LUCENA,M.C.C. Caracterização química e reológica de asfaltos modificados por polímeros . 2005. 163 f. Tese (Doutorado em Química Inorgânica) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005. / Submitted by irlana araujo (irlanaaraujo@gmail.com) on 2011-12-29T16:12:26Z No. of bitstreams: 1 2005_tes_Mar_Lucena.pdf: 2143974 bytes, checksum: 430ccc92a6f0987f217156dd1885e893 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Nascimento(vieiraaline@yahoo.com.br) on 2012-02-14T14:54:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_tes_Mar_Lucena.pdf: 2143974 bytes, checksum: 430ccc92a6f0987f217156dd1885e893 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-02-14T14:54:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_tes_Mar_Lucena.pdf: 2143974 bytes, checksum: 430ccc92a6f0987f217156dd1885e893 (MD5) Previous issue date: 2005-05-23 / Neste trabalho foi realizado o estudo da caracterização quimica e reologica do cimento asfaltico produzido recentemente no pais, oriundo de petroleo do Campo Fazenda Alegre, no estado do Espirito Santo. Para efeito de comparação, tambem foram estudados os asfaltos da refinaria Vale do Paraiba e os estrangeiros arabe e venezuelano. Os asfaltos foram modificados por incorporação dos polimeros SBS e EVA, e os efeitos resultantes da modificação foram avaliados. Os parâmetros investigados visaram a avaliação de problemas usuais como: deformação permanente, trincas termicas e oxidação. Os polimeros foram caracterizados atraves de termogravimetria e calorimetria exloratoria diferencial e por espectroscopia no infravermelho. Os asfaltos puros e modificados foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho, ressonância magnetica nuclear, calorimetria exploratoria diferencial, termogravimetria e cromatografia de permeação em gel. A composição quimica foi realizada atraves do fracionamento SARA e teor de enxofre. Ensaios empiricos como ponto d amolecimento, penetração e retorno elastico tambem foram realizados. As propriedades reologicas foram avaliadas através da viscosidade absoluta e de ensaios dinâmico-mecânicos. O envelhecimento oxidativo dos asfaltos foi avaliado a partir da analise dos espectros no infravermelho e de ressonância magnética nuclear, alem da variação do modulo complexo de cisalhamento dinâmico. Observou-se que os asfaltos brasileiros diferem em relação aos teores de carbonos aromáticos, quando comparados com o asfalto árabe. Alem disso, apresentam comportamento diversos frente à presença de oxigênio. Nos asfaltos modificados pos SBS, o ensaio de calorimetria exploratória diferencial mostrou uma diminuição na transição vítrea do material. A presença do SBS aumentou a resistência do asfalto ao processo oxidativo. A adição do SBS e do EVA provocou um aumento da viscosidade do asfalto de forma não linear indicando que os polímeros não são aditivos inertes. O comportamento Newtoniano não foi verificado para os ligantes modificados. Ensaios dinâmicos-mecânicos demonstraram que o SBS elevou o grau de desempenho dos ligantes. Os ensaios com as aparas da industria de calçados (EVA), indicaram uma melhoria na elasticidade do ligante.

