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.

Um Sistema de Gerência de Pavimento (SGP) é capaz de coordenar um conjunto de atividades objetivando manter pavimentos em condições funcionais e estruturais adequadas às necessidades dos seus usuários, proporcionando uma estrutura para o desenvolvimento econômico e social. Esta tese teve como objetivo principal propor a estruturação necessária de um SGP apropriado aos Estados do Nordeste Brasileiro. Foram estudados os Estados do Ceará e da Paraíba, utilizando-se dados cadastrais das rodovias e de monitoramentos de IRI, IGG, PCR e Deflexão Máxima do pavimento (FWD e Viga Benkelman), fornecidos pelos Órgãos Rodoviários, para a avaliação das ferramentas propostas nesta tese. O diagnóstico da condição superficial dos pavimentos na data dos levantamentos, apontou conceito ruim para a malha da Paraíba e bom para a malha do Ceará. Foram estabelecidas Unidades de Amostragem, distribuídas por toda a malha rodoviária desses estados, utilizando ferramentas da Geoestatística para o seu dimensionamento, a qual permitiu determinar o espaçamento máximo entre amostras sem que se altere o perfil de desempenho dos trechos analisados. Constatou-se a possibilidade de reduzir a extensão de monitoramentos para 6,8% e 4,1% da malha, respectivamente para o Ceará e Paraíba. Foram ajustados modelos determinísticos por regressão para a previsão dos parâmetros de desempenho disponíveis, relacionando-os com o clima, a capacidade estrutural e solicitações de tráfego. A análise de consistência dos modelos confirmou as suas boas performances. As análises de priorização foram realizadas utilizando a Análise Multicriterial pelo Método PROMETHEE II, a partir de alternativas indicadas por Árvores de Decisão. Este método de análise, quando aplicado em nível de rede, permitiu avaliar como a consideração de várias óticas (financeira, técnica, sócio-econômica, ambiental e de tráfego) influenciam na tomada de decisão. A aplicação desta ferramenta em nível de projeto permitiu selecionar a estratégia de manutenção de pavimentos que reunisse em si as melhores condições de Custo do Ciclo Vida e serventia do pavimento para o cenário estabelecido. / A Pavement Management System (PMS) is capable of coordinating a set of activities with the purpose of keeping the pavement structural and functional in adequate levels, providing infrastructure for social and economic development. This thesis' objective was to develop a PMS structure suitable to the Brazilian Northeastern States. Data including IRI, PCR and deflection from road surveys and monitory of the States of Ceará and Paraíba were considered. Those data provided by the State Roads Departments, were used to evaluate same tools and procedures used in this thesis. The pavement surface condition of Paraíba Roads Network was evaluated as "poor", while Ceará Roads Network was classified as "good". Sampling Units, distributed along the State Roads Network, were established using Geostatistics tools allowing increasing lag spacing while keeping the performance of the analyzed sections. It was found that the length of surveyed sections may be reduced to 6.8% and 4.1% of Ceará and Paraíba State Roads Networks, respectively. Deterministic regression models were fitted to predict performance parameter based on regional climate, structural capacity and traffic loads. The models accuracy was proved. Priorization analysis was carried out based on the alternatives included in Decision Trees, using Multicriterial Analysis with PROMETHEE II Method. This analysis method, when applied in network level, allowed evaluating how taking into account several points-of-view (financial, technical, socioeconomic, environmental and traffic) affects decision making. The application of this tool in project level allowed selecting pavement maintenance strategies with the lowest Life Cycle Cost and the highest pavement serviceability in a given scenario.

