Na década de 1970, foi adotado para o projeto de pavimentos na França o princípio da “dissociação de funções das camadas do revestimento”. Principalmente foram destacados os parâmetros funcionais de conforto, segurança e redução do ruído à camada de rolamento/desgaste e estabelecidos maiores requisitos estruturais para as camadas subjacentes do pavimento. Destacam-se pelo seu uso corrente na França, Inglaterra, Alemanha, Espanha e EUA, para a camada de rolamento em vias de tráfego intenso e/ou pesado, os revestimentos asfálticos delgados e ultra delgados, produzidos e aplicados a quente, envolvendo o emprego de misturas com graduação descontínua. Essas misturas são empregadas principalmente para proteger a estrutura do pavimento e proporcionar maior segurança, qualidade de rolamento e redução do ruído do tráfego, isto é, preservar/melhorar a funcionalidade da rodovia, cabendo às camadas subjacentes do pavimento desempenhar adequadamente a função estrutural para resistir às cargas de tráfego. Esta pesquisa apresenta os procedimentos executivos de laboratório e de campo, bem como os resultados do estudo de dosagem e ao monitoramento das características funcionais de um revestimento asfáltico ultra delgado, composto por uma mistura asfáltica descontínua a quente e uma membrana elástica, num trecho experimental em rodovia de alto tráfego no Sul do Brasil. O estudo demonstra que a técnica pode ser utilizada no país para melhorar as condições superficiais do revestimento asfáltico em relação à segurança da via e redução de ruídos causados pelo tráfego ao meio ambiente. / In the 1970s, it was adopted for the design of pavements in France the concept of "separation of functions of wearing courses". Especially prominent were the functional parameters of comfort, safety and noise reduction for wearing courses and greater structural requirements established for the underlying layers of the pavement. For high-traffic highway wearing courses stand out for its current use in France, England, Germany, Spain and the U.S. thin and ultrathin gap-graded hot-mix asphalt. Such mixtures are used primarily to protect the pavement structure and provide greater safety, rolling quality and traffic noise reduction that is, to preserve / enhance the functionality of the highway, leaving the underlying layers of the pavement adequately perform the structural function to resist to traffic loads. The study presents lab and job executive procedures as well as results of mixing asphalt dosage design and monitoring related to the functional characteristics of an ultra-thin hot asphalt wearing course, consisting of a gap-graded asphalt mixture and an elastic membrane, carried out in a high-traffic highway trial. The survey shows that the technique can be used in Brazilian roads to improve the wearing course conditions regarding road safety and traffic noise reduction to the environment.

O objetivo dessa dissertação é analisar o comportamento de um pavimento com base em solo estabilizado com cal e cinza volante (base pozolânica). O pavimento foi construído em 1985, aproveitando solos próximos à rodovia. Os materiais pozolânicos utilizados foram cinzas volantes originadas na queima do carvão mineral na petroquímica de Triunfo – Rio Grande do Sul - RS, misturadas com cales dolomíticas produzidas à época no Rio Grande do Sul. Na fase inicial da pesquisa a seguir relatada, analisaram-se informações sobre os materiais, estudos das misturas, métodos de dimensionamento bem como das especificações construtivas. O projeto do pavimento foi elaborado e supervisionado pela Fundação de Ciência e Tecnologia – CIENTEC - RS, utilizando um método de dimensionamento baseado na teoria da elasticidade e um método de elementos finitos. Na parte experimental do trabalho, analisaram-se a condição superficial e estrutural do pavimento submetido ao tráfego e as condições ambientais durante 27 anos, através de levantamentos de campo (defeitos superficiais, com cálculo do IGG, e deflexões) e de retiradas de amostras para ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração na compressão diametral. Também se realizaram ensaios de difração de raios-X de amostras coletadas no pavimento, visando identificar a formação de produtos cimentantes. De posse dos módulos de resiliência das amostras de campo, calcularam-se as respostas estruturais do pavimento (tensões, deformações e deslocamentos) com as quais se realizaram análises de fadiga da camada estabilizada e de capacidade estrutural do pavimento (resistência a elevadas tensões de tração). Complementarmente, elaboraram-se traços de outras misturas com solo semelhante e cinza volante, empregando cales disponíveis atualmente no mercado, sem obter-se, contudo, as elevadas resistências e módulos das amostras de campo. Globalmente, conclui-se que a estabilização alcalina, com utilização dos solos locais e o aproveitamento de cinza volante e acréscimo de cal hidratada, é uma técnica apropriada dos pontos de vista técnico (pavimento de longa durabilidade), econômico (redução de custos de conservação e de custo com transporte de materiais) e ambiental (preservação de jazidas de agregados, aproveitamento de materiais locais e, especialmente, de resíduos abundantes). / This dissertation analyzes the behavior of a pavement with soil-lime-fly ash stabilized base course (pozzolanic base). The pavement was built in Rio Grande do Sul state (RS), southern Brazil, in 1985, with use of local soils. Fly ashes resulting from coal burning in a petrochemical unit were used as pozzolanic materials, mixed to dolomitic limes produced at that time in the state. In