No description available.

Full-depth reclamation (FDR) is an increasingly common technique that is used to rehabilitate flexible pavements. Implementation of FDR on rehabilitation projects produces several desirable benefits. However, these benefits are not fully realized due to the fact that state department of transportation specifications typically limit the reclaimed asphalt pavement (RAP) content of pavement base material to 50 percent. The objective of this research was to evaluate the effects of RAP content, cement content, temperature, curing time, curing condition, and moisture state on the strength, stiffness, and deformation characteristics of cement-treated base (CTB) mixtures containing high percentages of RAP.For this research, one aggregate base material and one RAP material were used for all samples. RAP content ranged from 0 to 100 percent in increments of 25 percent, and low, medium, and high cement levels corresponding to 7-day unconfined compressive strength (UCS) values of 200, 400, and 600 psi, respectively, were selected for testing. Moisture-density, UCS, resilient modulus, and permanent deformation tests were performed for various combinations of factors, and several statistical analyses were utilized to evaluate the results of the UCS, resilient modulus, and permanent deformation testing.The results of this work show that CTB containing RAP can be made to achieve 7-day UCS values approaching 600 psi regardless of RAP content. With regards to stiffness, the data collected in this study indicate that the resilient modulus of CTB containing RAP is affected by temperature in the range from 72 to 140°F for the low cement level. Permanent deformation of CTB containing RAP is significantly affected by RAP content and cement level at the test temperature of 140°F. At the low cement level, temperature is also a significant variable. As the 7-day UCS reaches approximately 400 psi, permanent deformation is reduced to negligible quantities. The results of this research indicate that the inverse relationship observed between permanent deformation and 7-day UCS is statistically significant.Given that the principle conclusion from this work is that CTB with high RAP contents can perform satisfactorily as a base material when a sufficient amount of cement is applied, agencies currently specifying limits on the percentage of RAP that can be used as a part of reclaimed base material in the FDR process should reevaluate their policies and specifications with the goal of allowing the use of high RAP contents where appropriate.

Cracking is one of the most severe distress modes of asphaltpavements. Thus characterising the fracture resistance properties of asphaltmixtures is the key issue for improving the performance relatedmixture design. The present master thesis project addresses the implementationof the theoretical framework, which is used to characterise thefracture resistance of mixtures based on the SuperPave indirect tensiletest (IDT). An open source Matlab-based software for analysing resilientmodulus, Poisson’s ratio, creep parameters and fracture resistance parametershas been developed. The software analyses the the IDT results, toestimate mixture’s fracture resistance based on hot mix asphalt FractureMechanics. Predictions form the field specimens concerning the fractureresistance obtained from IDT are compared with observed field performance.

[pt] A geração e consumo crescente de embalagens PET representa um grande problema ambiental, pois o resíduo destes produtos acaba sendo descartado inadequadamente na natureza ou sendo simplesmente disposto nos aterros. Com o objetivo de atenuar este problema pesquisas foram desenvolvidas nos últimos anos buscando oferecer um destino mais nobre para o resíduo de PET, especialmente para as garrafas PET. Neste contexto, a presente pesquisa propõe o uso do resíduo de garrafas PET, sob a forma de pó, triturado e fibras, como material alternativo para camadas de base em pavimentos. Misturas de Solo-PET, utilizando um solo argiloso com inserção de pó de PET nas porcentagens de 10, 20 e 30 por cento, inserção de PET triturado nas porcentagens de 3, 5 e 7 por cento, e inserção de fibras de PET nas porcentagens de 0,25 e 0,50 por cento, foram avaliadas geotecnicamente por meio de ensaios de caracterização física, ensaios de compactação e ensaios de módulo de resiliência. Os ensaios mecânicos foram realizados nas amostras recém-compactadas e em corpos de prova aquecidos, avaliando ainda a influência do aquecimento no módulo de resiliência. Também foi utilizado o programa computacional SisPav para simular o dimensionamento de um pavimento típico composto pelos materiais estudados. Os resultados obtidos apontam que a inserção de PET nas misturas tem influência sobre o comportamento mecânico do solo, sendo constatado que menores teores possibilitam maiores valores de módulo resiliência. Ainda, a mistura com 10 por cento de pó de PET foi considerada mais eficiente. Conclui-se que a utilização de um solo argiloso adicionado com PET como material alternativo em base de pavimentos é tecnicamente viável e representa uma boa solução para a destinação deste resíduo bem como para a mitigação de seu potencial agressivo ao meio ambiente. / [en] The growing production and consumption of PET packaging represents a major environmental problem because they end up being improperly discarded in nature or simply disposed in landfills. With the aim to attenuate the environmental problem researchers were developed in the last years, in order to offer a nobler destination for this waste, especially for PET bottles. In this context, this research proposes the use of PET bottles waste, in form of powder, crushed and fibers as an alternative material for pavements base. Soil-PET mixtures, using a clayey soil with the addition of PET powder in percentages of 10, 20 and 30 percent, addition of crushed PET in percentages of 3, 5 and 7 percent and addition of PET fiber in percentages of 0,25 and 0,5 percent, were geotechnically evaluated by physical characterization tests, compaction tests and Resilient Modulus tests. The mechanical tests were performed on freshly compacted samples and also on heated specimens, evaluating the influence of heating in the resilient modulus. The computer program SisPav was also used to simulate the mechanistic empirical design for a typical pavement structure composed of the researched material. The results indicate that the insertion of PET influences the mechanical behavior of the soil, and it was verified that lower contents of PET allows higher values of resilient modulus. It can be concluded that the use of a clayey soil added with PET, as an alternative material in pavements base, is technically feasible and represents a good solution for the destination of this waste as well as for the mitigation of its aggressive potential to the environment.

