Devido à preocupação com a durabilidade das estruturas de concreto armado surgiram novas linhas de pesquisa destacando-se, dentre elas, a previsão de vida útil. Estes estudos deram origem a diversos modelos que tentam estabelecer o comportamento do concreto quando exposto a ambientes agressivos durante um determinado período. Existem várias maneiras de se modelar este comportamento: com base em resultados obtidos em experiências anteriores; a partir de ensaios de degradação acelerados; por métodos determinísticos e probabilísticos ou estocásticos. A estimativa de vida útil das estruturas de concreto empregando dados de ensaios acelerados é recomendada pela ASTM E-632 (1996) desde que estes sejam correlacionados com resultados de ensaios não acelerados ou naturais. A correlação entre estes ensaios possibilita a determinação dos coeficientes de aceleração, os quais expressam o número de vezes em que o ensaio acelerado representa o fenômeno de degradação natural. Dentro deste contexto o presente trabalho avalia a carbonatação do concreto com e sem adição de sílica ativa exposto a degradação natural e acelerada, verificando também a influência do teor desta adição e da relação água/aglomerante na carbonatação. Em paralelo foram determinados os coeficientes de carbonatação (kc) e de aceleração (αa). Os concretos estudados possuem relação água/aglomerante de 0,30; 0,35; 0,45; 0,60 e 0,80 e teor de adição de 0; 5; 10; 15e 20%. A carbonatação natural das amostras foi avaliada após 7 anos de exposição ao CO2, tendo como ambiente de degradação a cidade de Porto Alegre, RS. Os dados de carbonatação acelerada foram obtidos aos 7, 28, 63 e 98 dias de exposição ao CO2 com concentração de 5%, temperatura de 25°C e umidade relativa (UR) de 70%. Para o ensaio acelerado, baseado em análise estatística por meio de regressão múltipla não-linear, os resultados apontaram que a adição de sílica ativa em dosagens com relação água/aglomerante elevada aumenta a profundidade de carbonatação do concreto. Para a relação água/aglomerante de 0,80 com 0 e 20% de adição de sílica ativa, os coeficientes de aceleração obtidos foram de 31,15 e 35,49, respectivamente. / New researches has been appeared with the concern of reinforced concrete structures durability, standing out the service life prediction. These studies creates some models that establish the concrete performance when exposed to an aggressive environment. There are several ways to modeling this performance: with results obtained in previous tests; with accelerated degradation tests; or deterministic and stochastic methods. The concrete structures service life prediction using short term test data are recommended by ASTM E-632 (1996) since these are correlated with long term test results. The correlation among these tests makes possible the acceleration coefficient determination, which express how the accelerated tests represents the natural degradation phenomenon. In this sense, this work evaluate the concrete carbonation with and without silica fume exposed to natural and accelerated test, verifying the influence of silica fume tenor in this material and water – binder ratio in the carbonation. In addition to this, were determined the carbonation (kc) and acceleration coefficients (αa). The concretes studied has a 0,30; 0,35; 0,45; 0,60 and 0,80 water-binder ratio and 0; 5; 10; 15 and 20% addition tenor. The samples natural carbonation was analyzed after 7 years of CO2 exhibition from Porto Alegre city environment degradation. The accelerated carbonation data were obtained in 7, 28, 63 and 98 days of CO2 exhibition with 5% concentration, temperature of 20°C and humidity of 60%. In accelerated tests, based on statistical analysis through nonlinear estimation multiple regression, the results showed that the silica fume addition in high water-binder ratio mixtures increases the concrete carbonation depth. For water-binder ratio 0,80 with silica fume addition of 0 and 20%, the acceleration coefficients obtained were 31,15 and 35,49, respectively.