the initial stage of the research here reported, data related to materials, stabilized mixes, design methods and construction specifications were analyzed. The pavement was designed and supervised by the State Science and Technology Foundation (CIENTEC – RS), using a design method based on the elasticity theory and the finite element method. In the experimental part of the research, the pavement structural and functional conditions were analyzed, taking into account that it had been loaded by traffic and submitted to environmental changes along 27 years. Field surveys were carried out; surface distresses survey to allow computing a Brazilian Distress Gravity Index (IGG), and surface deflections to evaluate the pavement bearing capacity. Samples were cored from the asphalt mixture wearing course and form the soil-lime-fly ash base course to measure resilient modulus and split tensile strength in laboratory. Besides, X-ray diffraction tests were carried out aiming at identifying new stabilizing compounds in samples of the stabilized base. Using the measured resilient moduli, the pavement structural answers (stresses, strains and deflections) were computed. Both the fatigue life of the pozzolanic base and the pavement bearing capacity (capacity of resisting high tensile stresses) were analyzed. In addition, new soil-lime-fly ash mixtures were designed using limes presently available in the state and elsewhere; however the achieved strength and modulus values were quite lower than those measured in field samples. All in all it is concluded that the alkaline stabilization, using local soils and fly ashes and hydrated lime , is a satisfactory technique form technical (long-lasting pavement), economical (reducing both the costs of material transportation and pavement maintenance) and environmental (use of local materials, especially abundant wastes and preservation of non-renewable aggregates sources) points-of-view.

O final da vida útil de pavimentos com bases rígidas se caracteriza pelo aparecimento de trincas de blocos e de fadiga. Neste cenário, a reciclagem das camadas de base e revestimento asfáltico, com adição de cimento, surge como técnica importante para reabilitação dessas estruturas. Além de se tratar de uma solução vantajosa do ponto de vista técnico, é competitiva em termos econômicos, além de sustentável. Entretanto, a escassa normatização nacional dificulta sua aplicação, destacando-se a falta de um procedimento de dosagem. Objetivando contribuir para o desenvolvimento de um método de dosagem de camadas recicladas com cimento, desenvolveu-se um programa experimental, contemplando a caracterização mecânica (resistência e rigidez), a variação volumétrica e a erodibilidade de misturas contendo fresado asfáltico, materiais de bases rígidas (brita graduada tratada com cimento e solo-cimento) e cimento Portland. Foram analisados os efeitos da porcentagem de fresado, do teor de cimento e do tempo de cura, compactando-se os corpos de prova na energia Modificada. Com auxílio de um software estatístico, foi elaborado um planejamento experimental para definição das misturas analisadas, contemplando-se diversos níveis para as variáveis independentes (teores de cimento entre 1% e 7%, e porcentagens de fresado variando entre 8% e 92%, aproximadamente). Os tempos de cura considerados foram extrínsecos ao planejamento e variaram de acordo com o ensaio, sendo de 3, 7 e 14 dias para os ensaios de comportamento mecânico e de 7 dias para os demais ensaios. Obtiveram-se modelos com efeitos estatisticamente significativos, com exceção da expansão. Os demais modelos apresentaram coeficientes de determinação de médios a elevados, tendo em vista a heterogeneidade dos materiais estudados, além do tamanho amostral considerável. Foi verificado que todas as variáveis afetam as propriedades analisadas, sendo que o teor de cimento demonstrou maior efeito, sendo que sua adição melhora consideravelmente o comportamento das misturas empregadas, frente à ação do tráfego e da água. Foram alcançados resultados bastante elevados de resistência à compressão simples (1,00 MPa a 6,49 MPa) e resistência à tração na compressão diametral (0,17 MPa a 1,22 MPa); já a rigidez das misturas apresentou uma ampla variação de resultados (484 MPa a 20.031 MPa). Com relação aos materiais de base empregados (brita graduada tratada com cimento e solo-cimento), não se observou uma tendência única; as misturas com solo-cimento apresentaram maior resistência, entretanto, com comportamento ligeiramente inferior quanto à variação volumétrica e à erodibilidade. Na análise da rigidez, os materiais de base mostraram comportamento bastante similar. Para concluir, foi verificado que o procedimento proposto por Fedrigo (2015) também é satisfatório para a dosagem de misturas recicladas constituídas por antigas bases cimentadas e fresado asfáltico, restando ainda quantificar a possível retração por secagem das misturas estudadas. / The end of the useful life of pavements with rigid bases characterizes by the appearance of block and fatigue cracking. The full-depth reclamation with cement (FDR-C) of this layer combined with the asphalt layer seem to be a good choice for the rehabilitation of the pavement structure. Besides being an advantageous solution from a technical point of view, it is competitive in economic terms, besides being sustainable. However, the Brazilian standards are scarce thus limiting its application, highlighting the lack of an appropriated mix design method to this technique. In order to contribute for the development of an FDR-C mix design method, an experimental program