Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-30T15:09:31Z No. of bitstreams: 1 GUTEMBERG GONÇALVES DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2016.pdf: 3435279 bytes, checksum: dbeee65ecc9e87071e6bd52e090b564d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-30T15:09:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GUTEMBERG GONÇALVES DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2016.pdf: 3435279 bytes, checksum: dbeee65ecc9e87071e6bd52e090b564d (MD5) Previous issue date: 2016-08-15 / Pesquisas em pavimentação têm buscado alternativas para reduzir o consumo de combustíveis e a emissão de gases causadores do efeito estufa gerados pelas misturas asfálticas convencionais. A redução das temperaturas de usinagem e compactação de misturas asfálticas é considerada uma alternativa na produção de revestimentos asfálticos capaz de proporcionar vantagens técnicas, econômicas e ambientais. Denominadas misturas mornas, várias tecnologias são utilizadas para a sua produção. Estas são capazes de diminuir as temperaturas de usinagem e compactação das misturas asfálticas sem alterar suas características. Dentro deste contexto esta pesquisa realilizou um estudo comparativo de 4 aditivos: CCBit, Cera de carnaúba, óleo de girassol e óleo de moringa utilizando teores de 1,0%;1,5%;2,0% e 2,5% visando o estudo de suas propriedades reológicas e análise da potencialidade na produção de misturas mornas. Foi observado que todos os aditivos utilizados obtiveram redução na temperatura de compactação e usinagem destacando-se o óleo de moringa que obteve uma redução de 18,3°C. Quando tratamos do melhoramento da qualidade da mistura asfáltica o CCBit ganha destaque pois por sua vez obteve um aumento em seu módulo complexo (G*) aumentando assim a resistência do material. Quando analisados os resultados de forma geral pode-se afirmar que o CCBit e a cera de carnaúba promovem aumento na resistência do ligante enquanto que os óleos indicam perda de resistência com um aumento de sua trabalhabilidade sendo todas opções viáveis de misturas mornas dependendo do local de aplicação. / Pavement researches have been looking for alternatives to reduce fuel consumption and gas emission that cause the greenhouse effect generated by the conventional asphaltic mixes. The reduction of the machining and compaction temperature of asphalt mixes is considered an alternative in production of asphaltic coatings able to provide technical, economic and environmental benefits. Named warm mixes, several technologies are used in their production. They are capable of decreasing the machining and compaction temperatures of the asphaltic mixes without altering its characteristics. In this perspective this research performed a comparative study of 4 additives: CCBit, carnauba wax, sunflower oil and ben tree oil using levels of 1,0%; 1,5%; 2,0%; and 2,5%, intending the study of its rheological properties and analysis of the potentiality in production of warm mixes. It was observed that every additive that was used obtained temperature decrease in compaction and machining especially ben tree oil that obtained a decrease of 18,3ºC. When the purpose is the quality improvement of the asphaltic mix the CCBit stands out because it obtained an increase of its complex module (G*) therefore also increasing the matter resistance. When the results are analyzed in a general way it’s possible to affirm that the CCBit and the carnauba wax stimulate increase of the binder resistance while the oils indicate loss of resistance with increase of its workability, consequently all of them are viable options of warm mixes depending on its appliance site.