Esta dissertação apresenta os resultados e análises do monitoramento de um recapeamento asfáltico executado com camada intermediária de geotêxtil. A pista experimental vem sendo solicitada desde 1999, em uma pesquisa que se encontra na sua terceira fase, atingindo 1.103.885 ciclos de carga de 100 kN aplicados. Nessa última fase de estudo o tráfego foi aplicado entre Setembro de 2008 e Fevereiro de 2009, totalizando 121.685 ciclos de carga de eixo de 100 kN. A pista foi dividida em três regiões, sendo empregado em duas delas geotêxteis impregnados com asfalto. Durante o período de estudo foram monitorados parâmetros de resposta estrutural, através de medidas de deflexões e bacias defletométricas, parâmetros de comportamento, através de medidas de deformações permanentes e mapeamento de trincas, e por fim parâmetros ambientais, através das medidas de temperatura do ar e precipitações. Foram também aplicados modelos de previsão de desempenho para o caso de reflexões de trincas. O monitoramento do trincamento na pista mostrou que as regiões com geotêxtil tiveram melhor desempenho quando comparadas à região sem camada intermediária. O comprimento de trincas no final do estudo foi de 764 cm na região sem camada intermediária, 328 cm na região com geotêxtil G150 e 554 cm na região com geotêxtil G150 TF. Foram extraídos corpos de prova da pista, sobre algumas trincas, de modo a se visualizar o modo de desenvolvimento do trincamento, e também para buscar se identificar onde ocorreu trincamento por reflexão. Não foi possível extrair CPs de todas as trincas face a proximidade das mesmas e das dimensões da sonda rotativa, porém do material retirado observou-se ocorrência de trincamento por reflexão, trincamento por fadiga e também trincamento conhecido como top-down cracking (TDC). Os resultados evidenciam que a inclusão de geotêxteis como camada de absorção de tensões aumenta significativamente a vida de recapeamentos asfálticos executados sobre pavimentos trincados. / This dissertation presents the results of the monitoring and analysis of an overlay executed with intermediate geotextile layer. The experimental track has been requested since 1999, in a research that is in its third phase, reaching 1.103.885 cycles of 100 kN axle load applied. In this last phase of the study, the traffic was applied between September 2008 and February 2009, totaling 121.685 cycles of 100 kN axle load. The track is divided into three regions, two of them uses geotextiles impregnated with asphalt. During the study period were monitored parameters of structural response, by means of deflections and basins, parameters of behavior, by means of permanent deformation and mapping of cracks, and finally environmental parameters, through the measures of air temperature and rainfall. Models were also applied to predict the performance of the overlay. The monitoring of cracking showed that regions with geotextile had improved performance when compared to the region without intermediate layer. The length of cracks at the end of the study was 764 cm in the region without intermediate layer, 328 cm in the region with geotextile G150 and 554 cm in the region with geotextile G150 TF. Samples were extracted from the track to see how the cracking was developed and also to identify where there was reflective cracking. On the material removed was observed occurrence of reflective cracking, fatigue cracking and also top-down cracking (TDC). The results show that geotextiles increases the life of concrete asphaltic overlays.

Os ensaios acelerados de pavimentos em escala real consistem na aplicação controlada de uma carga de roda igual ou acima da carga máxima legal permitida, em uma estrutura de pavimento, seja este um pavimento-teste ou uma via existente, para se determinar a resposta do sistema e o seu desempenho sob condições controladas e aceleradas de acúmulo de danos num espaço limitado de tempo (METCALF, 1996). Esses ensaios podem ser realizados hoje, tanto por simuladores instalados em campos de prova destinados a este único fim, quanto por simuladores móveis, cuja composição é rebocável ou autopropelida e pode ser posicionada no local a ser pesquisado, o que se mostra especialmente vantajoso no estudo de materiais e técnicas de restauração de pavimentos por preservar as condições de contorno. Apresentam-se os resultados dos primeiros testes acelerados em pavimentos com simulador de tráfego linear móvel no Brasil e suas contribuições para o desenvolvimento das técnicas, processos de projeto e planejamento rodoviários. Apresenta-se também uma síntese dos ensaios acelerados de pavimentos em escala real com simuladores de tráfego lineares móveis, com o objetivo de mostrar o estágio atual do conhecimento nessa área, a partir de uma revisão bibliográfica e associando esses conhecimentos a casos práticos. Como contribuição para futuros trabalhos, com base na análise das pesquisas já finalizadas e dos resultados já obtidos, foi elaborada uma proposta de método para a realização de simulação em pista e de ensaios a serem conduzidos antes, durante e após o término da simulação, dependendo do objetivo específico dos ensaios acelerados. / Full-scale accelerated pavement testing is defined as the controlled application of a wheel load in a pavement structure to determine the pavement system response and its performance under accelerated conditions of accumulated damage in a compressed time period (METCALF, 1996). Loads at or above the legal maximum allowed by highway agencies can be applied at test tracks, using simulators designed solely for this purpose, or at existent roads using mobile simulators positioned right at the road pavement structure. This layout provides an interesting advantage in the study of materials and pavement rehabilitation techniques by preserving field conditions, specially structural and environmental characteristics. This research describes the results from the first accelerated pavement tests with mobile linear traffic simulator in Brazil and their contribution for the development of design procedures, distress monitoring methods, and road planning. As part of this research, a wide literature review was done associated with practical case studies, the current stage of knowledge in this area, and a real scale synthesis of accelerated pavement experiments with linear mobile traffic simulators. This research proposes a simulation method for testing pavement sections and the evaluation tests to be performed according to the objective of the accelerated pavement test study. This research is a contribution to the state of practice of this type of accelerated pavement testing in Brazil and outlines the path for future applications of this technology in the country.