was developed aiming to test the mechanical characterization (strength and stiffness), volumetric variation and the erodibility of mixtures made of reclaimed asphalt pavement (RAP), rigid base materials (cement treated crushed stone and soil-cement) and Portland cement. There were analyzed the effects of the RAP percentage, the cement content and the curing time of the specimens. For that, the compaction effort used was the Brazilian Modified one. Through a statistic software, an experimental planning was prepared for mixtures determination, with several levels for the independent variables (cement content between 1% and 7%, and RAP percentage varying by 8% up to 92%, approximately). The curing time analyzed was outward of experimental planning and it varied according to the kind of test. The specimens of mechanical performance were cured for 3, 7 and 14 days, and the other tests were examined at the 7th day of curing time. Models with statically significant effects were obtained, except the swell one. The others had medium and high coefficients of determination, given the heterogeneity of the studied materials, in addition to considerable sample size. It was found that all variables affect the analyzed properties, and the cement content proved to be with the greatest effect among the analyzed factors. Cement addition improves considerably the behavior of the mixtures for the traffic and water actions. Moreover, higher results were achieved for UCS (1.00 MPa up to 6.49 MPa) and ITS (0.17 MPa up to 1.22 MPa) tests. While the mixtures stiffness presented a wide range of results (484 MPa up to 20,031 MPa). Regarding the studied materials, it was observed that they do not have a single trend. The mixtures with soil-cement presented stronger, but with slightly lower behavior for volumetric variation and erodibility. At the stiffness analysis, different materials showed very similar behavior. All in all, it was found that the mix design method proposed by Fedrigo (2015) is also suitable for employment in semi-rigid FDR-C, still remaining to measure the possible drying shrinkage of specimens.

Uma nova abordagem de sistema de gerência de pavimentos ferroviários é exposta nesta tese. O objetivo principal da pesquisa foi o desenvolvimento de um sistema de gerência em nível de rede e análises do custo do ciclo de vida em nível de projeto, adotando como estudo de caso a Estrada de Ferro Vitória Minas. A revisão bibliográfica apresenta modelos de avaliação da qualidade geométrica e estrutural no Brasil e no mundo. O desenvolvimento iniciou-se com a composição do sistema de gerência em nível de rede utilizando um inventário do trecho em estudo, a subdivisão dessa via em segmentos homogêneos de comprimento variável de acordo com a geometria (curva e tangente), e a aplicação de seis códigos: (i) classe de via; (ii) inventário da estrutura do pavimento com base no tipo de dormente; (iii) geometria com a definição da metodologia de avaliação da qualidade geométrica, propondo um índice que aplica o desvio padrão dos parâmetros geométricos (bitola, empeno, alinhamento e nivelamento transversal), a contagem de exceções e os respectivos limites de alerta, intervenção e segurança; (iv) superfície pela análise do desgaste do trilho e defeitos superficiais; (v) segurança pelo coeficiente de atrito; e (vi) capacidade estrutural com a aplicação do módulo de via parametrizado pelo carro controle. A partir dos seis códigos, foi possível categorizar a estratégia de manutenção aplicável e, em nível de projeto, foram analisadas as degradações do lastro e do desgaste do trilho, com definições de equações de predição, o que permitiu simular o custo do ciclo de vida das estratégias. Por fim, para verificar a viabilidade técnica da estratégia de manutenção apontada, foram estudadas as tensões no topo do lastro e do subleito e ainda o módulo de via por retro análise das deflexões medidas da via permanente em duas seções da EFVM. / A new approach to the railroad track management system is presented in this thesis. The main objective of the research was the development of a network management system and life cycle cost analysis in a project level, adopting as a case study of the Estrada de Ferro Vitoria Minas. The bibliographic review has exposed geometric and structural track quality evaluation models in Brazil and in the world. The development began with the composition of the network management system using an inventory of the track under study, the subdivision of the railway into homogeneous segments of variable lengths depending on the geometry (curve and tangent), and the application of six codes: (i) class, (ii) pavement structure inventory based on tie type, (iii) geometry with definition of quality assessment methodology proposing an index that applies the exception counting and the standard deviation of the parameters - cross level, warp, alignment and gauge - and safety, alarm and intervention limits, (iv) surface by analysis of rail wear and rail surface defects, (v) safety by friction coefficient, and (vi) structural capacity with the application of the track modulus parameterized by the track geometry car. From the six codes, it was possible to categorize the applicable maintenance strategy at a project level, create prediction equations of the ballast and the rail wear degradation and simulate life cycle cost of the strategies. In order to verify the technical feasibility of the mentioned maintenance strategy, it was measured the stress at the top of the ballast and subgrade and the track modulus by retroanalysis deflections in two sections of the EFVM.