Nos últimos anos tem havido uma crescente preocupação com o meio ambiente. Dentro deste contexto, surgiram as misturas asfálticas mornas que, devido à diminuição de temperatura na usinagem e na compactação, têm impacto positivo não só sobre a poluição ambiental, mas também sobre o consumo energético. Este estudo compara o comportamento de misturas asfálticas mornas (com aditivo surfactante) com o de misturas similares usinadas a quente (convencionais), por meio de ensaios laboratoriais de compactação, de propriedades mecânicas, além de testes complementares. Os resultados apontam que não há necessidade de alteração do método de dosagem convencional para as misturas mornas, e que o teor de ligante de projeto das misturas mornas deve ser mantido igual à da similar a quente. Porém, os resultados dependem muito do tipo de ligante, do teor de asfalto utilizado e do nível de diminuição da temperatura de usinagem e compactação. O controle da temperatura e a magnitude de sua redução demonstraram ser essenciais na qualidade final da mistura morna nesta tecnologia. Além disso, tem-se o acompanhamento de dois trechos experimentais, onde não foram verificadas dificuldades complementares de usinagem e de execução em pista. Os resultados de controle tecnológico da obra e de avaliação dos aspectos de superfície nos trechos com mistura morna se mostraram similares aos das técnicas a quente. Foram analisadas as emissões de poluentes (HPAs prioritários no material particulado) de misturas asfálticas mornas e a quente, tanto no programa laboratorial, quanto em usina e em pista, por ocasião da execução de um dos trechos experimentais. Os resultados indicaram que houve redução em cerca de três vezes do total destes poluentes com as misturas mornas. Visualmente também foi constatada uma diminuição expressiva dos fumos de asfalto com a mistura morna em campo. Por fim, estimou-se que há uma economia significativa do consumo de combustíveis com a redução da temperatura de secagem e aquecimento dos agregados em usina com as misturas mornas. Deste modo, o trabalho demonstra, pelas propriedades físicas e mecânicas avaliadas em laboratório e em campo, que a qualidade das misturas asfálticas mornas é similar às das usinadas a quente, com os benefícios da redução das emissões de poluentes e da economia de energia. / In the last years there has been an increasing concern for the environment. In this context, warm mixes asphalt was developed with positive impact not only on the environmental pollution, but also on the energy consumption, due to the reduction of mixing and compaction temperatures. This work compares the behavior of warm mixes asphalts (with surfactant additive) with similar hot mixes asphalt (conventional ones), through compaction and mechanical properties, as well as additional tests, in laboratory. The results indicate that it is not necessary to change the conventional asphalt mix design for warm mixes, and also that the optimum asphalt content in the warm mixes should be maintained similar to the hot mixes. However, the results are dependent on the asphalt type, the asphalt content, and the level of mixing and compaction temperature reduction. The temperature control and the magnitude of its reduction are essential for the final quality of the warm mix in this technology. Besides, two test tracks were monitored, where there were no additional difficulties during the mixing procedure and in the construction site. The results of the field control and the evaluation of the pavement surface in the warm mix test tracks were similar to the hot mix techniques. Pollutants emissions (priority PAH on the particulate matter) from warm and hot mixes asphalt mixes were analyzed, in the laboratory, in the mixing plant and in the field, during one of the test tracks construction. The results demonstrated that there was a reduction of about three times on the total amount of these pollutants with the warm mixes. Visually, it was also verified that there was a large reduction of asphalt fumes with the warm mix in the field. Finally, it was estimated that there are significant energy savings when reducing drying and heating temperatures of the aggregates in the mixing plant with warm mixes. Thus, this work shows, through the physical and mechanical properties evaluated in the laboratory and in the field, that the quality of warm mixes is similar to the hot mixes, with the benefits of reducing pollutant emissions and saving energy.