Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-05T00:24:48Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ DE ARIMATÉIA ALMEIDA E SILVA – TESE (PPGEP) 2015.pdf: 6946608 bytes, checksum: 04efbba58513fb4cbcc2225d2ade0888 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-05T00:24:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ DE ARIMATÉIA ALMEIDA E SILVA – TESE (PPGEP) 2015.pdf: 6946608 bytes, checksum: 04efbba58513fb4cbcc2225d2ade0888 (MD5) Previous issue date: 2015-06-26 / Capes / A adição do resíduo de Politereftalato de Etileno (PET) em Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP), triturados em partículas cujo diâmetro está entre 0,6 e 0,074 mm, pode ser uma alternativa técnica viável para melhorar as propriedades mecânicas e reológicas das misturas asfálticas. Esta adição tem como finalidade proporcionar uma menor susceptibilidade das misturas asfálticas a fadiga e, conseqüentemente aumentar a vida útil de revestimentos asfálticos em regiões com clima tropical e a temperaturas elevadas. Este trabalho tem como objetivo principal a incorporação de um aditivo no Cimento Asfáltico de Petróleo. A adição de PET foi realizada em proporções de 4%, 5% e 6% relativas ao peso do teor de CAP ótimo e mensuradas as propriedades volumétricas e mecânicas. Além disso foram realizados análises físicas e reológicas do CAP puro e modificado. De acordo com os resultados obtidos nesta pesquisa pode -se inferir que o PET micronizado pós consumo corresponde a um polímero melhorador das propriedades reológicas do CAP 50/70, em termos de rigidez, proporcionado a mistura asfáltica um incremento no comportamento mecânico a luz dos ensaios de Resistência à Tração por Compressão Diametral, Módulo de Resiliência, Resistência por Umidade Induzida, Flow Number e Ruptura por Fadiga. É possível aceitar que “o resíduo do PET micronizado, no teor de 5% pode ser utilizado como agente modificador do CAP e, que o mesmo e capaz de promover ganhos nas Propriedades Mecânicas de Revestimentos Asfálticos. / The addition of polyethylene terephthalate (PET) waste in binder, crushed into particles whose diameter is between 0.074 and 0.6 mm, may be a viable alternative technique to improve the mechanical and rheological properties of asphalt mixtures . This addition is intended to provide a lower susceptibility of fatigue in asphalt mixtures and consequently improve the durability of asphalt mixtures in regions with tropical climate and high temperatures. This work has the objective the incorporation of an additive in binder. It was add in proportions of 4% 5% and 6% relative to the weight of the optimum binder content and it was measured volumetric and mechanical properties of asphalt mixtures. Also performed were physical and rheological analysis of pure and modified binder. According to the results obtained in this study can be inferred that the micronized PET improve the performance of binder 50/70. The addition of PET provided an increase in the mechanical behavior in the Indirect Tensile Strength, Resilient Modulus, Moisture susceptibility, Flow Number and Fatigue life. It is possible to accept that the use of 5% micronized PET waste may be used as modifying agent of binder, and that it improve mechanical properties of asphalt mixtures.

The use of byproducts and industrial waste as pozzolanic, is an alternative to achieve the sustainability, economy and durability in concrete structures. This survey has as its purpose to analyze the effect on mechanical, elastic and deformation properties on concrete with a high level of granulated slag from blast furnace and fly ash in place of Portland bulk cement. The use of high levels of mineral additions has the purpose of increasing the durability and reducing the consumption of cement, the use of hydrated lime aims to activating these adittions, restore part of the calcium hydroxide consumed by the pozzolanic reactions, increasing the initial and final strength to the mixtures. This way, three mixtures of concrete have been studied: one of them without mineral additions, only using Portland cement (CP V-ARI), taken as a control, with relations a/c 0.40, 0.60 and 0.83, and two mixtures with mineral additions in place of cement in equal mass, with 70% of slag and 20% of fly ash, being one of them with addition of 20% of hydrated lime on the mass of binders in addition to the cement, both to the relations a/mc 0.30/0.33, 0.40 and 0.49, which have been renamed as R, EV and EVC. Tests were held to resistance to axial compression in bodies of evidence (10x20cm) the ages of 07 28, 91 and 300 days, whose results range from 18.2 MPa and 81 MPa, tests of resistance to traction by diametral compression and module of elasticity at 28, 91 and 300 days, as well as tests of total shrinkage on prismatic bodies of evidence (10x10x30 cm) at 28, 91, 180 and 300 days. The results of mechanical, elastic and strain resistance have been also correlated with some intervening and independent variables, as well as some existing regulatory requirements. The results have been