Para determinar la susceptibilidad al ahuellamiento de las mezclas asfálticas, el Manual de Carreteras (M.C.) especifica el ensayo “Método para determinar la deformación en mezclas asfálticas utilizando la máquina de ahuellamiento” homologado de la norma NLT-173/84, ensayo que considera alta temperatura ambiente (60 ºC) y una presión de contacto rueda-probeta de 9 kgf/cm2 . No obstante esta especificación no incluye como factor la presencia de agua superficial, condición que sí se considera en otras normas internacionales por su importante influencia en la pérdida de adherencia entre el cemento asfáltico y el sustrato mineral. En este trabajo de título se investigan alternativas para adaptar la especificación antes mencionada, incorporando el factor agua superficial bajo la rueda y manteniendo las otras condiciones. Para ello se diseñó un programa de ensayos que, en una primera parte, aborda el estudio del comportamiento de mezclas asfálticas sometidas al ensayo NLT 173/84 y al ensayo AASHTO T324-04 “Hamburg Wheel Tracking Device”. Para realizar esta investigación se utilizan dos tipos de cemento asfáltico, el CA24 y cemento asfáltico modificado con polímeros y además se incorpora un aditivo promotor de adherencia a cada uno de ellos. Por otra parte se varía el método de compactación de las probetas, utilizando la compactación de placa vibratoria del método NLT-173/84 y compactación mediante el compactador giratorio. Posteriormente en una segunda etapa, el estudio evalúa un ensayo alternativo de ahuellamiento incorporando agua superficial en la interfaz rueda-probeta en el ensayo NLT 173/84 y compara los resultados con el método NLT normal y con el método de Hamburgo. De los resultados obtenidos se pudo concluir que el aditivo promotor de adherencia mejora el comportamiento en deformación permanente de mezclas asfálticas tanto en el ensayo seco como en el ensayo estándar Hamburg Wheel Tracking Device, al retardar la pérdida de adherencia del cemento asfáltico con el sustrato mineral. En efecto, en el ensayo NLT 173/84 se observó una disminución en la velocidad de deformación para las probetas con aditivo de entre un 31% y 48%, mientras que en el ensayo con la máquina de Hamburgo se logró retardar el inicio del desprendimiento del cemento asfáltico (“stripping”) 50 minutos llegando incluso a su total supresión. Al comparar el comportamiento de los diferentes cementos asfálticos considerados en el ensayo NLT modificado en medio húmedo, con respecto a su respuesta frente al ensayo NLT normal, se observa un aumento en las deformaciones de ahuellamiento, en aproximadamente un 100%, con respecto a las obtenidas en el ensayo normal, dentro del periodo estándar de 120 minutos. El desarrollo de “stripping” en el ensayo NLT modificado sólo ocurrió en las probetas confeccionadas con CA24, mientras que en la máquina de Hamburgo este fenómeno se desarrolló tanto en las probetas de CA24 como en las de cemento asfáltico modificado con polímeros sin aditivo promotor de adherencia. Finalmente, comparando el ensayo NLT modificado con el Hamburg Wheel Tracking Device, se puede concluir que no obstante para algunos tipos de mezcla se percibe la pérdida de adherencia, en forma similar en ambos ensayos, no es posible obtener una correlación general entre ambos ensayos.

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É desenvolvida uma análise fenomenológica sobre dados coletados em dois levantamentos de campo, efetuados em pavimentos flexíveis recapeados em concreto asfáltico de avenidas da cidade de São Paulo, num período de oito meses do ano de 1995. Com base em dados coletados nestes e em outro levantamento da condição de superfície realizado em 1992, são analisados e discutidos vários fatores intervenientes no processo de degradação estrutural e funcional dos recapeamentos urbanos, através de considerações que levam em conta critérios consolidados nas metodologias empregadas para pavimentos rodoviários de fluxo contínuo, bem como aspectos característicos influentes na degradação de pavimentos urbanos de fluxo interrompido. A partir dos levantamentos realizados no estudo experimental de campo, é realizada análise do desempenho dos pavimentos recapeados, enfocando aspectos operacionais tipicamente urbanos. São discutidos os efeitos da condição dos pavimentos de algumas vias urbanas em custos operacionais, com base em registros de manutenção em veículos tipo Tróleibus e a similaridade destes dados com outros resultantes da pesquisa rodoviária PICR, realizada no Brasil com financiamento BIRD. É apresentado como conclusão da pesquisa um modelo de previsão do crescimento e evolução de defeitos com o tempo e o tráfego, para pavimentos recapeados em concreto asfáltico, e uma aplicação deste modelo à análise econômica de espessuras hipotéticas de restauração.