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

Os solos das regiões arrozeiras apresentam características geotécnicas inadequadas para uso como revestimentos primários de estradas. Isto força o transporte de materiais de jazidas distantes, o que, além de onerar o custo de construção, nem sempre é uma solução durável. Nesta tese relata-se uma pesquisa que apresenta uma solução para esse problema: a pavimentação de estradas de baixo volume de tráfego com solo local modificado com cal. Foram realizados estudos laboratoriais e de campo, e os resultados analisados através de uma abordagem mecanístico-empírica. Dois pavimentos experimentais com revestimentos de solo-cal foram construídos e monitorados próximo a Cebollatí, leste do Uruguai. Foram realizados ensaios de caracterização e comportamento mecânico do solo e de misturas de solo e cal, variando-se o teor de cal, o tempo de cura e a energia de compactação. Realizaram-se ensaios de módulo de resiliência, para o qual foi projetado, montado e operado o primeiro equipamento de ensaios de carga repetida na compressão triaxial do Uruguai. Também foram realizados ensaios de fadiga na compressão diametral para o solo modificado com 3% e 5% de cal, curado por 28 e 150 dias. Para entender o comportamento das camadas de solo modificado com cal submetidas ao tráfego, realizou-se uma análise conjunta dos resultados laboratoriais e do monitoramento dos trechos experimentais, com uso de modelos computacionais. Apesar das limitações construtivas, de terem sido liberados ao tráfego em plena safra e das más condições de drenagem da região, após 5 anos de trafego, os pavimentos não mostram trincas de fadiga ou afundamentos nas trilhas de roda. Assim, a pavimentação de estradas de baixo volume de tráfego em regiões arrozeiras com revestimentos de solo local modificado com cal provou ser uma alternativa economicamente vantajosa, por reduzir custos de construção e manutenção, e sustentável, por preservar materiais não-renováveis, como solos e rochas. / Soils in rice plantation areas generally present geotechnical characteristics unsuitable for use as primary wearing course of roads. Because of that, it is necessary to import materials from distant sites, a solution that, besides increasing construction cost, is rarely long-lasting. In this thesis a research on paving low volume roads with lime modified local soils is reported, in order to present an alternative solution to that problem. Both laboratory and field studies were carried out and the results were analyzed by means of a mechanistic-empirical approach. Two test sections with wearing courses made of lime modified soil were built and monitored close to Cebollatí, a village in the east of Uruguay. Previously, laboratory characterization and mechanical tests on samples of the sedimentary soil were carried out. Lime contents for mixtures were determined and the stress-strain-strength behavior of mixes with different levels of lime content, curing time and compaction energy was studied. In order to analyze the elastic behavior of the lime modified soil under traffic, resilient modulus tests were carried out. This motivated the design, assembly and use of the first equipment for triaxial compression repeated loading tests in Uruguay. Besides, stress controlled fatigue tests were performed on cylindrical specimens of soil modified with 3% and 5% of lime, cured for 28 and 150 days. The results of laboratory tests and field monitoring were analyzed using computational models. In spite of the difficulties faced during pavements construction, including heavy traffic in early days, and the poor drainage, after 5 years of service no cracks or ruts are seen on top of the test pavements. Therefore, paving low volume roads in rice plantation areas with lime modified wearing courses has proved to be a cost-effective alternative, reducing construction and maintenance costs, and a sustainable practice, preserving non-renewable materials such as rocks and soils.

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.

Um Sistema de Gerência de Pavimento (SGP) é capaz de coordenar um conjunto de atividades objetivando manter pavimentos em condições funcionais e estruturais adequadas às necessidades dos seus usuários, proporcionando uma estrutura para o desenvolvimento econômico e social. Esta tese teve como objetivo principal propor a estruturação necessária de um SGP apropriado aos Estados do Nordeste Brasileiro. Foram estudados os Estados do Ceará e da Paraíba, utilizando-se dados cadastrais das rodovias e de monitoramentos de IRI, IGG, PCR e Deflexão Máxima do pavimento (FWD e Viga Benkelman), fornecidos pelos Órgãos Rodoviários, para a avaliação das ferramentas propostas nesta tese. O diagnóstico da condição superficial dos pavimentos na data dos levantamentos, apontou conceito ruim para a malha da Paraíba e bom para a malha do Ceará. Foram estabelecidas Unidades de Amostragem, distribuídas por toda a malha rodoviária desses estados, utilizando ferramentas da Geoestatística para o seu dimensionamento, a qual permitiu determinar o espaçamento máximo entre amostras sem que se altere o perfil de desempenho dos trechos analisados. Constatou-se a possibilidade de reduzir a extensão de monitoramentos para 6,8% e 4,1% da malha, respectivamente para o Ceará e Paraíba. Foram ajustados modelos determinísticos por regressão para a previsão dos parâmetros de desempenho disponíveis, relacionando-os com o clima, a capacidade estrutural e solicitações de tráfego. A análise de consistência