analyzed to each trace individually, in relation to the control traces, in relation to the evolution of the resistance, effectiveness of the use of the hydrated lime and in equal relationship a/mc 0.4. In the analysis of the equal relationship a/mc 0.400, in the case of reference concrete, in the initial age, the resistance to the axial compression of the concrete EV was, in media, 72% of the one presented by it, being the resistance to the EVC 55%, and in the final age, 65% and 50% respectively. In the case of the traction by diametral compression, to 28 days the concrete EV presented 76% of the resistance of the reference, and the concrete EVC 58%. This relation to 300 days was 80% and 61% respectively. To the elasticity module, to 28 days, the concrete EV presented 82% and the EVC 70% of the result obtained by the reference mixture, maintaining this proportion until the final age (300 days). In the analysis of the total retraction, the concrete EV presented an inferior retraction 10% inferior to the reference trace, while the concrete EVC to 300 days presents a good retraction 16% superior to it. The observation through the conjuncture of the results found shows a satisfactory relation among the different traces studied, making feasible the use of high levels of mineral additions in substitution to the large portion of cement in bulk. / A utilização de subprodutos e resíduos industriais como pozolanas, é uma alternativa para atingir a sustentabilidade, economia e durabilidade em estruturas de concreto. Esta pesquisa possui o objetivo de analisar os efeitos nas propriedades mecânicas, elásticas e de deformação em concretos com elevados teores de escória granulada de alto-forno e cinza volante em substituição ao cimento Portland em massa. O uso de altos teores de adições minerais tem por fim o aumento da durabilidade e redução do consumo de cimento, tendo o uso de cal hidratada a finalidade de ativar estas adições, repor parte do hidróxido de cálcio consumido pelas reações pozolânicas, aumentando as resistências iniciais e finais das misturas. Desta forma, estudaram-se três misturas de concreto: uma sem adições minerais, somente com cimento Portland (CP V-ARI), tomada como referência, com relações a/c 0.40, 0.60 e 0.83, e duas misturas com adições minerais em substituição ao cimento em igual massa, com 70% de escória e 20% de cinza volante, sendo uma delas com adição de 20% de cal hidratada em relação á massa de aglomerantes em adição ao cimento, ambas para relações a/mc 0.30/0.33, 0.40 e 0.49, as quais foram renomeadas como R, EV e EVC. Foram realizados ensaios de resistência a compressão axial em corpos de prova (10x20 cm) nas idades de 07, 28, 91 e 300 dias, cujos resultados variaram entre 18.2 MPa e 81 MPa, ensaios de resistência a tração por compressão diametral e módulo de elasticidade aos 28, 91 e 300 dias, assim como ensaios de retração total em corpos de prova prismáticos (10x10x30 cm) aos 28, 91, 180 e 300 dias. Também se correlacionou os resultados das resistências mecânicas, elásticas e de deformação com algumas variáveis intervenientes e independentes apresentadas, assim como com algumas prescrições normativas existentes. Os resultados foram analisados para cada traço individualmente, em relação aos traços referências, em relação à evolução da resistência, eficiência do uso da cal hidratada e em igualdade de relação a/mc 0.4. Na análise de igualdade de relação a/mc 0.400, em relação ao concreto referência, na idade inicial, a resistência a compressão axial do concreto EV foi, em média, 72% da apresentada por este, sendo a resistência do EVC 55%, e na idade final, 65% e 50%, respectivamente. Em relação à resistência a tração por compressão diametral, aos 28 dias o concreto EV apresentava 76% da resistência do referência, e o concreto EVC 58%. Esta relação, aos 300 dias foi de 80% e 61% respectivamente. Para o módulo de elasticidade, aos 28 dias, o concreto EV apresentou 82% e o EVC 70% do resultado obtido pela mistura referência, mantendo-se esta proporção até a idade final (300 dias). Na análise da retração total, o concreto EV apresentou uma retração 10% inferior ao traço referência, enquanto o concreto EVC aos 300 dias apresentou uma retração 16% superior ao mesmo. A observação através da conjuntura dos resultados obtidos demonstra uma satisfatória relação entre os diferentes traços estudados, viabilizando o uso de elevados teores de adições minerais em substituição a grande parcela de cimento em massa.