks. The low cracking suggested the hypothesis that the cracks were invisible to the naked eye due to the longitudinal bars strong binding effect. However, despite these differences, the stress study through strains obtained by strain gauges in DLT indicate an appropriate structural performance of the pavement, the flexural tensile stresses resulted in values well below the concretes strength, ensuring the slabs quality. Also, the DLT enable a series of stresses analysis with different load configurations. The deflection study showed that in the longitudinal edges vicinity, deflections are higher due to lack of any anchorage system; the center deflections are typical concrete pavement ones. The deflection basins backcalculation resulted in values of elasticity modulus of concrete and modulus of subgrade reaction lower near the edge, reinforcing the impact of the lack of anchorage. The analysis of the load transfer efficiency across cracks showed highly satisfactory performance of all cracks, including those nearest to the edge, which certifies the structural integrity of the slab.

A qualidade dos sistemas de sinalização viária é avaliada, tradicionalmente, com base nas características físicas de seus elementos, bem como na durabilidade e conservação dos materiais que os compõem. Em alguns casos, a verificação do atendimento aos critérios técnicos de projeto é também considerada. Depreende-se, daí, que a avaliação estrutural dos elementos de sinalização seja integralmente contemplada por meio dessas avaliações. Por outro lado, a eficácia da sinalização não é necessariamente garantida pela integridade física ou estrutural dos elementos. Por se tratar de um sistema de comunicação com o usuário, que transmite informações que influenciarão as ações dos motoristas na tarefa de guiar o veículo no trânsito, é necessário, também, avaliar o desempenho funcional dos elementos de sinalização. Em outras palavras, o funcionamento e a eficiência da sinalização são tão importantes quanto a situação de seu estado físico. Esta pesquisa descreve aspectos a serem considerados na avaliação de desempenho funcional dos sinais de trânsito com base na observação no campo e na abordagem dos fatores que afetam as medidas de desempenho, conduzindo, em rodovias federais brasileiras concedidas à iniciativa privada, dois experimentos ainda pouco conhecidos no país. O primeiro experimento avaliou o desempenho de um conjunto de placas de sinalização de regulamentação de velocidade máxima permitida, aplicadas em configurações diversas. As medidas de desempenho escolhidas foram a distância de detecção e a distância de legibilidade da sinalização, que foram medidas por meio de observadores em curso na rodovia, em condições reais de operação. O segundo experimento avaliou o desempenho de um conjunto de demarcações no pavimento de uma rodovia também em condições reais de operação. A medida de desempenho foi a retorrefletividade da sinalização horizontal sob tráfego real. A pesquisa inova ao utilizar o conceito de planejamento de experimentos, otimizando o modelo estatístico a ser estimado com menos execuções experimentais. / The quality of the traffic signs systems is traditionally assessed based on physical characteristics of their elements, as well as the durability and conservation of materials they are made of. In some cases, the verification of compliance with the technical criteria for design is also considered. Therefore, it appears that the structural assessment of sign elements is fully covered by these evaluations. Moreover, the effectiveness of traffic signs is not necessarily guaranteed by physical or structural health of the elements. Once the traffic signs comprise a system of communication with the users, which gives information that will influence the actions of the drivers on the task of guiding the vehicle in traffic flow, it is also necessary to evaluate the functional performance of the traffic signs. In other words, the operation and efficiency of traffic signs are as important as their physical condition. This research describes some aspects to take into account in the evaluation of performance of traffic signs based on observation in the field and in the approach of the factors affecting performance measures, carrying out in Brazilian federal highways under concession to the private sector two experiments still little known in this country. The first experiment evaluated the performance of a set of speed limit signs applied in different configurations. The chosen performance measures were the detection distance and the legibility distance of the signs, which were measured by subjects driving on open road under real operating conditions. The second experiment evaluated the performance of a set of pavement markings also on open road under real operating conditions. The performance measure was the retroreflectivity of the pavement markings under real traffic. The survey breaks new ground by using the concept of optimal design of experiments, optimizing the statistical model to be estimated with fewer experimental runs.