dos modelos confirmou as suas boas performances. As análises de priorização foram realizadas utilizando a Análise Multicriterial pelo Método PROMETHEE II, a partir de alternativas indicadas por Árvores de Decisão. Este método de análise, quando aplicado em nível de rede, permitiu avaliar como a consideração de várias óticas (financeira, técnica, sócio-econômica, ambiental e de tráfego) influenciam na tomada de decisão. A aplicação desta ferramenta em nível de projeto permitiu selecionar a estratégia de manutenção de pavimentos que reunisse em si as melhores condições de Custo do Ciclo Vida e serventia do pavimento para o cenário estabelecido. / A Pavement Management System (PMS) is capable of coordinating a set of activities with the purpose of keeping the pavement structural and functional in adequate levels, providing infrastructure for social and economic development. This thesis' objective was to develop a PMS structure suitable to the Brazilian Northeastern States. Data including IRI, PCR and deflection from road surveys and monitory of the States of Ceará and Paraíba were considered. Those data provided by the State Roads Departments, were used to evaluate same tools and procedures used in this thesis. The pavement surface condition of Paraíba Roads Network was evaluated as "poor", while Ceará Roads Network was classified as "good". Sampling Units, distributed along the State Roads Network, were established using Geostatistics tools allowing increasing lag spacing while keeping the performance of the analyzed sections. It was found that the length of surveyed sections may be reduced to 6.8% and 4.1% of Ceará and Paraíba State Roads Networks, respectively. Deterministic regression models were fitted to predict performance parameter based on regional climate, structural capacity and traffic loads. The models accuracy was proved. Priorization analysis was carried out based on the alternatives included in Decision Trees, using Multicriterial Analysis with PROMETHEE II Method. This analysis method, when applied in network level, allowed evaluating how taking into account several points-of-view (financial, technical, socioeconomic, environmental and traffic) affects decision making. The application of this tool in project level allowed selecting pavement maintenance strategies with the lowest Life Cycle Cost and the highest pavement serviceability in a given scenario.

A presente dissertação de mestrado visa avaliar e comparar o desempenho de um bioligante, obtido por processamento de material de origem vegetal, frente a ligantes asfálticos derivados do refino de petróleo. Nesse sentido, foram realizados ensaios objetivando a caracterização reológica dos ligantes e análise do comportamento mecânico de misturas usinadas destes ligante com agregados. Com auxílio de um reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR) foram realizados os seguintes ensaios reológicos: cisalhamento oscilatório (para determinação do módulo complexo e do ângulo de fase); fluência e recuperação sob múltiplas tensões (MSCR); e varredura de amplitude linear (LAS). Uma avaliação do efeito do envelhecimento dos bioligante em comparação com um ligante convencional CAP 30/45 foi realizada com base em características reológicas e químicas. Dentre os ensaios mecânicos realizados nas misturas de ligantes com agregados usinadas a quente, tem-se: deformação permanente e módulo dinâmico. Os resultados reológicos mostram que o bioligante apresenta elevados módulos de cisalhamento dinâmico em altas frequências, mas é semelhante a um asfalto convencional nas baixas frequências. Os ensaios indicam que o bioligante pode vir a apresentar boa resistência à deformação permanente, semelhante à verificada em ligante asfáltico convencional (CAP 30/45). Tal semelhança de comportamento, entre os dois tipos de ligantes, foi igualmente verificada em ensaios mecânicos de determinação do afundamento em trilha de roda, realizados nas misturas usinadas a quente em laboratório. Os resultados reológicos de LAS indicam que o bioligante deve apresentar menor vida de fadiga. A temperatura do ensaio de envelhecimento de curto prazo interferiu significativamente na rigidez do bioligante, assinalando o expressivo efeito da temperatura de ensaio RTFOT na oxidação e na perda de voláteis do bioligante. Os índices de carbonila e de sulfóxido não se mostraram adequados para análise da oxidação e envelhecimento sofrido pelo bioligante envelhecido em diferentes condições. Os ensaios de módulo dinâmico de misturas usinadas de bioligante com agregados tendem a mostrar elevados valores, maiores que as misturas com asfalto convencional. Baseando-se na análise dos resultados reológicos e nas observações de comportamento mecânico das misturas usinadas a quente de bioligante e agregados é possível, portanto, constatar o potencial do emprego deste material inovador em camadas usinadas e compactadas de pavimentos. / This dissertation aims to evaluate and compare the performance of a biobinder obtained by processing plant material against asphalt binders derived from petroleum refining. Thus, tests were performed aiming at the rheological characterization of the binders and at the analysis of the mechanical behavior of hot mixtures processed with such binders and aggregates. With the use of Dynamic Shear Rheometer (DSR), the following rheological tests were carried out: Oscillatory shear (in order to determine the complex modulus and phase angle); the Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR); and the Linear