Este trabalho apresenta a análise de agregados reciclados de telhas de cerâmica vermelha, visando seu emprego em camadas de pavimentos de baixo custo, baseado em estudos de laboratório. A indústria de cerâmica vermelha gera refugos da queima que são tratados como resíduos, mas se constituem em materiais de alto conteúdo energético e matéria prima de qualidade. O quadro da geração desses resíduos foi diagnosticado nas cidades de Monte Carmelo e Ituiutaba, em Minas Gerais. Os dados quantitativos obtidos indicam que é justificável a sua reciclagem. Somente na cidade de Monte Carmelo, as quantidades geradas permitiriam executar 10,8 km de camada de base de pavimento, ao se misturar 40% de solo poderia atingir 32 km por ano. Aproximadamente 10 t destes resíduos foram britadas obtendo-se o agregado reciclado de telha (ART). Estes agregados foram caracterizados mediante os ensaios físicos e mecânicos, e submetidos aos ensaios empregados na pavimentação, como a metodologia tradicional, metodologia MCT, método da pastilha, resistência ao cisalhamento, outros ensaios denominados índices de qualidade, ensaio de módulo resiliente e deformação permanente. Apesar deste material atender aos principais requisitos da metodologia tradicional, identificou-se que ele quebra com a aplicação de energia de compactação e de tensões nos ensaios, e apresenta alta resiliência - grandes deformações resilientes-, o que levaria à perda da capacidade de suporte da estrutura do pavimento, por fadiga. Desenvolveu-se uma metodologia para a determinação da absorção no estado saturado superfície seca, de agregados porosos, com fração fina inclusive, pois os métodos conhecidos não são aplicáveis; esta metodologia pode ser aprimorada para se constituir em norma de ensaio. Estudou-se um método inédito para a otimização do volume compactado da mistura de agregado com solo, baseado na porosidade do material granular, como uma alternativa ao método da estabilização granulométrica que se mostrou inadequado, no caso. As misturas produzidas com solos lateríticos foram avaliadas após a compactação não apresentando mais a quebra dos grãos do agregado, e mostraram ganhos expressivos no valor do módulo de resiliência, chegando em um caso a atingir 288% acima do módulo do agregado. Os resultados dos ensaios de laboratório indicaram ser possível a aplicação deste material em misturas com solos lateríticos, em camadas de pavimentos de baixo custo. / The purpose of this work is to use recycled aggregate of ceramics roofing tiles for low cost pavement layers, based on laboratory studies. The heavy-clay ceramic industry generates wastes, originated from the calcination stage, that are considered as residues which demand resources for its deposition. However they are high energy content materials which can be useful. The generation of these residues in the cities of Monte Carmelo and Ituiutaba, in the State of Minas Gerais indicated that its recycling is valid. For instance, in the city of Monte Carmelo, it is generated such a large amount of residues that it should be enough to execute about 10,8 km of base course of pavement; moreover if 40% of soil is mixed 32 km pavement per year can be produced. For this study, approximately 10 metric tones of these residues had been crushed to produce the recycled aggregate from roofing tile. The aggregates produced had been characterized by physical and mechanical tests. They were also submitted to the tests used for aggregates for pavement, such as the traditional methodology, methodology MCT (tropical compacted miniature), shear strength, resilient module, permanent deformation, and other tests called quality rates. These residues comply with the main requirements of the traditional methodology, however it is necessary to point out that the material breaks with the application of energy for compaction and under the tensions during the mechanical tests, it also presents high resilience, or great resilient deformations, which will lead to the loss of the supporting capacity of the pavement due to fatigue. An appropriate methodology was developed for the porous aggregate absorption measurement, including its fraction, in the saturated dry surface state. As the known methods for absorption are not applicable, this methodology with improvements can be proposed as standard test. A new method to optimize the compacted volume of the mixture was studied, based on the porosity of the granular material, as an alternative to the traditional method of the grain sized stabilization, which is not adequate for this purpose. The mixtures produced with lateritics soils were evaluated after the compacting, they have not presented the broken grains. These mixtures performed very well with significant increase in the value of the resilience module, up to 288% above of the module of the aggregate. The results of the laboratory indicate that it is possible to use these residues in mixtures with laterític soil, for layers of low cost pavements.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O Tratamento Superficial por PenetraÃÃo (TSP) à um revestimento de pequena espessura e custo reduzido, constituÃdo pelo espalhamento de ligante betuminoso e agregado mineral e a subseqÃente compactaÃÃo. O TSP pode ser empregado como revestimento principal e/ou em atividades de manutenÃÃo e conservaÃÃo de rodovias existentes, representando, aproximadamente, 63% da malha rodoviÃria pavimentada estadual do CearÃ. Apesar de sua grande utilizaÃÃo, atualmente nÃo existe um processo de dosagem em laboratÃrio para verificaÃÃo do seu desempenho e definiÃÃo das melhores taxas de agregados e ligantes. Na prÃtica, a dosagem do TSP obedece Ãs taxas recomendadas pelas normas e ordens de serviÃos, ou ao bom senso e experiÃncia dos engenheiros rodoviÃrios. A presente dissertaÃÃo buscou desenvolver um mÃtodo de dosagem em laboratÃrio e atravÃs dele investigar o desempenho do TSP para diferentes agregados minerais da