Four sections of continuously reinforced concrete pavement (CRCP) were constructed at the University of São Paulo campus in order to introduce this kind of pavement structure to Brazil\'s technical transportation community. Sections were designed as 50 m long concrete slab, short in comparison to traditional CRCP, in order to simulate bus stops and terminals - locations of critical interest for public infrastructure. The thesis presented herein concludes this research project initiated in 2010. As the initial goal of this study was the development of coherent, reliable and intuitive design recommendations for the use of CRCP technology in Brazil, a profound understating of its structural and performance peculiarities was needed. For that, the cracking process of the experimental CRCP sections was recorded over a span of seven years. Due to the sections\' short length and lack of anchorage, the experimental \"short\" CRCP presented a cracking behavior quite different than traditional CRCP. There were much less visible cracks than expected. To address this issue, a novel technology in ultrasonic non-destructive testing of concrete structures was applied. Through ultrasonic signal interpretation it was possible to discover several incipient non-visible cracks within the slabs - many of these became apparent on the slab surface in later crack surveys - and to characterize visible and non-visible cracks regarding crack depth. The updated crack map with non-visible cracks showed similarities with traditional CRCP. Additionally, the ultrasonic data analysis provided important information on thickness variation, reinforcement location and concrete condition that were applied in theoretical simulations (finite element software) of the short CRCP. Simulations were attempted considering different slab geometries, firstly with transverse cracks as joints with high load transfer efficiency (LTE) and secondly with a continuous slab without cracks or joints. The latter simulation was more accurate reaching a shift factor between field and simulated stresses in the order of 0.7 to 1.0. Deflection data and LTE analysis from cracks and panels in between cracks further attested the slab continuous behavior, which contradicts current CRCP design models and performance predictors. Furthermore, critical traffic and environmental loading conditions concerning Brazil\'s climate and bus traffic characteristics were investigated and related using a selected fatigue model resulting in design recommendations in a chart format for the short CRCP aimed at long-term projects for over 20 years of operation. The design chart was successfully applied to investigate three failures presented by the experimental short CRCP due to thickness deficiencies pointed out by the ultrasonic testing. / Quatro seções de pavimento de concreto continuamente armado (PCCA) foram construídas no campus da Universidade de São Paulo, com o objetivo de introduzir esta estrutura, de reconhecido sucesso internacional, à comunidade técnica de engenharia de transportes brasileira. As seções foram projetadas com uma placa de concreto de 50 m de extensão, curta em comparação ao PCCA tradicional, com a finalidade de simular paradas e terminais de ônibus - locais de grande interesse para a infraestrutura pública. A tese aqui apresentada conclui este projeto de pesquisa iniciado em 2010. Como o objetivo inicial deste estudo foi o desenvolvimento de recomendações de projeto coerentes, confiáveis e intuitivas para a utilização do PCCA no Brasil, foi necessário um profundo entendimento de suas peculiaridades estruturais e de desempenho. Para isso, o processo de fissuração das secções experimentais foi acompanhado durante sete anos. Devido à curta extensão e falta de ancoragem das seções, o PCCA \"curto\" apresentou um padrão de fissuração diferente do PCCA tradicional com muito menos fissuras visíveis na superfície do que o esperado. Para abordar esta questão, uma nova tecnologia ultrassônica para ensaios não destrutivos de estruturas de concreto foi aplicada. Pela interpretação do sinal de ultrassom, foi possível descobrir várias fissuras incipientes (não visíveis) dentro das placas - muitas dessas foram observadas na superfície da placa em levantamentos de fissuras posteriores - e caracterizar fissuras visíveis e não-visíveis quanto à profundidade da fissura. O mapa de fissuração atualizado com fissuras não visíveis mostrou semelhanças com PCCA tradicional. Além disso, a análise dos dados de ultrassom forneceu informações importantes sobre a variação da espessura, localização da armadura longitudinal e condição do concreto, que foram aplicados em simulações teóricas (software de elementos finitos) do PCCA curto. Simulações foram propostas considerando diferentes geometrias, primeiramente com fissuras transversais como juntas com alta eficiência de transferência de carga (LTE) e posteriormente com uma placa contínua, sem fissuras ou juntas. Esta última simulação foi mais precisa alcançando um fator de conversão entre tensões de campo e simuladas na ordem de 0,7 a 1,0. Dados de deflexão e análise de LTE em fissuras e placas entre fissuras atestaram novamente o comportamento contínuo das placas, o que vai em contradição com os modelos atuais de dimensionamento e de previsão de desempenho para o PCCA. Ademais, o tráfego crítico e condições de carga ambiental correspondentes ao clima e tráfego de ônibus típicos brasileiros foram investigados e relacionados usando um modelo de fadiga resultando em recomendações de projeto para o PCCA de curta extensão sendo direcionado para projetos de longo prazo para mais de 20 anos de operação. O gráfico de projeto foi aplicado com sucesso para investigar três falhas apresentadas pelo PCCA curto experimental devido a deficiências de espessura apontadas pelo teste ultrassônico.