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2140887 bytes, checksum: c11c1548ce3cc21faa5903962434d637 (MD5) Previous issue date: 2013-04-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main focus of this work was to study the influence of physical properties and of a cementing agent in structuring the sand fraction of a sandy soil, considering binaries packing systems applied to glass spheres and to a soil artificially prepared from two natural soils sand fractions. The study covered the following topics: (i) to establish packing curves for binary systems of the artificial soil and glass spheres; (ii) to characterize the mechanical strength and hydraulic conductivity of binary systems of the artificial soil; (iii) to study the influence of the cementing agent Hydrated lime in the artificial soil binary packing systems; (iv) to verify the influence of the artificial soil morphological properties through the comparison of the results of the present testing program and previous research including the parameters density, penetration resistance and soil hydraulic conductivity; and (v) to develop and operationalize a system for capturing images of grains of sand. The soil samples were subjected to pre-treatment for obtaining clean sand fractions which were separated by sieving through twenty-one sieve classes encompassing the diameter range of 0.053 to 2.000 mm. Sequentially, morphometric characterization tests were carried out in the sand fractions, as well as binary packing studies were performed in the sand fractions and in the glass spheres. The main results were: (i) binaries packing of glass spheres and artificial soil clean sand fractions reached a point of maximum density in a composition of approximately 30% of smaller particles; (ii) binaries packing of glass spheres showed larger density gains until the relationship between the larger diameter (D) and the minor diameter (d) was close to 6, and above this value, increases in density occurred to a lesser proportion; (iii) binaries packing of artificial soil sand fractions occurred similarly to binaries packing of glass spheres, but with larger gains until the relationship between the larger diameter (D) and the minor diameter (d) was close to 8; (iv) the hydraulic conductivity and tip penetration resistance of artificial soil binaries packing decreased when increasing the ratio D/d; (v) the cementation by Hydrated lime reduced hydraulic conductivity and increased the tip penetration resistance of the artificial soil binaries packing; (vi) the morphology of the particles influenced significantly the density, hydraulic conductivity and tip penetration resistance of the artificial soil clean sand fraction binaries packing; and (vii) the system developed for the capture of images of sand grains worked properly, with practicality. / Este trabalho direcionou-se ao estudo da influência das propriedades físicas e de um agente de cimentação na estruturação da fração areia de um solo arenoso, considerando-se sistemas de empacotamentos binários aplicados a esferas de vidro e a um solo artificialmente preparado a partir das frações areias de dois solos naturais. A pesquisa abrangeu os seguintes tópicos: (i) estabelecer curvas de empacotamento para sistemas binários do solo artificial e de esferas de vidro; (ii) caracterizar a resistência mecânica e a condutividade hidráulica dos sistemas binários do solo artificial; (iii) estudar a influência do agente de cimentação cal hidratada nos sistemas de empacotamentos binários do solo artificial; (iv) verificar a influência das propriedades morfológicas através da comparação dos resultados do presente estudo e de trabalho prévio, considerando parâmetros como densidade de empacotamento, resistência à penetração e condutividade hidráulica; e (v) desenvolver e tornar operacional um sistema para a captura de imagens de grãos de areia. As amostras de solo foram submetidas a prétratamentos para obtenção da fração areia limpa e posterior peneiramento para separação em vinte e uma classes, entre os diâmetros de 0,053 e 2,000 mm. Sequencialmente, foram realizados ensaios de caracterização morfométrica das suas frações areia, sendo também realizados estudos de empacotamentos binários em esferas de vidro e nas mesmas. Os principais resultados obtidos foram: (i) empacotamentos binários das esferas de vidro e das frações areia limpa do solo artificial atingiram um ponto de máxima densidade em uma composição aproximada de 30% de partículas menores; (ii) empacotamentos binários das esferas de vidro apresentaram ganhos maiores de densidade até relações entre o diâmetro maior (D) e o diâmetro menor (d) próximas a 6, sendo que acima desse valor, aumentos ocorreram em menor proporção; (iii) empacotamentos binários das frações areia do solo artificial ocorreram de forma similar aos empacotamentos binários de esferas de vidro, mostrando-se mais eficiente em relação à elevação da densidade quando a razão D/d se aproximou de 8; (iv) a condutividade hidráulica e a resistência de ponta à penetração dos empacotamentos binários do solo artificial sofreram reduções à medida que se aumentou a relação D/d; (v) a cimentação por cal hidratada reduziu a condutividade hidráulica e elevou a resistência de ponta à penetração dos empacotamentos binários do solo artificial; (vi) a morfologia das partículas influenciou significativamente a densidade, condutividade hidráulica e resistência de ponta à penetração dos empacotamentos binários da fração areia limpa do solo artificial; e (vii) o sistema desenvolvido para a captura das imagens de grãos de areia funcionou de forma adequada, com praticidade.