RegiÃo Metropolitana de Fortaleza (RMF), para o caso do Tratamento Superficial Simples (TSS), Duplo (TSD) e Triplo (TST). Os revestimentos de TSP foram avaliados atravÃs do desgaste sofrido por mantas submetidas ao ensaio Wet Track Abrasion Test (WTAT) e placas de solo-brita submetidas aos ensaios acelerados com o uso de simulador de trÃfego de laboratÃrio. Os ligantes empregados nos tratamentos superficiais foram a emulsÃo RR-2C e a modificada por polÃmero RR2C-E. Os agregados minerais estudados foram provenientes de 2 pedreiras da RegiÃo Metropolitana de Fortaleza, alÃm do agregado siderÃrgico (AS) que à um resÃduo da produÃÃo do aÃo. Os resultados indicaram que as mantas apresentaram valores satisfatÃrios para os desgastes sofridos e que, à luz do ensaio WTAT, nÃo houve melhoria no desempenho dos revestimentos que empregaram a emulsÃo modificada por polÃmero. As placas de TSD, submetidas ao simulador de trÃfego de laboratÃrio, apresentaram melhores resultados para o agregado 1 (gnaisse) com uso da emulsÃo modificada e o AS com emulsÃo convencional. Conclui-se que o mÃtodo desenvolvido para dosagem em laboratÃrio, aliado ao emprego dos ensaios acelerados, pode ser uma ferramenta para a determinaÃÃo das melhores taxas de agregados e ligantes, bem como para avaliar diferentes agregados e ligantes para uso em revestimentos do tipo TSP. / Asphalt Surface Treatment (AST) is a coating with small thickness and low cost, composed by spreading bituminous binder and mineral aggregate and subsequent compaction. AST can be utilized as the surface course of roads and/or in services of maintenance and conservation of highways, representing approximately 63% of Cearà stateâs paved road. Despite its high utilization, nowadays there is not a laboratory design process to verify the performance, and to determine the better aggregates and bituminous binder rates. In practice, the AST design process follows the recommended rates by technical standards or by the experience of engineers. This MSc Thesis developed a laboratory design method and investigated the performance of AST for different mineral aggregates of the Fortaleza Metropolitan Area, for the cases of Simple Surface Treatment (SST), Double Surface Treatment (DST) e Triple Surface Treatment (TST). The AST coatings were evaluated using the mass loss suffered by specimens submitted to the Wet Track Abrasion Test (WTAT) and plates of soil-gravel submitted to the laboratory traffic simulator. RR-2C emulsion and emulsion modified by polymer known as RR2C-E were used as asphalt binders. The mineral aggregates used were from two quarriy near Fortaleza. A third aggregate investigated was the steel slag, a waste of steel production. The results showed that the plaids presented satisfactory mass loss. Through the WTAT no improvement was noticed in the performance of the coatings that utilized RR2C-E. The DST samples, submitted to the laboratory traffic simulator, presented better results for the aggregate 1 (gneiss) using the RR2C-E and the steel slag with conventional emulsion. It was concluded that the method developed for laboratory design, combined with the use of the laboratory traffic simulator, can be a tool to determinate the best aggregates and bituminous binder rates, as well as to evaluate different aggregates and bituminous binders to use in AST coatings.

Estimar com acurácia a vida útil de um pavimento é um dos maiores desafios que enfrentam os engenheiros rodoviários. Recentemente uma nova ferramenta tem sido utilizada para estimar de forma mais realista o desempenho de pavimentos; trata-se dos simuladores de tráfego. Neste contexto, esta dissertação apresenta um estudo do comportamento de um pavimento flexível típico da Região Sul do Brasil, submetido a ensaios acelerados com um simulador de tráfego linear móvel (semelhante ao HVS da República Sul-Africana). O pavimento encontra-se na rodovia BR-290, uma das principais vias do Rio Grande do Sul, que está desde 1997 sob concessão à iniciativa privada. De maio a outubro de 2007 duas seções testes com idêntica estrutura de pavimento, construídas em outubro de 2004, foram solicitadas pelo simulador de tráfego. A primeira seção teste, situada na faixa externa da pista, tinha sido solicitada pelo tráfego real (com elevada concentração de veículos de carga), estimando-se que, desde a construção até o início dos ensaios acelerados, recebera aproximadamente 4,0 x106 operações equivalentes do eixo padrão (eixo simples com rodas duplas com carga igual a 8,2 tf), calculadas empregando-se os fatores de equivalência de carga da AASHTO (NAASHTO). A outra seção teste, por estar situada no acostamento da rodovia, praticamente não tinha sido previamente solicitada pelo tráfego. O simulador de tráfego aplicou a essas seções testes, respectivamente, 170 mil e 255 mil ciclos de carga de um semi-eixo simples de rodas duplas de 8 tf (equivalente a carga de eixo de 16 tf). Para acompanhar o comportamento do pavimento, mediram-se, ao longo dos períodos de ensaio, deflexões e afundamentos nas trilhas de rodas. Trincas foram medidas e mapeadas, calculando-se um índice de densidade de trincamento. Dados de temperatura e precipitação pluviométrica também foram obtidos. As medidas de campo evidenciaram uma significativa aceleração na degradação do pavimento quando submetido à ação do simulador. Com os ensaios acelerados concluídos, amostras das camadas asfálticas das duas seções testes foram extraídas, determinando-se em laboratório valores de resistência à tração, módulo de resiliência (com diferentes tempos de carga) e curvas de fadiga. Desse modo, foi possível estimar a tendência de desempenho do pavimento desde a sua construção até o término de sua vida de serviço, comparando-se a ação do simulador com a do tráfego real. Na análise foram considerados os efeitos da velocidade (baixa) do carregamento imposto pelo simulador de tráfego nos módulos de deformabilidade do ligante asfáltico e da