O resíduo sólido estudado na presente pesquisa e decorrente da associação de lama de calcário e dregs (expressão muito utilizada na indústria do papel, inclusive no Brasil, que poderia ser traduzida como \'borra\'), materiais gerados na fabricação de papel. Tradicionalmente, este resíduo é depositado em aterros sanitários ou em áreas controladas. No entanto, a disponibilidade de espaços adequados para a disposição é pequena, e a conservação dos mesmos é muito dispendiosa, visto que apresentam riscos de contaminação para o ambiente e fauna circundantes. Assim, este tipo de solução não é mais visto como viável a longo prazo. Este trabalho tem como objetivo principal determinar, a partir de ensaios de laboratório, o comportamento mecânico de misturas constituídas com solos e o resíduo em destaque, visando a sua utilização na construção rodoviária. Foram compactados corpos-de-prova com e sem adição de resíduo na energia normal do Proctor, variando-se o tipo de solo, o teor de cal e o tempo de cura, e posteriormente foram submetidos a ensaios de compressão simples, compressão diametral e índice de suporte Califórnia. Complementarmente, foram realizados ensaios de difração de raios-X e microscopia eletrônica por varredura para determinar, respectivamente, a composição química e micro-estrutura do resíduo. Os resultados mostraram que a adição do resíduo da fabricação de papel aos solos não melhora as propriedades mecânicas das misturas compactadas, sendo necessária a utilização de um estabilizante, como a cal, para melhorar as más características. Porém para os solos estudados, as misturas de solo, resíduo e cal apresentaram melhor comportamento mecânico que as misturas de solo-cal, oferecendo uma solução factível para a utilização deste resíduo na construção rodoviária. / The solid waste studied in the present research results from the association of lime mud and dregs, these materials are generated during the paper manufacturing. Traditionally, this waste is disposed of either surface impoundment or landfills. However, there is limited appropriate land availability for these disposal practices, and its maintenance is costly, due to the present contamination risks for the surrounding environment and fauna. Therefore, this kind of solution is no longer seen as long term viable. This work has the main objective of studying, based on laboratory tests, the mechanical behavior of soils and the wastes in focus mixtures, seeking their utilization in road construction. Specimens with and without the addition of waste were compacted at the normal proctor energy, varying the soil type, the lime rate and curing time, afterwards they were submitted to tests of unconfined compressive strength, indirect tensile strength and California bearing ratio. Complementary, tests of ray-X diffraction and spectrum electronic microscopy were executed to respectively determine the chemical composition and microstructure of the waste. The results showed that the addition of paper mill wastes to soils does not improve the mechanical properties of the compacted mixtures, being necessary the use of a stabilizer, such as lime, to improve its poor characteristics. However for the studied soils; the lime stabilized soils and the waste mixtures presented bettermechanical behavior than the lime stabilized soils offering a feasible solution for the use of this waste in road construction.