Esta pesquisa teve por objetivo analisar os efeitos da cal hidratada e do ácido polifosfórico nas propriedades mecânicas e suscetibilidade à umidade de misturas asfálticas densas. O ligante utilizado foi o CAP 50/70, chamado de controle, modificado com 0,6 e 1,2% de PPA, e como aditivo a cal hidratada em concentrações de 1,5 e 3,0%, perfazendo nove combinações de misturas asfálticas. Foram moldados 108 corpos-de-prova, divididos em 4 e 7% de volume de vazios, sendo que os corpos-de-prova de 7% foram divididos em condicionados e não condicionados. Os ensaios realizados para análise das propriedades mecânicas foram o Módulo de Resiliência e a Resistência à Tração Indireta. Os resultados mostram que o aumento da concentração de ácido polifosfórico melhora a rigidez e a flexibilidade, e melhora a suscebilidade ao dano por umidade, assim como aumenta a resistência à tração; para a cal hidratada, com o aumento da sua concentração, ocorreu aumento da rigidez e da flexibilidade de maneira mais discreta, se comparado ao ácido polifosfórico, e proporciona a diminuição da resistência à tração: o teor que apresentou melhor suscetibilidade ao dano por umidade foi de 1,5% de cal hidratada. / This work aims to analyze the effects of hydrated lime and polyphosphoric acid on the mechanical properties and moisture susceptibility of dense asphalt mixtures. In nine combinations of asphalt mixtures, CAP 50/70, named control and modified with 0,6 and 1,2% of PPA, was employed as binder, and hydrated lime in concentrations of 1,5 and 3,0% was used as additive. 108 test specimens have been molded and divided into 4 and 7% of volume void, considering that 7% were separated into conditioned and non-conditioned. The Resilient Modulus and the Tensile Strength were the tests conducted for the analysis of mechanical properties. The results showed that the increase in polyphosphoric acid concentration improved stiffness and flexibility and increased the susceptibility to moisture damage, as well as the tensile strength. Also in the results, with the concentration increase of the hydrated lime, there was a smaller increase of stiffness and flexibility, and it provided a decrease of tensile strength, considering that the percentage of 1,5% of hydrated lime presented the best susceptibility to moisture damage.

Esta dissertação apresenta um estudo da deformação permanente de misturas asfálticas à luz dos resultados de ensaios de fluência por compressão uniaxial estática e dinâmica. Para isso, um programa experimental completo foi desenvolvido combinando fatores relacionados às misturas asfálticas e às condições de ensaio. Foram produzidos corpos de prova de misturas asfálticas densas tipo CAUQ com asfalto convencional (CAP 50/70) e com asfalto modificado com polímero SBS (CAP 50/70+SBS), variando o volume de vazios em dois níveis, 4 e 7%, e a presença de aditivo em dois níveis, sem e com cal hidratada. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de fluência com carregamentos estático e dinâmico em dois níveis de tensões, 0,1 MPa e 0,4 MPa, e em duas temperaturas diferentes, 40 e 50ºC. Essas condições do programa experimental permitiram observar o efeito do modificador SBS, da presença da cal e do volume de vazios nas misturas asfálticas, e entender o efeito da temperatura, do nível de tensão e do tipo de carregamento no comportamento de cada tipo de mistura asfáltica. Os resultados indicam que (i) a adição da cal promoveu redução de deformação acumulada somente nas misturas com ligante convencional (CAP 50/70); (ii) as misturas com volume de vazios de 7% apresentam maiores acúmulos de deformação permanente independente da presença de cal, do tipo de carregamento e da temperatura do ensaio, sendo maiores para a mistura asfáltica com CAP 50/70; (iii) as misturas com ligante modificado se mostraram menos sensíveis às variações da temperatura e do nível de tensão; (iv) e a melhora das características das misturas com asfalto modificado com polímero é detectada somente a partir de ensaios dinâmicos. / This paper presents a study of rutting on hot mixture asphalt (HMA) by means of static and dynamic creep tests. A full factorial experiment was developed considering factors related to HMA and to the test conditions. It was produced HMA (unmodified (CAP 50/70) and SBS modified binders) specimens at two different air voids (4 and 7%) and with or without hydrated lime. The specimens were submitted to static and dynamic creep tests at two stress levels, 0,1 MPa e 0,4 MPa, and two temperatures, 40 e 50ºC. These conditions of the experimental program allowed to observe the effects of the modifier SBS, the presence of the lime and the air voids in HMA, and to understand the effects of the temperature, stress and the type of loading on the behavior of each type of asphalt mix. The results indicate that (i) the addition of lime promoted reduction of accumulative deformation only in mixtures with conventional binder (CAP 50/70), (ii) mixtures with 7% air voids showed greater accumulation of permanent deformation regardless of presence of lime, the type of load and temperature of the test, mainly for the conventional HMA, (iii) the Polymer Modified Asphalt Hot Mix Asphalt (PMA-HMA) were less sensitive to temperature and the stress variation (iv) the improvement of the polymer modified asphalt mixture characteristics (PMA-HMA) were detected only on dynamic load conditions.