mistura asfáltica. Também foi avaliado o efeito acelerador na degradação do pavimento, decorrente das elevadas tensões geradas pela carga de eixo do simulador, muito superior às correspondentes a veículos comerciais. Assim, estimou-se que um ciclo de carga (carga de eixo de 16 tf) do simulador móvel, aplicado à velocidade de 8 km/h, corresponde à passagem de 30 a 40 eixos padrão, na velocidade do tráfego real, e que a vida de serviço do pavimento analisado é de aproximadamente 8,2 x106 eixos padrão (NAASHTO). / The accurate prediction of pavements lives is one of the most difficult challenges that Pavement Engineers face. Traffic simulators have been recently used as a new tool to improve the prediction of pavements performances: In this context, this MSc Thesis presents a study on the behavior of an asphalt pavement with structure typical of those built in Southern Brazil, submitted to accelerated testing by a mobile traffic simulator (similar to the South African HVS). The pavement is on BR-290, one of the most important highways in Rio do Grande do Sul (Brazil southernmost state); a toll-road since 1997. From May to October 2007, two test sections with identical structures, built in 2004, were loaded by the traffic simulator. The first section was in one of the outer lanes of the highway and before the beginning of accelerated tests had been trafficked by some 4 million ESALs (82 kN equivalent single axle loads). The other test section, since was on one of the highway shoulders, had practically received no traffic. The traffic simulator applied 170,000 and 255,000 repetitions of 160-kN axle load to those test sections, respectively. In order to follow pavement performance along the traffic periods, deflections and rut depths were measured. Cracks were mapped as soon as they appeared and a Cracking Density Index was computed. Air temperature and rainfall data were also stored. Field measurements displayed a remarkably acceleration in pavements distress due to the traffic simulator action. After accelerated testing ending, asphalt mixes specimens were cored and tested to tensile strength and resilient modulus. Fatigue curves were also obtained through laboratory testing. Accelerated testing, complemented by laboratory results, allowed estimating a tendency for pavement performance, from construction to the end of its service live, and comparing the action of the traffic simulator to that of real traffic. The effects of the low loading speed of the traffic simulator on the asphalt binder and asphalt mixture resilient modulus were evaluated; as well as the acceleration of pavements distress due to high stresses generated by the traffic simulator axle load, that largely exceeds those applied by commercial vehicles. Thus, it was estimated that a loading cycle (160-kN axle load) of the traffic simulator, applied at 8 km/h, would cause the same distress than 30 to 40 ESALs applied at commercial speed. It was also concluded that the service life of the analyzed pavement structure was approximately 8.2 million ESALs.

Na década de 1970, foi adotado para o projeto de pavimentos na França o princípio da “dissociação de funções das camadas do revestimento”. Principalmente foram destacados os parâmetros funcionais de conforto, segurança e redução do ruído à camada de rolamento/desgaste e estabelecidos maiores requisitos estruturais para as camadas subjacentes do pavimento. Destacam-se pelo seu uso corrente na França, Inglaterra, Alemanha, Espanha e EUA, para a camada de rolamento em vias de tráfego intenso e/ou pesado, os revestimentos asfálticos delgados e ultra delgados, produzidos e aplicados a quente, envolvendo o emprego de misturas com graduação descontínua. Essas misturas são empregadas principalmente para proteger a estrutura do pavimento e proporcionar maior segurança, qualidade de rolamento e redução do ruído do tráfego, isto é, preservar/melhorar a funcionalidade da rodovia, cabendo às camadas subjacentes do pavimento desempenhar adequadamente a função estrutural para resistir às cargas de tráfego. Esta pesquisa apresenta os procedimentos executivos de laboratório e de campo, bem como os resultados do estudo de dosagem e ao monitoramento das características funcionais de um revestimento asfáltico ultra delgado, composto por uma mistura asfáltica descontínua a quente e uma membrana elástica, num trecho experimental em rodovia de alto tráfego no Sul do Brasil. O estudo demonstra que a técnica pode ser utilizada no país para melhorar as condições superficiais do revestimento asfáltico em relação à segurança da via e redução de ruídos causados pelo tráfego ao meio ambiente. / In the 1970s, it was adopted for the design of pavements in France the concept of "separation of functions of wearing courses". Especially prominent were the functional parameters of comfort, safety and noise reduction for wearing courses and greater structural requirements established for the underlying layers of the pavement. For high-traffic highway wearing courses stand out for its current use in France, England, Germany, Spain and the U.S. thin and ultrathin gap-graded hot-mix asphalt. Such mixtures are used primarily to protect the pavement structure and provide greater safety, rolling quality and traffic noise reduction that is, to preserve / enhance the functionality of the highway, leaving the underlying layers of the pavement adequately perform the structural function to resist to traffic loads. The study presents lab and job executive procedures as well as results of mixing asphalt dosage design and monitoring related to the functional characteristics of an ultra-thin hot asphalt wearing course, consisting of a gap-graded asphalt mixture and an elastic membrane, carried out in a high-traffic highway trial. The survey shows that the technique can be used in Brazilian roads to improve the wearing course conditions regarding road safety and traffic noise reduction to the environment.