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A pavimentaÃÃo utiliza grandes volumes de recursos naturais requerendo aÃÃes que mitiguem os consequentes danos ambientais. Observando-se uma obra rodoviÃria, pode-se destacar aspectos que afetam o meio ambiente, como: desmatamento, extrativismo mineral para a produÃÃo de agregados e extraÃÃo e refino de petrÃleo para utilizaÃÃo em camadas asfÃlticas. Esta atividade faz uso ainda de processos que geram grandes volumes de passivos ambientais, tais como: fresagem e demoliÃÃes. O material fresado pode ser reciclado e reaproveitado, por exemplo, na produÃÃo de Misturas AsfÃlticas Recicladas a Quente (MARQs). As altas temperaturas que as misturas asfÃlticas exigem para tornarem-se trabalhÃveis submetem o ambiente a sua volta, especialmente os operÃrios que trabalham na produÃÃo do revestimento asfÃltico na usina, à condiÃÃes insalubres. Tendo em vista que o Cimento AsfÃltico de PetrÃleo (CAP), quando submetido a altas temperaturas, libera fumos que sÃo sabidamente nocivos. Para mitigar estes malefÃcios, pode-se utilizar as Misturas AsfÃlticas Mornas (MAMs).Essas misturas requerem temperaturas mais baixas do que as temperaturas normalmente empregadas na produÃÃo de Concretos AsfÃlticos (CAs).à possÃvel, ainda,combinar as duas tÃcnicas (MARQs e MAMs) utilizando as Misturas AsfÃlticas Recicladas Mornas (MARM).O presente trabalho tem como objetivo principal avaliar MARMs no que diz respeito a trabalhabilidade, a compactabilidade e ao comportamento mecÃnico das mesmas. Para isso, foram dosadas e caracterizadas em laboratÃrio 14 misturas do tipo CA, quais sejam: (i) duas misturas de referÃncia (uma dosada atravÃs da metodologia de dosagem Marshall e outra atravÃs da metodologia Superpave), (ii) trÃs MAMs (dosadas atravÃs da metodologia de dosagem Marshall) com, respectivamente, 20, 30 e 40ÂC de diminuiÃÃo das temperaturas utilizadas em todas as etapas do processo de dosagem, (iii) trÃs MAMs (dosadas atravÃs da metodologia de dosagem Superpave) com as mesmas diminuiÃÃes nas temperaturas jà mencionadas, (iv) trÃs MARQs (dosadas atravÃs da metodologia de dosagem Superpave) com 15, 35 e 50% de fresado em suas composiÃÃes e (v) trÃs MARMs com os mesmos percentuais de fresado utilizados nas MARQs e com a diminiÃÃo de temperatura de 40ÂC em todas as fases do processo. AlÃm das 14 misturas aqui descritas que foram avaliadas na fase de laboratÃrio do presente trabalho, foram dosadas outras quatro misturas em laboratÃrio para serem testadas em campo com a construÃÃo de trechos experimentais.Analisando-se os resultados encontrados percebe-se que as MARMs tem um potencial promissor, tendo em vista que as mesmas apresentaram parÃmetros volumÃtricos encontrados durante o processo de dosagem e comportamento mecÃnico similares se comparados aqueles obtidos para as misturas asfÃlticas convencionais. Tais parÃmetros foram alcanÃados sem a necessidade de mudanÃas nos equipamentos utilizados para a produÃÃo dessas misturas. Foi possÃvel atingir patamares de economia no consumo de CAP virgem de atà 45% e de agregados convencionais virgens de atà 50%, alÃm de uma possÃvel diminuiÃÃo do consumo energÃtico durante o processo de produÃÃo dessas misturas asfÃlticas devido a reduÃÃo das temperaturas em atà 40ÂC. / The paving process uses large amounts of natural resources thus requiring actions to mitigate the resulting environmental damage. Observing a road section, you can highlight activities that affect the environment, such as deforestation, mineral extraction for the production of aggregates and petroleum extraction and refining for use in asphalt layers. This activity also uses processes that generate large volumes of environmental liabilities, such as milling and demolition material. The reclaimed asphalt pavement (RAP) can be recycled and reused, for example in the production of RAP hot mixtures asphalts (HMA). The high temperatures that need to be used to produce acceptable workability of the asphalt mixtures can affect the environment and the workers on the construction site. The asphalt binder when subjected to high temperatures releases fumes known to be health hazardous. To mitigate these hazards, one can use the warm mixtures asphalt (WMA). This technology uses lower temperatures than the ones normally applied for HMA, thereby aforementioned emissions can be mitigated. It is also possible that the asphalt mixtures can be implemented with lower energy consumption. One can still use RAP WMA making use of both solutions already mentioned, RAP HMA and WMA. This work aims to use both techniques together and evaluate RAP WMA with respect to its workability, compactability and mechanical behavior. In order to achieve this objective it will be characterized in the laboratory HMAs with different RAP percentages and WMA additive. Such mixtures are also subsequently tested in the field using experimental sections. Analyzing the results it is noticed that the RAP WMAs has a promising potential since they presented the same volumetric parameters and mechanical behavior when compared to those obtained for the conventional asphalt mixtures. These parameters have been achieved without the need for changes in the equipment used for the production of these mixtures. It was possible to attain savings in binder consumption of up to 45% and conventional aggregates of up to 50%.A reduction in energy consumption is also achieved during the production of asphalt mixtures due to reductions in temperature to 40ÂC.