Sistemas de Transportes Inteligentes (STIs) englobam um conjuntos de tecnologias (Sensoriamento Remoto, Tecnologia da Informação, Eletrônica, Sistemas de Comunicação de Dados entre outros) que visam oferecer serviços e gerenciamento de tráfego avançado para meios de transporte rodoviário, aéreo e outros. A obtenção de informações a respeito das características e das condições do pavimento das estradas constitui uma parte importante dentro do sensoriamento nesses STIs. Investigar novas técnicas, metodologias e meios de automatizar a obtenção dessas informações é parte deste trabalho. Uma vez que existem diferentes tipos de defeitos em vias pavimentadas, esta tese apresenta a proposta de uma metodologia que permite a obtenção, de forma automática, das condições dos pavimentos asfálticos. A obtenção dos dados foi realizada por meio do Sensoriamento Remoto com uso de Veículos Aéreos Não Tripulados. A utilização de técnicas de Aprendizado de Máquina na detecção automática possibilitou alcançar uma acurácia de 99% na detecção de pavimentos asfálticos flexíveis e 92% na identificação de defeitos em alguns experimentos. Como resultado obteve-se o diagnóstico automático, não só das condições da via, mas de diferentes tipos de defeitos presentes em pavimentos. / Intelligent Transport Systems (ITS) is a set of integrated technologies (Remote Sensing, Information Technology, Electronics, Data Communication Systems among others) that aims to provide services and advanced traffic management for road, air, rail and others transportation systems. Obtaining information about characteristics and road pavement conditions is an important part within the sensing these ITS. Investigating new techniques, methods and means to optimize and automate obtaining these information are part of this work, since there are different types of defects on paved roads. Thus, this thesis proposes a methodology that allows automatically obtain information about the condition of the pavement. Data collection was performed with remote sensing technology using Unmanned Aerial Vehicles. Automatic detection was possible through the use of Machine Learning techniques with 99% of accuracy in pavements and 92% in distress identification. As a result we obtained the self-diagnosis, not just the pavement, but different types of distress present in the pavement.

A caracterização das cargas do tráfego é de grande importância para o dimensionamento de pavimentos, bem como para a quantificação do desempenho para fins de gerência de pavimentos. A utilização de abordagens empíricas para determinar os efeitos das cargas do tráfego nas estruturas de pavimentos, datadas dos anos 1960, apresentam sérias limitações, pois seus resultados são válidos somente para os mesmos, ou muito similares, fatores intervenientes que prevaleciam quando do seu desenvolvimento. Os fatores relativos às solicitações do tráfego e às características dos veículos (tipo de eixo, tipo de rodagem, pressão de enchimento dos pneus e tipo de suspensão) são bem diferentes, atualmente, daquelas existentes há 50 anos. Tendo em vista que os modelos de desempenho são importantes ferramentas dos sistemas de gerência de pavimentos (SGP) para prever a evolução da condição ao longo do tempo e/ou tráfego acumulado e, portanto, dependentes de uma consistente caracterização do tráfego, o objetivo desta pesquisa foi analisar os efeitos da caracterização do tráfego sobre o desempenho dos pavimentos, a partir da geração de modelos estatísticos baseados no conceito proposto pelo método da AASHTO 2002, de espectros de carga por eixo dos veículos comerciais de carga, comparando-os com o conceito de equivalência de carga, desenvolvido a partir do AASHO Road Test na década de 1950. Dados de pesagens realizadas no ano de 2008 no Posto de Pesagem de Veículos da SP-160 Rodovia dos Imigrantes, km 28, pista Sul, foram utilizados para o desenvolvimento dos espectros de carga e posterior modelagem. Testes estatísticos e práticos foram realizados para determinar a variabilidade mensal dos Fatores de Veículos (FV) em relação ao valor médio do ano de 2008. Apesar da análise estatística com a aplicação do teste Kolmogorov-Smirnov (K-S) ter apresentado diferenças significativas entre os espectros mensais e anuais, a variação observada nos fatores de tráfego não resultou em diferenças práticas na espessura final do pavimento. Os modelos estatísticos foram desenvolvidos separadamente para cada classe de veículo e de eixos que o compunha, tendo sido usadas distribuições de probabilidade Log-normal e Weibull para modelar os espectros de carga. Os parâmetros dos modelos foram obtidos através do método dos mínimos quadrados, complementado com a realização de testes K-S e Qui-quadrado, destacando-se a obtenção de coeficientes de determinação (R2) superiores a 0,90. A comparação entre os resultados previstos pelos modelos e os dados originais, feita tanto pela abordagem empírica como empírico-mecanística, com uso dos programas computacionais ELSYM5 e MEPDG, evidencia o modelo Weibull como o mais indicado para aplicação em rodovias brasileiras com características de tráfego semelhantes às da Rodovia dos Imigrantes. / The characterization of traffic loads is of great importance for pavement design, as well as for the measurement of performance in a pavement management system. The use of empirical approaches to determine the effects of traffic load on pavement structures, dating from the 1960\'s, presents serious limitations, since its results are just valid for the same or very similar intervening factors that prevailed at the time of its development. The traffic load factors and vehicle characteristics (axle type, tire type, tire inflation pressure, and suspension type) are quite different today from those existing 50 years ago. Given