In this research study, a strategy was used for assigning stiffness values to various layers of the pavement system so that there are negligible tensile stresses in the subgrade and base layers. The stiffnesses of the aggregate base layers were assigned double the values of the corresponding subgrade materials. The layer thicknesses were designed to achieve surface deflection values within the acceptable limit. An innovative design procedure was developed for designing pavement sections covering various layer thicknesses, material and environmental variables. The designed sections were compared with the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) procedure and the differences were critiqued. Porous asphalt layer was used as the surface course for all pavement sections. The calculations validated the general principle of pavement design, as the subgrade stiffness decreased the base thickness increased for the same surface course thickness and traffic. Structural design of 63 pavements sections was accomplished representing various temperature and materials including additives. Low Density Polyethylene, performance graded asphalt, different soils, aggregates, lime and cement were the component materials utilized in this research study. An explanation on the mechanics of the mixtures is given in the results and discussion section. / Civil Engineering

O crescimento do setor industrial brasileiro, na última década, tem demandado a fabricação de maior volume de máquinas e peças metálicas. Como resultado, a produção de fundidos metálicos aumentou e foi acompanhada da geração de maiores volumes de resíduos. O processo de fundição mais comum emprega areia natural, misturada com ligantes orgânicos e inorgânicos, para conformar os moldes que dão forma às peças metálicas. Após certo número de ciclos de fundição, a areia não apresenta mais as características apropriadas para seu emprego nessas indústrias e passa a ser o principal resíduo das siderúrgicas. Assim, a areia de fundição residual (AFR) deve ser descartada em aterros sanitários licenciados a elevados custos. Por tal motivo, pesquisadores e engenheiros têm procurado alternativas que permitam reaproveitar esse resíduo em atividades da construção civil. A construção de estradas consume elevados volumes de recursos naturais, portanto, fornece a oportunidade de reutilizar o resíduo em quantidades significativas. Nesse sentido, nesta pesquisa, o objetivo principal foi avaliar a possibilidade de reaproveitar a areia de fundição residual na construção de camadas de bases e sub-bases de pavimentos de baixo volume de tráfego. A areia de fundição residual utilizada foi coletada no município de Piracicaba/SP, que apresenta elevada concentração de siderúrgicas. Esse resíduo foi utilizado na composição de misturas do tipo solo areia, solo areia cal e areia asfalto usinada a quente (AAUQ). Essas misturas foram avaliadas à luz das propriedades de interesse à engenharia rodoviária para determinar a viabilidade de seus empregos em camadas estruturais de pavimentos. Os resultados obtidos nos ensaios mecânicos mostram que composições de solo areia e solo areia cal com AFR de 20% a 60% poderiam ser utilizadas em bases e sub-bases de pavimentos, assim como as misturas de AAUQ, que consumiriam quantidades consideráveis de areia residual, também poderiam ser utilizadas em bases de pavimentos. Ensaios ambientais também foram executados na AFR e em algumas misturas para determinar o risco de poluição do meio ambiente. Os resultados mostraram que a AFR atende aos requisitos exigidos para seu reuso; contudo algumas misturas apresentaram concentração de poluentes superior aos valores máximos permitidos. Portanto, concluiu-se que a areia de fundição residual apresenta características para ser reaproveitada nas atividades de construção de pavimentos de baixo volume de tráfego, mas recomenda-se a construção de trechos experimentais para monitoramento por longos períodos de tempo para garantir que o resíduo não comprometa a segurança ambiental. / The Brazilian industry grew up considerably last decade, increasing the needing of machinery and metal production. As a result, the metal casting production raised and also the amount of the residues. The most common foundry system uses natural sand mixed with organic and inorganic binders, to produce the cores of the metal products. After a certain number