O método convencional de ensaios para a obtenção das curvas de fluência de geossintéticos pode necessitar de períodos de até 10.000 horas. Entretanto, a utilização de ensaios acelerados têm se mostrado bastante eficiente, especialmente para avaliar rapidamente a qualidade do material. Estudos bem sucedidos realizados por diversos autores, utilizaram o método Stepped Isothermal Method (SIM) para acelerar a fluência nos geotêxteis. Neste trabalho, com base neste método foi estimada a fluência de dois geotêxteis com 300 g/m² do tipo não tecido de poliéster (PET) de fibra curta e contínua. Neste estudo, foi analisada a fluência causada por carregamentos de 5, 10, 20, 40 e 60% da carga que causa a ruptura do material. Com base nos resultados conclui-se que os valores de deformação por fluência obtidos são satisfatórios, pois as previsões de alcance de até 355 anos estão próximos aos valores encontrados na literatura internacional. Ainda, para o tempo de 100 anos ficou evidenciado que para o geotêxtil não tecido do tipo PET, de fibra curta ou contínua, o comportamento mecânico do geotêxtil é mais influenciado pela deformação inicial do que pela fluência. / The conventional method of tests to achieve the geosynthetic creep curves may require times of up to 10,000 hours. However, the use of accelerated tests have shown to be very effective, especially for rapidly assessing the quality of the material. Successful studies by various authors used the Stepped Isothermal Method Method (SIM) to accelerate creep in geotextiles. In this work, based on this method was estimated creep of two non-woven geotextiles of polyester with 300 g/m², short or continuous fiber. In this study, creep caused by loads of 5, 10, 20, 40 and 60% of the rupture load of the material was analyzed. Based on the results, it is concluded that the creep strain values obtained are satisfactory, because up to 355 years range forecasts are close to those found in the literature. Still, for the 100-year time, it became evident that for the nonwoven geotextile type PET with short or continuous fiber, the mechanical behavior of the geotextile is more influenced by the initial deformation than by creep.

Este trabalho apresenta resultados de ensaios de fluência não confinada executados pelo modo convencional e acelerado. Foi possível avaliar alguns parâmetros que influenciam o fenômeno da fluência em geotêxteis não tecidos, e ainda comparar o comportamento de dois geotêxteis ensaiados, um de polipropileno e outro de poliéster. Construíram-se as curvas isócronas dos materiais estudados e as análises das mesmas mostram que os geotêxteis de poliéster sofrem menores reduções de rigidez quando submetidos a carregamentos constantes do que os geotêxteis de polipropileno, os resultados dos ensaios acelerados apresentam-se estaticamente compatíveis com os resultados convencionais, denotando a viabilidade do Stepped Isothermal Method (SIM) como ensaio de caracterização fluência não confinada para geotêxteis não tecidos. / This work presents results of conventional and accelerated unconfined creep tests. Some factors that influence the creep behavior of nonwoven geotextiles are evaluated. The performance of polypropylene and polyester geotextiles is also compared. Isochronous curves show that the polyester geotextiles have a smaller rigidity reduction when compared with the polypropylene geotextiles when submitted to constant loads. The results of the accelerated tests are statistically compatible with the results of conventional tests, indicating that the Stepped Isothermal Method is a feasible approach for characterizing the creep behavior of nonwoven geotextiles.