El objetivo principal del tema de memoria es realizar un análisis comparativo, entre las metodologías chilenas y algunas extranjeras relacionadas a la especificación de granulometrías para mezclas asfálticas en caliente, con la intención de conocer los márgenes admisibles que podrían considerarse en la normativa tradicional, de modo que las gradaciones de áridos que se adopten, generen mezclas asfálticas que compatibilicen los aspectos constructivos, económicos y de desempeño en servicio del pavimento. El sistema tradicional de bandas granulométricas expuesto en el Volumen 5 del Manual de Carreteras, presenta diferencias con respecto a algunas metodologías no tradicionales (SUPERPAVE, RAMCODES, método Bailey y normativa mexicana SCT) que actualmente se consideran como especificaciones validas para definir la granulometría de la mezcla. Para abordar este estudio comparativo se contempla la búsqueda de relaciones entre el grado de empaquetamiento de las mezclas y las granulometrías definidas según los distintos métodos, para distintos niveles de compactación. En esta etapa se llevó a cabo un programa experimental basado en la medición de probetas cilíndricas de mezclas asfálticas en caliente que difieren solamente en la banda granulométrica de áridos en estudio. Entre los resultados se verifico que la granulometría de máxima densidad produce insuficientes vacíos en la mezcla asfáltica, así como que los puntos de control que impone SUPERPAVE, permiten una gama muy amplia de gradaciones que generan mezclas que no cumplen con los requisitos mínimos de estabilidad y vaciós. Además se encontró que la densificación por efecto de la compactación depende significativamente de la estructura granulométrica de la mezcla. Se concluye que incorporar las restricciones de evitar la línea de máxima densidad y el cumplimiento de los requerimientos de los parámetros del método Bailey, a las bandas granulométricas tradicionales, permite obtener gradaciones de áridos que generan mejores propiedades. También se obtuvieron relaciones directas entre la compactación, la granulometría y las propiedades básicas de las mezclas asfálticas contempladas en este estudio, por lo que se recomienda comparar empíricamente la compactación Marshall, con la provocada por el mezclador giratorio de SUPERPAVE, el cual simula mejor las condiciones reales de compactación con rodillo.

Ingeniera Civil / El presente trabajo contempla la confección y el seguimiento de dos Tramos de Prueba, a realizarse por primera vez en el país, con capas de rodadura fabricadas con mezclas asfálticas en caliente modificadas con polvo de caucho obtenido de neumáticos fuera de uso (NFU). El caucho es incorporado a la mezcla por vía seca; como una fracción fina de áridos, y su origen es una planta nacional de reciclaje. Con estos tramos se pretende caracterizar las mezclas asfálticas modificadas por vía seca, lo que permitirá proponer normativas de confección y colocación para la Dirección de Vialidad, especialmente dentro del Manual de Carreteras. En el proceso por vía seca, el caucho interacciona con el asfalto en un proceso denominado digestión, en el que se modifica la reología y viscosidad del ligante. El procedimiento de diseño difiere al de una mezcla asfáltica convencional, ya que se requiere la realización de ensayos adicionales para determinar el tiempo y la temperatura de digestión mínimos para alcanzar el grado de modificación suficiente (en el ligante) que provea a la mezcla de mejores propiedades mecánicas. Estas se deben verificar en Obra. Finalmente, de los resultados obtenidos, la utilización del polvo de caucho como material para pavimentos asfálticos se plantea como una solución ambiental viable para dar un valor agregado adicional al caucho de NFU y que permite, de una manera más económica que los asfaltos con polímero y a un precio relativamente competitivo, aportar ventajas técnicas a la carretera. En efecto, respecto a las mezclas asfálticas convencionales, se obtiene una mayor resistencia a los cambios térmicos, a la disgregación (menor susceptibilidad a la humedad), al ahuellamiento y al envejecimiento. Además, como capa superficial provee al pavimento de una mayor capacidad estructural y de una mayor resistencia al deslizamiento (adherencia). De esta manera, la tecnología por vía seca es accesible a las Empresas fabricantes de mezclas asfálticas. No obstante, las mezclas modificadas por esta vía necesitan procedimientos específicos de diseño, fabricación y condiciones controladas de ejecución (extremar el control de temperaturas), por lo que precisan Empresas adiestradas y de un control de calidad riguroso.