that the performance models are important tools of pavement management systems (PMS) to predict the evolution of pavement condition over time and/or accumulated traffic and therefore dependent on a consistent characterization of the traffic, the objective of this research was to analyze the effects of traffic characteristics on pavement performance through the generation of statistical models based on the concept proposed by the AASHTO 2002 method, axle load spectra of commercial vehicles, comparing them with the concept of load equivalence factor, developed through the AASHO Road Test in the 1950s. Data collected in 2008 in a weighing station located on Immigrant Highway - SP-160, km 28, southern runway, were used for the development of load spectra and subsequent modeling. Practical and statistical tests were performed to determine the variability of monthly vehicle-factors (FV) to the mean value for the year 2008. Despite the statistical analysis, performed by applying the Kolmogorov-Smirnov (KS) test, have shown significant differences between the monthly and annual spectra variation, there were not practical differences in the final thickness of the pavement associated to changes in vehicle-factors. Statistical models were developed for each vehicle class and for its axles, having been used Log-normal and Weibull probability distributions to model the load spectra. The model parameters were obtained from the method of least squares, complemented by the KS and chi-square tests, being important to mention that the coefficients of determination (R2) were greater than 0.90. The comparison between the results predicted by the models and the original data, made either by empirical and empiricalmechanistic approaches, with use of computer programs ELSYM5 and MEPDG, shows that the Weibull model is the most suitable for application in Brazilian highways with similar traffic characteristics to the Immigrants Highway.

Esta pesquisa avaliou a técnica de reciclagem de solo-agregado com adição de cimento para a reconstrução de pavimentos asfálticos deteriorados. A técnica utilizada consiste da adição de cimento a uma base de solo-brita, configurando assim uma base cimentada de solo-brita-cimento. A utilização de agregados reciclados na pavimentação é prática crescente no Brasil e no mundo, recebendo incentivos públicos e sociais, além de representar grandes benefícios ambientais associados à redução do bota-fora, da exploração de recursos naturais e transporte de insumos. Tais agregados apresentam características únicas, inerentes a sua origem e utilização prévia, portanto necessitam de estudos quando de sua utilização em qualquer camada de pavimento. Os materiais utilizados nesta pesquisa são provenientes da base de solo-brita existente na rodovia Fernão Dias. A esses materiais foi adicionado cimento Portland para compor novos materiais de sub-base reciclada. Por apresentar função estrutural bastante significativa no sistema de camadas do pavimento, a camada cimentada necessita de uma criteriosa e abrangente caracterização mecânica. Esse estudo foi dividido em duas frentes distintas de avaliação: estudos laboratoriais e estudos de campo. Nos estudos laboratoriais foram testadas cinco misturas de material reciclado com cimento, com variações do tipo de materiais reciclado, teor de cimento e energia de compactação. Avaliam-se também diferentes métodos de ensaio, comparando resultados obtidos para procedimento de ensaio de concretos e argamassas, e de materiais granulares. Todas as variáveis testadas em laboratório apresentaram influência no comportamento mecânico das misturas cimentadas. Os estudos de campo consistem da construção e do monitoramento estrutural do trecho experimental, além de ensaios mecânicos em corpos de prova extraídos de pista. Foi possível avaliar a evolução da estrutura do pavimento no período de um ano e fazer a verificação dos parâmetros de rigidez in situ e em laboratório. / This research evaluated the soil-aggregate recycling with cement, soil-aggregate-cement mixtures, as a cementitious subbase solution for pavement rehabilitation. The use of recycled aggregates as paving material is an increasing practice in Brazil and abroad, receiving public and social incentives, as well as representing major environmental benefits associated with the reuse and conservation of natural resources, and reduction of the materials transportation costs. Such aggregates have unique characteristics inherent to their origin and previous use; therefore it should be extensively evaluated whenever used in any pavement layer. The materials selected to this study were collected from the base course of Fernão Dias Highway. To these materials, Portland cement was added, in order to establish new materials to the recycled subbase. Since it presents a very significant structural function in the pavement layers system, the cement treated base requires a careful and comprehensive mechanical characterization. This research was divided in laboratory and field evaluation. Five recycled mixtures with cement were studied in laboratory, varying: the recycled aggregate material, the cement percentage added to the mixture, and the energy compaction. Different laboratory standard procedures, applied for concrete and granular material, were also studied. All the variables investigated influenced the mechanical behavior of the recycled cementitious mixtures. The field study consisted of the construction and structural monitoring of an experimental test site comprised of three segments (varying the thickness of the recycled subbase layer), and also laboratory mechanical tests of field cores. The results have shown the structural evaluation of the pavement along one year, and also stiffness parameters measured in situ from the field cores.