Esta pesquisa tem como objetivo estudar a relação entre parâmetros de compactação e de deformação permanente à luz dos ensaios de compactação giratória Superpave ® e de ensaios de compressão uniaxial estática e dinâmica. Foram estudadas 8 misturas asfálticas com a mesma granulometria (Faixa C) e tipo de agregado mineral (granito) porém variou-se o ligante asfáltico (CAP 50/70 e CAP 50/70+SBS), o volume de vazios (4% e 7%) e a adição de cal hidratada. A partir dos resultados do ensaio de compactação observou-se que a inclinação das curvas de compactação das misturas compactadas a 7% foram mais acentuadas do que as de 4% e os parâmetros incidentais deste ensaio foram sensíveis à presença de cal e à variação do asfalto das misturas testadas. Quanto aos resultados dos ensaios de creep estático e dinâmico, notou-se que as misturas com Vv de 4% e as com asfalto modificado apresentam menor suscetibilidade à deformação permanente, no entanto, essas vantagens do asfalto modificado foram observadas somente nos ensaios de creep dinâmico. No que se refere às relações entre os parâmetros de compactação e de deformação permanente, os ajuste não se mostraram promissores como verificado pela qualidade dos ajustes (R2) exceto para algumas relações com CDI e TDIm. / This research aims to study relations between compaction and permanent deformation by means of Superpave® gyratory compaction and static and dynamic creep tests. Thus, eight asphalt mixtures were evaluated which were composed by same type (granite) and gradation (dense) of mineral aggregate but two types of asphalt binder (Pen 50/70 AC and Pen 50/70+SBS AC), two different levels of air voids (4% and 7%) and the addition of hydrated lime. Compaction results indicated that curve slopes of 7% air void asphalt mixtures were stronger than the 4% ones, and compaction parameters were sensitive to lime addition and asphalt type change. Static and dynamic creep test results indicated that 4% air void and modified asphalt mixtures presented lower susceptibility to rutting, but, these modified asphalt advantages were observed only in dynamic creep tests. In regard to relation between compaction and rutting parameters, linear models did not fit accurately, excepting some CDI and TDIm ones.

Esta pesquisa tem como objetivo estudar a relação entre parâmetros de compactação e de deformação permanente à luz dos ensaios de compactação giratória Superpave ® e de ensaios de compressão uniaxial estática e dinâmica. Foram estudadas 8 misturas asfálticas com a mesma granulometria (Faixa C) e tipo de agregado mineral (granito) porém variou-se o ligante asfáltico (CAP 50/70 e CAP 50/70+SBS), o volume de vazios (4% e 7%) e a adição de cal hidratada. A partir dos resultados do ensaio de compactação observou-se que a inclinação das curvas de compactação das misturas compactadas a 7% foram mais acentuadas do que as de 4% e os parâmetros incidentais deste ensaio foram sensíveis à presença de cal e à variação do asfalto das misturas testadas. Quanto aos resultados dos ensaios de creep estático e dinâmico, notou-se que as misturas com Vv de 4% e as com asfalto modificado apresentam menor suscetibilidade à deformação permanente, no entanto, essas vantagens do asfalto modificado foram observadas somente nos ensaios de creep dinâmico. No que se refere às relações entre os parâmetros de compactação e de deformação permanente, os ajuste não se mostraram promissores como verificado pela qualidade dos ajustes (R2) exceto para algumas relações com CDI e TDIm. / This research aims to study relations between compaction and permanent deformation by means of Superpave® gyratory compaction and static and dynamic creep tests. Thus, eight asphalt mixtures were evaluated which were composed by same type (granite) and gradation (dense) of mineral aggregate but two types of asphalt binder (Pen 50/70 AC and Pen 50/70+SBS AC), two different levels of air voids (4% and 7%) and the addition of hydrated lime. Compaction results indicated that curve slopes of 7% air void asphalt mixtures were stronger than the 4% ones, and compaction parameters were sensitive to lime addition and asphalt type change. Static and dynamic creep test results indicated that 4% air void and modified asphalt mixtures presented lower susceptibility to rutting, but, these modified asphalt advantages were observed only in dynamic creep tests. In regard to relation between compaction and rutting parameters, linear models did not fit accurately, excepting some CDI and TDIm ones.