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

A carbonatação, fenômeno físico-químico de reação entre o dióxido de carbono da atmosfera e os produtos da hidratação do cimento, reduz a alcalinidade do concreto, destruindo a película passivadora que envolve o aço, podendo dar condições para a iniciação da corrosão das armaduras. Devido ao tempo requerido para que a reação ocorra em condições naturais, são utilizados ensaios acelerados. No entanto, não há padronização para estes ensaios e existe a dificuldade de se transpor os resultados dessas pesquisas para as condições reais. Este trabalho tem por objetivo estimar a carbonatação natural a partir de ensaios acelerados e de modelos de predição, avaliando possíveis distorções que possam ser causadas pelo processo de aceleração, como pela intervenção dos parâmetros que constituem os modelos, através da comparação com os resultados experimentais. Foram realizados ensaios de carbonatação natural e acelerada, calculados os coeficientes de aceleração a partir dos dados experimentais, e utilizados dois modelos de predição, sendo um complexo e outro simplificado. Para a parte experimental foram empregadas argamassas preparadas com dois tipos de cimento (CP I-S e tipo CP IV) e três relações água/cimento (0,40, 0,55 e 0,70). Para as amostras dos ensaios acelerados de carbonatação foram utilizados dois tempos de cura (7 e 28 dias), dois tipos de precondicionamento (em sala climatizada e conforme recomendações da RILEM) e, dois percentuais de dióxido de carbono (6% e 100% de CO2). Para os ensaios naturais foram adotados três tempos de cura (7, 14 e 28 dias) e três ambientes de exposição ao CO2 atmosférico, sendo um deles um ambiente climatizado (20°C e UR=70%), protegido das intempéries e outros dois externos, não abrigados das chuvas. Os resultados obtidos indicam que o comportamento das amostras precondicionadas em sala climatizada e carbonatadas com 6% de CO2 são as que mais se assemelham às condições naturais de ensaio. O modelo complexo de carbonatação pode substituir os ensaios de carbonatação, mas exige muitos parâmetros de entrada, difíceis de serem medidos e, portanto, difícil de ser utilizado. O modelo simplificado representou bem os resultados acelerados e naturais e foi adaptado para o caso de cimentos pozolânicos. / Carbonation, a physicochemical phenomenon with a reaction between atmospheric carbon dioxide and cement hydration products, reduces alkalinity in concrete, and can destroy the passivating film that envelops steel, creating the conditions to begin framework corrosion. Accelerated tests are used due to the time needed for the reaction to occur under natural conditions. However these tests are not standardized and it is difficult to transpose the results of these research studies to real-life conditions. The purpose of this work is to estimate natural carbonation based on accelerated tests and prediction models, verifying whether the tendencies of the natural test are maintained in the accelerated tests and how the parameters that constitute the models intervene in the response, as compared to the experimental results. Natural and accelerated carbonation tests were performed, the acceleration coefficients calculated based on experimental data, and two prediction models were used, one of them complex and the other simplified. For the experimental part, cement mortars prepared with two types of cement (CP I-S and type CP IV) were used, and three water/cement ratios (0.40, 0.55 and 0.70). For the samples of the accelerated carbonation tests, two curing times were used (7 and 28 days), two types of pre-conditioning (in an air conditioned room and according to recommendations from RILEM), and two percentages of carbon dioxide (6% and 100% of CO2). Three curing times (7, 14 and 28 days) were adopted for the natural tests, and three environments of exposure to atmospheric CO2, one of them an air conditioned environment (20°C and UR=70%), protected from the weather, and two other external ones not sheltered from the rain. The results obtained indicate that the behavior of the pre-conditioned samples in an air conditioned room, and carbonated with 6% of CO2 is most similar to the natural testing conditions. The complex carbonation model tested at work can replace the carbonation tests, but requires many input parameters that are difficult to measure, and therefore complicated to use. The simplified carbonation model used provided a good representation of the carbonation results observed in the experimental tests and was adapted to the case of pozzolanic cements.