Os objetivos deste trabalho são avaliar o comportamento de asfaltos peruanos convencional CAP PEN 60/70 e modificados por polímero SBS tipo I 60/60 e PG 76-22, em misturas asfálticas densas, sem e com envelhecimento em curto prazo, e estabelecer a distribuição do grau de desempenho (PG) de ligantes asfálticos com base nas condições climáticas de cada região do Peru. Para a classificação por desempenho os ligantes asfálticos procedentes de Peru foram submetidos aos ensaios convencionais e da especificação Superpave: penetração, ponto de amolecimento, viscosidade Brookfield, ponto de fulgor, retorno elástico, estabilidade a estocagem, envelhecimento em curto prazo (RTFOT), envelhecimento em longo prazo (PAV), cisalhamento dinâmico (DSR) e rigidez à fluência na flexão (BBR). Para a avaliação das propriedades mecânicas, sem envelhecimento e com envelhecimento em curto prazo, foram moldados um total de 196 corpos de prova, submetidos aos ensaios Marshall, resistência à tração, resistência à tração após umidade induzida, módulo de resiliência, fluência por compressão uniaxial estática, fluência por compressão uniaxial dinâmica e vida de fadiga. Os resultados dos ensaios mostram que o proceso de modificação dos asfaltos por polímero melhora as caracteristicas reológicas do ligante, apresentando menor índice de susceptibilidade térmica e maior resistência ao envelhecimento e melhorando o comportamento das misturas asfálticas em todos os ensaios mecânicos. Esses resultados foram confirmados pela análise estrutural com o programa computacional Elsym5, nas duas condições de envelhecimento estudadas. / The main goal of this work is the evaluation of the behavior of conventional peruvian asphalt binder AC PEN 60/70 and SBS polymer-modified asphalts I 60/60 and PG 76-22, when used in hot-mix asphalt (HMA), under both conditions with and without short-term aging. It aims also to establish the asphalt binder performance grade (PG), which is based on the weather conditions, for different peruvian regions. The peruvian asphalt binders were submitted to conventional and Superpave laboratory tests: penetration, softening point, Brookfield viscosity, flash point, elastic recovery, storage stability, rolling thin film oven test (RTFOT), pressure aging vessel (PAV), dynamic shear rheometer (DSR) and bending beam rheometer (BBR). For the evaluation of mechanical properties 196 specimen were sumitted to Marshall, indirect tensile strength under static loading, indirect tensile strength under static loading after induced moisture, resilient modulus under dynamic diametric compression, static and dynamic creep and fatigue tests. The result show that polymer-modified asphalt binder improve rheological characteristic, in terms of thermal susceptibility and resistance to aging, and also improve the asphalt mixtures behavior, which was verified in all of the mechanical tests and after the structural analysis performed with the Elsym5 program, for all of the short-term aging conditions studied in this work.

Os objetivos deste trabalho são avaliar o comportamento de asfaltos peruanos convencional CAP PEN 60/70 e modificados por polímero SBS tipo I 60/60 e PG 76-22, em misturas asfálticas densas, sem e com envelhecimento em curto prazo, e estabelecer a distribuição do grau de desempenho (PG) de ligantes asfálticos com base nas condições climáticas de cada região do Peru. Para a classificação por desempenho os ligantes asfálticos procedentes de Peru foram submetidos aos ensaios convencionais e da especificação Superpave: penetração, ponto de amolecimento, viscosidade Brookfield, ponto de fulgor, retorno elástico, estabilidade a estocagem, envelhecimento em curto prazo (RTFOT), envelhecimento em longo prazo (PAV), cisalhamento dinâmico (DSR) e rigidez à fluência na flexão (BBR). Para a avaliação das propriedades mecânicas, sem envelhecimento e com envelhecimento em curto prazo, foram moldados um total de 196 corpos de prova, submetidos aos ensaios Marshall, resistência à tração, resistência à tração após umidade induzida, módulo de resiliência, fluência por compressão uniaxial estática, fluência por compressão uniaxial dinâmica e vida de fadiga. Os resultados dos ensaios mostram que o proceso de modificação dos asfaltos por polímero melhora as caracteristicas reológicas do ligante, apresentando menor índice de susceptibilidade térmica e maior resistência ao envelhecimento e melhorando o comportamento das misturas asfálticas em todos os ensaios mecânicos. Esses