" The determination of strain is an important step when using a mechanistic-empirical structural design, such as the AASHTO 2002 Design Guide. This thesis investigated the use of accelerated pavement testing system on Hot Mix Asphalt pavements to determine actual transverse and longitudinal strains under loads of varying frequency at different temperatures. A Model Mobile Load Simulator (MMLS3) was used in this study. Laboratory compacted pavement slabs were instrumented with thermocouples for monitoring the pavement's temperature, and with strain gauges in transverse and longitudinal directions at the bottom surface to measure strain. The slabs were subjected to loading by the MMLS3, running at different speeds. The pavement slab and accelerated loading equipment were enclosed in an environmental chamber to control temperatures during testing. Strains were also determined from layered elastic analysis after determining modulus values by two different methods - Resilient modulus testing and Witczak’s dynamic modulus equation. Comparisons of pavement strains calculated through the use of layered elastic design software and actual strains obtained during loading were made. The test results have shown a significant difference between strain values obtained using an instrumented pavement slab and those obtained with the use of standard resilient modulus values or dynamic modulus values determined by using a typical layered elastic design model. To avoid the discrepancies, two approaches are proposed - The first is modeling strain with accelerated pavement testing and the second one is using a correction factor. "

Doctor of Philosophy / Department of Civil Engineering / Mustaque A. Hossain / Stacey E. Kulesza / Recycled concrete aggregate (RCA) is the byproduct of the demolition of concrete structures and pavements. An estimated 140 million tons of concrete waste is produced annually in the United States, most of which ends up in landfills. The use of RCA to replace quarried aggregates in paving projects is one way to utilize these materials and alleviate concerns regarding this increasing waste stream. RCA usage prevents waste concrete disposal into landfills, resulting in more sustainable use of mineral aggregate sources, and may further reduce costs associated with paving projects. However, the inferior physical properties of RCA, such as the presence of recycled mortar, complicate the incorporation of RCA into new concrete mixtures. State highway agencies such as the Kansas Department of Transportation are facing further issues with RCA from D-cracked pavements, raising the question if D-cracked aggregates should be used in paving operations. No known work has evaluated the effect of RCA from D-cracked pavements in subgrade soil stabilization. This study stabilized a low-plasticity clay in Kansas using RCA and three stabilizing materials (lime, Class C fly ash, and a combination of Portland cement and fly ash). Candidate mixtures with varying proportions of chemical stabilizers and D-cracked aggregates were evaluated using the standard Proctor, unconfined compressive strength, linear shrinkage, and California Bearing Ratio tests. Microstructure characteristics of selected mixtures were explored using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray tests. Laboratory test results indicated that RCA, in conjunction with all cementitious materials except lime, improved clay strength, stiffness, and shrinkage properties. SEM results indicated that RCA caused a low void space and a dense arrangement of soil particles. RCA effectively improved evaluated mixture properties when an adequate soil-RCA bond was reached using chemical agents. The long-term performance of full-depth flexible pavements with stabilized mixtures as subgrade was assessed in the AASHTOWare Pavement ME Design (commonly known as MEPDG) software. The life-cycle cost of flexible pavements with stabilized mixtures was estimated for a 40-year design period. Economic analysis results indicated that RCA was cost effective only if it was used with a combination of fly ash and Portland cement.