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.

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.

A carbonatação, fenômeno físico-químico de reação entre o dióxido de carbono da atmosfera e os produtos da hidratação do cimento, reduz a alcalinidade do concreto, destruindo a película passivadora que envolve o aço, podendo dar condições para a iniciação da corrosão das armaduras. Devido ao tempo requerido para que a reação ocorra em condições naturais, são utilizados ensaios acelerados. No entanto, não há padronização para estes ensaios e existe a dificuldade de se transpor os resultados dessas pesquisas para as condições reais. Este trabalho tem por objetivo estimar a carbonatação natural a partir de ensaios acelerados e de modelos de predição, avaliando possíveis distorções que possam ser causadas pelo processo de aceleração, como pela intervenção dos parâmetros que constituem os modelos, através da comparação com os resultados experimentais. Foram realizados ensaios de carbonatação natural e acelerada, calculados os coeficientes de aceleração a partir dos dados experimentais, e utilizados dois modelos de predição, sendo um complexo e outro simplificado. Para a parte experimental foram empregadas argamassas preparadas com dois tipos de cimento (CP I-S e tipo CP IV) e três relações água/cimento (0,40, 0,55 e 0,70). Para as amostras dos ensaios acelerados de carbonatação foram utilizados dois tempos de cura (7 e 28 dias), dois tipos de precondicionamento (em sala climatizada e conforme recomendações da RILEM) e, dois percentuais de dióxido de carbono (6% e 100% de CO2). Para os ensaios naturais foram adotados três tempos de cura (7, 14 e 28 dias) e três ambientes de exposição ao CO2 atmosférico, sendo um deles um ambiente climatizado (20°C e UR=70%), protegido das intempéries e outros dois externos, não abrigados das chuvas. Os resultados obtidos indicam que o comportamento das amostras precondicionadas em sala climatizada e carbonatadas com 6% de CO2 são as que mais se assemelham às condições naturais de ensaio. O modelo complexo de carbonatação pode substituir os ensaios de carbonatação, mas exige muitos parâmetros de entrada, difíceis de serem medidos e, portanto, difícil de ser utilizado. O modelo simplificado representou bem os resultados acelerados e naturais e foi adaptado para o caso de cimentos pozolânicos. / Carbonation, a physicochemical phenomenon with a reaction between atmospheric carbon dioxide and cement hydration products, reduces alkalinity in concrete, and can destroy the passivating film that envelops steel, creating the conditions to begin framework corrosion. Accelerated tests are used due to the time needed for the reaction to occur under natural conditions. However these tests are not standardized and it is difficult to transpose the results of these research studies to real-life conditions. The purpose of this work is to estimate natural carbonation based on accelerated tests and prediction models, verifying whether the tendencies of the natural test are maintained in the accelerated tests and how the parameters that constitute the models intervene in the response, as compared to the experimental results. Natural and accelerated carbonation tests were performed, the acceleration coefficients calculated based on experimental data, and two prediction models were used, one of them complex and the other simplified. For the experimental part, cement mortars prepared with two types of cement (CP I-S and type CP IV) were used, and three water/cement ratios (0.40, 0.55 and 0.70). For the samples of the accelerated carbonation tests, two curing times were used (7 and 28 days), two types of pre-conditioning (in an air conditioned room and according to recommendations from RILEM), and two percentages of carbon dioxide (6% and 100% of CO2). Three curing times (7, 14 and 28 days) were adopted for the natural tests, and three environments of exposure to atmospheric CO2, one of them an air conditioned environment (20°C and UR=70%), protected from the weather, and two other external ones not sheltered from the rain. The results obtained indicate that the behavior of the pre-conditioned samples in an air conditioned room, and carbonated with 6% of CO2 is most similar to the natural testing conditions. The complex carbonation model tested at work can replace the carbonation tests, but requires many input parameters that are difficult to measure, and therefore complicated to use. The simplified carbonation model used provided a good representation of the carbonation results observed in the experimental tests and was adapted to the case of pozzolanic cements.