Orientador: Wagner dos Santos Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T04:13:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_RonaldoZamiro_M.pdf: 3142137 bytes, checksum: c09c35641979a8788df1ed3a99eb5bdd (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O polímero SBS - Estireno-Butadieno-Estireno tem sido muito empregado para modificar o asfalto, tanto para pavimentação como para aplicações industrial. Nessa pesquisa foi abordado o estudo do asfalto modificado com polímeros SBS, apresentando comportamento melhor que asfalto convencional, mostrando-se como o polímero se comporta ao ser misturado com o asfalto e quais características são melhoradas. O asfalto modificado com polímero SBS tem uma vida útil muito superior ao asfalto convencional, ressaltando os pavimentos drenantes, que pelos seus vazios por onde escoam a água oferece maior segurança, durabilidade, conforto, menos custos com manutenção, tempo ganho com viagens mais rápidas, menos estresse, vidas poupadas, e com tudo isso, alertar as autoridades governamentais e concessionárias de rodovias que é necessário investirem mais com esses materiais de melhor qualidade, visto que na Europa e Estados Unidos já se apiicam muito o asfalto modificado com SBS. Porém foi verificado também que nem todos os trechos das rodovias podem ser usados os pavimentos drenantes e quais os pavimentos então que devem ser usados nesses trechos. Foi feito também um comparativo entre custos e benefícios de asfaltos modificados com polímero e asfaltos convencionais / Abstract: The polymer SBS - Styrene-Butadiene-Styrene has been very employed to modify the asphalt, for paving and for industrial applications. In that research the study of the asphalt was approached modified with polymer SBS, presenting better behavior than I asphalt conventional, being shown as the polymeric behaves when being mixed with the asphalt and which characteristics are gotten better. The asphalt modified with polymeric SBS it has an useful life very superior to the conventional asphalt, pointing out the drain pavements, that for your emptiness through where it drains the water it offers larger safety, durability, comfort, less costs with maintenance, time branch with trips faster, less stress, saved lives, and with all this to alert the government authorities and concessionary of highways that it is necessary to invest more with those materials of better quality, because in Europe and United States it is already applied a lot the asphalt modified with SBS. However it was also verified that nor all spaces of the highways can be used the drain pavements and which the pavements then that should be used in those spaces. It was also made a comparative one between costs and benefits of asphalts modified with polymeric and conventional asphalts / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-07-29T12:05:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pre_text_marta.pdf: 236863 bytes, checksum: d3c71af11d441289032c0090e88b1a4b (MD5) Previous issue date: 2008-11-27 / The generation of industrial waste has been the object of increasing attention in the field of Science and Technology because of the problems which arise when it is stored and inadequately disposed of. This can have negative consequences for the worker, the company and for the neighboring population. In addition it can generate liabilities for the environment. Measures which internalize such liabilities for the productive system are necessary, but not sufficient to bring about large scale changes in what concerns the sustainable management of solid waste. Therefore, there is an urgent need for technical and participative solutions. Technical solutions would make it viable to reuse or reduce the generation of waste, while participative solutions would reduce the negative consequences for communities and bodies who directly or indirectly are part of this process. In this context, waste from the quarrying of crushed stone was studied in the metropolitan Region of Goiânia. Quarrying is an important source of resources for the economic development of the region but it is also a great generator of solid waste. The research began with the physical and chemical characterization of filler, which forms the greatest volume of solid waste, resulting from quarrying and focused on its general effects on health. It also evaluated how the workers in these companies relate to the environmental issue in this context in which they live. A survey with questions was distributed and from the answers it could be concluded that the profile of these workers is extremely lacking in information which would provide them with information to deal with legal aspects directly related to their activity. Furthermore, it could be seen that specific methodologies in Environmental Education are needed to attend to these cases. It was also detected that the accumulation of filler can be harmful to society in terms of health. This is because of its physical and chemical characteristics, and in particular its considerable concentration of silica. These facts justify the need to find a technical solution to reduce the quantity of this waste. Hence it was decided to test different blends of natural soil and filler, using laboratory tests based on soil mechanics, with a view to investigating the possibility of using filler in road pavement, as it absorbs enormous quantities of material in its constituent layers and has attracted the attention of researchers in an effort to find new alternative uses for the different types of industrial waste. At this phase, tests were carried out for characterization, CBR, dynamic