Amplitude Sweep (LAS). An evaluation of the biobinder aging effect in comparison to a conventional CAP 30/45 binder was performed based on rheological and chemical features. Among the mechanical tests carried out on binder and aggregate hot mixtures, there were: Rutting, and Dynamic Modulus tests. Rheological results show that the biobinder presents high dynamic shear modulus at high frequencies; however, it is similar to conventional asphalt at low frequencies. Tests indicate that the biobinder may present good resistance to permanent deformation, similar to that observed in conventional (CAP 30/45) asphalt binder. Such similarity in behavior in both types of binders was also verified in mechanical rutting tests performed on the hot mixtures in the laboratory. The LAS rheological results indicate that the biobinder must present a lower fatigue life. The temperature of the short-term aging test significantly interfered with the stiffness of the biobinder, pointing out the meaningful effect of the RTFOT test temperature on the oxidation and on the loss of volatiles from the biobinder. The carbonyl and sulphoxide rates were not adequate for the analysis of the oxidation and aging suffered by the biobinder aged under different conditions. Dynamic modulus assays of biobinder and aggregate hot mixtures tend to show higher values, higher than mixes with conventional asphalt. Based on the analysis of the rheological results, and on the observations of the mechanical behavior of biobinder and aggregate hot mixes, it is possible, therefore, to verify the potential of using this innovative material in hot-mix and compacted pavement layers.

A caracterização da macrotextura e microtextura da superfície de pavimentos asfálticos pode ser obtida por meio de diversos tipos de equipamentos que possuem características distintas. Os resultados dos ensaios obtidos por esses diferentes equipamentos foram comparados e harmonizados por uma grande pesquisa desenvolvida pela PIARC (Permanent International Association of Road Congress, atualmente denominada de World Road Association) que converteu estes diferentes valores em um índice internacional combinado denominado de IFI - International Friction Index. Posteriormente, a ASTM especificou o emprego deste índice por meio da publicação da norma E 1960-98 Standard Practice for Calculating International Friction Index of a Pavement Surface. Nesta tese foram avaliados a textura e o atrito em doze tipos de revestimentos asfálticos com características distintas: usinados a quente de diversas graduações, tratamentos superficiais, microrrevestimentos a frio e lamas asfálticas, por meio de aparelhagem portátil: ensaios de mancha de areia e Pêndulo Britânico, respectivamente. Estes diferentes revestimentos apresentam uma gama de textura variando de aberta e rugosa a fechada e polida. Os resultados geraram um banco de dados com 417 valores de campo, sendo 178 referentes à macrotextura, 166 à microtextura e 73 à drenabilidade. Com estes dados, foram calculados valores de IFI, compostos pelos parâmetros Sp e F60, resultando em 165 pares de valores. Com base na experiência prática e análises estatísticas, demonstrou-se a validade de uso de equipamentos portáveis para a determinação dos valores de IFI e estabeleceram-se critérios e faixas de classificação para a aderência em função do par de valores de IFI (Sp; F60). Esta classificação possibilita os órgãos viários a usarem o IFI (Sp; F60) como uma ferramenta de gerência de pavimentos para avaliarem as condições de aderência em pista molhada de suas vias ou de locais específicos, objetivando, quando necessária, a realização de intervenções. / The characterization of the macrotexture and microtexture of asphalt pavements surfaces can be obtained by means of different types of equipment presenting different characteristics. The results of the essays obtained by these different equipment were compared and harmonized by an ample research developed by PIARC (Permanent International Association of Road Congress, now denominated World Road Association) which converts these different values into an international combined index denominated IFI - International Friction Index. Later, the ASTM specified the employment of this index by publishing norm E 1960-98 Standard Practice for Calculating International Friction Index of a Pavement Surface. In this thesis, texture and friction were evaluated on twelve types of asphalt pavings with different characteristics: hot asphalt mixes of different gradations, asphalt surface treatments, cold-mixed micro-surfacing and slurry seals, by means of portable equipment, sand patch and British pendulum essays, respectively. These different pavings present a range of texture varying from open and rough to closed and polished. The results generated a database with 417 field values, being 178 related to macrotexture, 166 to microtexture and 73 to drainability. With these data, IFI values were calculated, composed by parameters Sp and F60, resulting in 165 pairs of values. Based on practical experience and on statistical analyses, the validity of using portable equipment for determining the IFI values was demonstrated and classification criteria and bands for adherence were established in function of the pair of IFI values (Sp; F60). This classification allows road organisms to use IFI (Sp; F60) as a pavement management tool to assess the adherence conditions on the wet lanes of their roads or on specific sites, aiming to conduct interventions, whenever necessary.