resultados foram confirmados pela análise estrutural com o programa computacional Elsym5, nas duas condições de envelhecimento estudadas. / The main goal of this work is the evaluation of the behavior of conventional peruvian asphalt binder AC PEN 60/70 and SBS polymer-modified asphalts I 60/60 and PG 76-22, when used in hot-mix asphalt (HMA), under both conditions with and without short-term aging. It aims also to establish the asphalt binder performance grade (PG), which is based on the weather conditions, for different peruvian regions. The peruvian asphalt binders were submitted to conventional and Superpave laboratory tests: penetration, softening point, Brookfield viscosity, flash point, elastic recovery, storage stability, rolling thin film oven test (RTFOT), pressure aging vessel (PAV), dynamic shear rheometer (DSR) and bending beam rheometer (BBR). For the evaluation of mechanical properties 196 specimen were sumitted to Marshall, indirect tensile strength under static loading, indirect tensile strength under static loading after induced moisture, resilient modulus under dynamic diametric compression, static and dynamic creep and fatigue tests. The result show that polymer-modified asphalt binder improve rheological characteristic, in terms of thermal susceptibility and resistance to aging, and also improve the asphalt mixtures behavior, which was verified in all of the mechanical tests and after the structural analysis performed with the Elsym5 program, for all of the short-term aging conditions studied in this work.

Utilizam-se as grelhas de reforço no combate ao trincamento por reflexão desde os anos 1980. Entretanto, o possível potencial na redução de deformações permanentes do pavimento têm sido pouco investigado. Neste contexto insere-se esta pesquisa com o objetivo de avaliar o processo de instalação das grelhas de reforço comercializadas no Brasil, o efeito de sua inserção nas camadas asfálticas de recapeamento e procedimentos para o dimensionamento estrutural. Inicialmente, foram realizados ensaios de fadiga em vigas prismáticas de concreto asfáltico, no modo cisalhante, no intuito de avaliar o comportamento de diferentes materiais no combate ao trincamento por reflexão (geogrelhas poliméricas, grelhas de fibra de vidro, geocompostos e geotêxteis). Nesta etapa, as geogrelhas poliméricas apresentaram melhor desempenho em relação às vigas de concreto asfáltico, com benefício de aproximadamente cinco vezes. Na segunda etapa, as grelhas de reforço foram testadas em sete trechos de rodovias em serviço, no combate às deformações plásticas, reforço de camada asfáltica e combate ao trincamento por reflexão. Nestas rodovias foi quantificado o benefício gerado pelas grelhas na comparação com as seções de controle. Além disso, alguns insucessos foram observados devido à instalação e utilização inadequadas dos materiais, sendo crítico o comprimento de ancoragem especificado, a condição de ligação com a camada subjacente e a espessura mínima de recobrimento requerida. Os resultados mostraram que as grelhas de reforço têm potencial em reduzir os afundamentos nas trilhas de rodas, desde que especificados e instalados dentro de certas prescrições. Para o dimensionamento estrutural, a direta inserção dos fatores de efetividade observados nos ensaios de fadiga em laboratório nos modelos mecanístico-empíricos revelou-se eficaz desde sejam inseridos fatores de correção para previsão do desempenho observado no campo.

São apresentados os resultados de um estudo experimental acerca das técnicas disponíveis no Brasil para a avaliação da condição estrutural dos pavimentos asfálticos e de concreto de cimento por meio de levantamentos deflectométricos. O Falling Weight Deflectometer (FWD) e a viga Benkelman são avaliados lado a lado com relação à repetibilidade das leituras, confiabilidade dos resultados, procedimentos de ensaio, técnicas para interpretação das leituras e aplicabilidade dos parâmetros obtidos por retroanálise. São analisados os principais fatores que influenciam nos resultados dos levantamentos deflectométricos, objetivando esclarecer a importância destes parâmetros na correta interpretação das leituras, a fim de possibilitar uma utilização eficaz dos resultados em projetos de restauração e em previsões de vida restante. São discutidos aspectos relacionados aos fatores que afetam a confiabilidade dos módulos de elasticidade obtidos com o emprego de técnicas de retroanálise, com base nos dados decorrentes deste estudo.