triaxial tests, permeability, compressive strength using varied quantities of lateritic clay soil as filler. From the results of these tests it was possible to claim that proportions of 30% filler added to compacted soil with modified energy and 20% filler added to compacted soil with intermediate energy can be used for base and sub base purposes, respectively, in flexible urban pavements with light traffic. The result of the resilience module points to the need for prudence in the use of filler, as repeated loads of filler in the test showed that the samples which were most appropriate in the CBR Statistical Test can undergo processes leading to a loss of mechanical resistance. After deciding in the laboratory on the most appropriate proportions of soil-filler for use in pavements, an experimental track was built using this material. An analysis of its behavior was done using the following field tests: sand flagon test, speedy, dynamic cone penetration, loading plate and Benkelman beam. The results of these tests were compared with those obtained from a track built in the same location with soil-crushed rock and lateritic gravel, both considered conventional material. It could be concluded that the mechanical behavior of the experimental track built with soil-filler blends are adequate for the conditions established by the technical norm in force up until the moment they were monitored, since its mechanical behavior is comparable to that obtained when using conventional materials / A geração de resíduos industriais tem merecido destaque crescente na Ciência e Tecnologia devido à problemática causada pelo seu armazenamento ou descarte inadequado, que pode trazer conseqüências negativas para o trabalhador, interno a empresa, e à população circunvizinha, além de gerar passivo ambiental. Medidas que internalizem tais passivos para o sistema produtor são necessárias, mas não suficientes para a mudança em larga escala, no que se refere ao gerenciamento sustentável dos resíduos sólidos. Para tanto, há a necessidade premente de soluções técnicas e participativas.Técnicas, de forma a permitir a viabilização do aproveitamento ou minimização da geração do resíduo, e participativas, de forma a minimizar as conseqüências negativas sobre as comunidades e entidades que direta ou indiretamente fazem parte desse processo. Neste contexto foi estudado o resíduo do setor de mineração de pedra britada da Região Metropolitana de Goiânia, importante provedor de recursos para o desenvolvimento econômico da região, além de grande gerador de resíduos oriundos de seu processo. A pesquisa iniciou-se pela caracterização físico-química de seu principal resíduo: o filer, ressaltando os efeitos na saúde em geral, e pela avaliação da forma como o trabalhador dessas empresas se relaciona com a questão ambiental nesse contexto em que vivem. Para tanto, foi aplicado formulário contendo questões que permitiram concluir que o perfil desta mão-de-obra é extremamente carente de informações que lhes garantam conhecimento para colaborar com aspectos legais diretamente relacionados com a sua atividade. Pôde-se observar ainda que metodologias específicas de Educação Ambiental precisam ser aplicadas para atender a esses casos. Foi ainda detectado que de fato o acúmulo do filer pode trazer prejuízos à sociedade sobre o aspecto da saúde, em função de suas características físico-químicas, dentre as quais se destaca a alta concentração de sílica. Com esses dados justificou-se a necessidade e a importância de se conseguir uma solução técnica para diminuir o quantitativo desse resíduo, optando-se então por testar diversas misturas de solo natural e filer, com base em análises laboratoriais embasadas em mecânica dos solos, com o objetivo de aplicar o filer em pavimentação rodoviária, pois esta atividade absorve altas quantidades de material em suas camadas constituintes e tem atraído diversos pesquisadores que tentam novas alternativas de uso para resíduos industriais de natureza diversa. Nesta fase foram feitos ensaios de: caracterização, CBR, triaxial dinâmico, permeabilidade e compressão simples com dosagens variadas de solo argiloso laterítico com o filer. A partir dos resultados desses ensaios foi possível estabelecer que as dosagens de 30 % de filer dosado ao solo compactado na energia modificada e 20% de filer dosado ao solo compactado na energia intermediária podem ser aplicados, respectivamente, em base e sub-base de pavimentos flexíveis urbanos sujeitos a baixo volume de tráfego. O resultado do módulo de resiliência sinaliza para a necessidade de prudência na aplicação do filer, pois as cargas repetidas do ensaio mostraram que as amostras que se apresentaram adequadas no ensaio estático de CBR podem sofrer processos que podem conduzir a perda de resistência mecânica. Após a determinação, em laboratório, das dosagens mais apropriadas para aplicação em pavimentação de solo-filer foi executado trecho experimental com este material. A análise de seu comportamento foi feita utilizando-se os seguintes ensaios de campo: frasco de areia, speedy, penetrômetro dinâmico de cone, prova de carga sobre placa e viga Benkelman. Os resultados desses ensaios foram comparados com os obtidos em trecho executado no mesmo local, com solo-brita e cascalho laterítico, ditos materiais convencionais. Pôde-se concluir que o comportamento mecânico do trecho experimental executado com misturas solo-filer adéquam-se às condições estabelecidas pelas normas técnicas vigentes de pavimentação até o momento em que foram monitoradas, sendo que o seu comportamento mecânico é comparável com o obtido utilizando materiais convencionais.