A deformação permanente em trilha de roda é uma patologia crítica de pavimentos asfálticos por afetar diretamente os custos de transporte, devido à redução de conforto ao rolamento, e a segurança dos usuários, dadas as dificuldades de dirigibilidade ou ainda o acúmulo de água nos períodos chuvosos comprometendo a aderência pneu-pavimento. Em pavimentos de rodovias concessionadas, onde existem limites máximos de afundamentos nas trilhas de roda bem rígidos para a aceitação da condição dos pavimentos, o monitoramento deve ser periódico por força contratual. Esta pesquisa tem como objetivo central propor uma metodologia para calibração de curvas de desempenho que prevejam a evolução dos afundamentos da trilha de roda de pavimentos asfálticos, com a utilização de resultados de deformação permanente obtidos de forma acelerada por meio de Simuladores de Tráfego em escala real, como contribuição aos projetos de pavimentação/restauração, aos programas de gerencia de pavimentos e ao planejamento rodoviário. Para tanto, foram dosadas e determinadas propriedades mecânicas de três diferentes misturas asfálticas a quente em laboratório, que foram aplicadas como revestimento asfáltico de três trechos consecutivos, em pista ascendente da BR 376/PR, na 3ª. faixa de tráfego, utilizada por veículos comerciais muito pesados e lentos. As três soluções diferentes para a camada de rolamento são compostas por: um concreto asfáltico com ligante modificado por SBS, um concreto asfáltico com ligante modificado por RET e um GAP-GRADED com ligante modificado por borracha de pneu moído. As pistas testes foram solicitadas de forma acelerada com um equipamento simulador de tráfego móvel, em tamanho real, que simulou 500 mil semiciclos de carga ou a quantidade de semiciclos necessários para atingir o limite de deformação em trilha de roda constante no contrato da Concessionária Autopista Litoral Sul, que administra o segmento onde se encontram as pistas testes, com o poder concedente. Com as medidas periódicas dos afundamentos em trilha de roda realizadas durante a aplicação de carga do simulador de tráfego em cada um dos três trechos, foram calibradas as equações de evolução de afundamentos em trilha de roda, empregando o modelo do HDM IV. Com base nos procedimentos adotados nesta pesquisa, foi proposto um método de calibração das curvas de desempenho para futuros estudos em que se empregam simuladores de tráfego em escala real. / Permanent deformation, or rutting, is a critical type of pavement distress given that it is directly associated with transportation costs, due to a reduction of the ride quality, and user safety, due to poor driving conditions or water build-up during rainy periods that affect the tire-pavement interaction. In the case of pavements of highways belonging to concessionaries, where strict limits are required by contract for acceptance of the pavement conditions, the pavement\'s monitoring must be frequent. The present study\'s main objective is to propose a methodology for calibration of performance curves that can predict the behavior of permanent deformation in asphalt pavements using results obtained from Full-Scale Accelerated Pavement Testing (APT) by means of a Traffic Simulator as a contribution to pavement design and rehabilitation projects, to pavement management software, and to highway planning. In order to do so, the mechanical properties of three different hot-mix asphalt (HMA) mixtures were determined in the laboratory and the mixtures were used as the surface course of three consecutive test sections in an ascending, slow lane on highway BR 376 used mainly by heavy commercial vehicles. The test sections were loaded using an HVS large scale mobile traffic simulator machine for up to 500 thousand loading cycles or until the permanent deformation limits defined in contract for the Concessionária Autopista Litoral Sul concession, which manages the highway sections where the test sections were built, were met. The results of the periodic monitoring of the permanent deformation of the three test sections under HVS loading were then used to calibrate the equations for predicting the pavement deformation behavior for each of the three types of mixtures tested using the HDM IV model. A method for future calibration of performance curves using full scale traffic simulators was proposed based on the procedures used in this study.