Nos últimos anos tem havido uma crescente preocupação com o meio ambiente. Dentro deste contexto, surgiram as misturas asfálticas mornas que, devido à diminuição de temperatura na usinagem e na compactação, têm impacto positivo não só sobre a poluição ambiental, mas também sobre o consumo energético. Este estudo compara o comportamento de misturas asfálticas mornas (com aditivo surfactante) com o de misturas similares usinadas a quente (convencionais), por meio de ensaios laboratoriais de compactação, de propriedades mecânicas, além de testes complementares. Os resultados apontam que não há necessidade de alteração do método de dosagem convencional para as misturas mornas, e que o teor de ligante de projeto das misturas mornas deve ser mantido igual à da similar a quente. Porém, os resultados dependem muito do tipo de ligante, do teor de asfalto utilizado e do nível de diminuição da temperatura de usinagem e compactação. O controle da temperatura e a magnitude de sua redução demonstraram ser essenciais na qualidade final da mistura morna nesta tecnologia. Além disso, tem-se o acompanhamento de dois trechos experimentais, onde não foram verificadas dificuldades complementares de usinagem e de execução em pista. Os resultados de controle tecnológico da obra e de avaliação dos aspectos de superfície nos trechos com mistura morna se mostraram similares aos das técnicas a quente. Foram analisadas as emissões de poluentes (HPAs prioritários no material particulado) de misturas asfálticas mornas e a quente, tanto no programa laboratorial, quanto em usina e em pista, por ocasião da execução de um dos trechos experimentais. Os resultados indicaram que houve redução em cerca de três vezes do total destes poluentes com as misturas mornas. Visualmente também foi constatada uma diminuição expressiva dos fumos de asfalto com a mistura morna em campo. Por fim, estimou-se que há uma economia significativa do consumo de combustíveis com a redução da temperatura de secagem e aquecimento dos agregados em usina com as misturas mornas. Deste modo, o trabalho demonstra, pelas propriedades físicas e mecânicas avaliadas em laboratório e em campo, que a qualidade das misturas asfálticas mornas é similar às das usinadas a quente, com os benefícios da redução das emissões de poluentes e da economia de energia. / In the last years there has been an increasing concern for the environment. In this context, warm mixes asphalt was developed with positive impact not only on the environmental pollution, but also on the energy consumption, due to the reduction of mixing and compaction temperatures. This work compares the behavior of warm mixes asphalts (with surfactant additive) with similar hot mixes asphalt (conventional ones), through compaction and mechanical properties, as well as additional tests, in laboratory. The results indicate that it is not necessary to change the conventional asphalt mix design for warm mixes, and also that the optimum asphalt content in the warm mixes should be maintained similar to the hot mixes. However, the results are dependent on the asphalt type, the asphalt content, and the level of mixing and compaction temperature reduction. The temperature control and the magnitude of its reduction are essential for the final quality of the warm mix in this technology. Besides, two test tracks were monitored, where there were no additional difficulties during the mixing procedure and in the construction site. The results of the field control and the evaluation of the pavement surface in the warm mix test tracks were similar to the hot mix techniques. Pollutants emissions (priority PAH on the particulate matter) from warm and hot mixes asphalt mixes were analyzed, in the laboratory, in the mixing plant and in the field, during one of the test tracks construction. The results demonstrated that there was a reduction of about three times on the total amount of these pollutants with the warm mixes. Visually, it was also verified that there was a large reduction of asphalt fumes with the warm mix in the field. Finally, it was estimated that there are significant energy savings when reducing drying and heating temperatures of the aggregates in the mixing plant with warm mixes. Thus, this work shows, through the physical and mechanical properties evaluated in the laboratory and in the field, that the quality of warm mixes is similar to the hot mixes, with the benefits of reducing pollutant emissions and saving energy.