A crescente quantidade de resíduos sólidos da construção civil gerada em cidades de médio e grande portes tem sido fonte de preocupação em todo o mundo em função de questões ambientais, econômicas e até sociais. Desta forma, a reciclagem dos resíduos de construção para a produção de agregados torna-se uma alternativa interessante, principalmente em função de normas e pesquisas já existentes que podem garantir sua aplicação. A pavimentação com agregados reciclados já vem sendo amplamente realizada em alguns países onde, inclusive, já existe conhecimento consolidado sobre o assunto. No Brasil, as primeiras experiências que remetem ao uso de agregados reciclados em pavimentação datam de meados da década de 80. Desde então, poucas pesquisas sobre o tema vem sendo realizadas, embora haja a necessidade de se procurar novas técnicas e materiais no setor de infra-estrutura rodoviária, uma vez que o país possui somente cerca de 10% de suas vias, muitas vezes urbanas, em condição pavimentada. Este trabalho analisa laboratorialmente aspectos físicos e de comportamento mecânico do agregado reciclado da cidade de São Paulo, a ser utilizado em camadas de base, sub-base ou reforço do subleito de pavimento, em substituição aos materiais convencionais, com enfoque em vias urbanas de baixo volume de tráfego. O estudo envolveu a análise do agregado reciclado in natura, além de sua mistura com 4% de cal ou 4% de cimento Portland, como forma de promover um aumento da resistência do material. Além disso, foram realizados alguns ensaios com brita graduada (material comumente empregado em pavimentos), a fim de comparar resultados. Concluiu-se que o agregado reciclado analisado é de uso promissor em pavimentação, dadas suas propriedades físicas e mecânicas satisfatórias, comparáveis a tradicionais materiais estabilizados granulometricamente ou mesmo a brita graduada simples. Ademais, a adição de cal ou cimento Portland apresenta-se como excelente alternativa quanto ao requisito de aumento de resistência do material reciclado. / The increasing amount of construction and demolition waste generated in medium-sized and large cities has become a source of concern all over the world due to environmental, economic and even social issues. Thus, the recycling of construction and demolition waste to produce aggregates becomes an interesting alternative mainly because of existing specifications and researches that can guarantee its application. Paving with recycled aggregates has already been largely done in some countries where there is even a consolidated knowledge about the subject. In Brazil, preliminary experiences that refer to the use of recycled aggregates in pavement layers date from the mid 80s. Since then, few researches on the subject have been conducted, although it is necessary to look for new techniques and materials in the road infra-structure sector, since the country has only about 10% of its roads, many times urban ones, in paved condition. This work analyses recycled aggregates from São Paulo City as a material to be used in base, subbase or subgrade reinforcement courses in urban roads of low-volume traffic, to replace conventional materials. So, physical and mechanical behaviour aspects of the material were observed by means of laboratory tests. This study involved the analysis of recycled aggregate in natura, as well as its mix with 4% of lime or 4% of Portland cement, to promote a gain in strength. Moreover, some tests were made using graded crushed rock (that is commonly used as a pavement material) so as to compare the results. It was concluded that recycled aggregate is promising for paving, given its satisfactory physical and mechanical properties, comparable to traditional granulometrically stabilized materials or even to simple graded crushed rock. The addition of lime or Portland cement is an excellent alternative concerning the increase in strength of those recycled materials.