of foundry cycles, the sand losses its properties and remain as the main residue of the foundry industry. Thereby, the waste foundry sand (WFS) must be discarded in licensed landfills at high costs. Hence, researchers and engineers have researched for alternative solutions to reuse this residue in civil construction activities. Pavement construction uses high volumes of natural resources, thus, provides an opportunity to reuse significant amounts of WFS. The purpose of this study was to evaluate the possibility of use the waste foundry sand as construction material of pavement bases and sub-bases courses with low volume traffic. The waste foundry sand used here was collected close to the city of Piracicaba/SP, region which has a high concentration of foundry industries. The residue was used to compose soil-sand, soil-sand-lime and sand-asphalt mixtures. Tests commonly used in pavement research were used to evaluate the mixtures containing waste foundry sand and determine their potential as road construction material. The results showed that mixtures of soil-sand and soil-sand-lime containing 20% to 60% of WFS could be used as pavement bases and sub-bases courses. On the other hand, sand-asphalt-hot-mix could consume higher volumes of the residue and also could be used as bases courses. The waste foundry sand and some mixtures were also analyzed through environmental tests. The results showed that the WFS has suitable characteristics to be reused in alternative activities. However, some metals were detected in the mixtures at higher concentrations than the allowed by specifications. Therefore, it is concluded that the waste foundry sand has characteristics that encourage its reuse in low volume traffic pavements, but, it is recommended the construction of experimental pavement sections using WFS to assess the environmental impact of the residue in long term periods.

O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da variação do teor de umidade no valor do módulo de resiliência (MR) de um solo argiloso de subleito, tendo em vista que este parâmetro é muito susceptível à variações climáticas ambientais. Foram realizados ensaios triaxiais cíclicos para se estimar o módulo de resiliência de corpos de prova ensaiados em diversas condições de umidade. Verificou-se que o MR é influenciado pela tensão desvio, de forma que aquele aumenta com o acréscimo desta. Constatou-se que os corpos de prova moldados na Wot e submetidos a trajetórias de secagem e umedecimento alcançaram valores de MR superiores e inferiores, respectivamente, ao se comparar com o MR de corpos de prova ensaiados na Wot. Este fato foi também observado para os corpos de prova moldados com massa específica seca máxima, em teores de umidade abaixo e acima do teor ótimo. Determinou-se, ainda, a sucção no solo através do método do papel filtro e levantou-se a sua curva característica. Verificou-se que à medida que a umidade aumenta, a sucção diminui. Observou-se que o valor do MR aumenta com o aumento da sucção no solo. Este crescimento é tanto maior quanto maior seja a tensão desvio aplicada. Foi possível determinar a relação entre o MR, a tensão desvio e o módulo tangente inicial (Eo), proveniente dos ensaios de compressão simples. Relacionou-se, também, o Eo e a sucção no solo. / The aim of this work is to evaluate the influence of moisture content variation in resilient modulus value (MR) of a subgrade clayey soil, considering that this parameter is very susceptible to environmental climatic variations. Cyclic triaxial tests were performed to acess resilient modulus of specimens tested in several moisture conditions. lt has been verified that MR is influenced by deviator stress, so that the former increases with the latter increases. lt has been confirmed that specimens molded in Wot and submited to a drying and moistening route reached MR values higher and lower, respectively, to compare with MR of specimens tested in Wot. This fact was also observed for the specimens molded with dry density, in moisture contents below and above of optimum moisture content. lt has been also determined the soil suction using filter paper method and it has been built its characteristic curve. lt has been verified that when moisture increases, the suction decreases. lt has been observed that MR value increases with the soil suction increase. This increase is as bigger as bigger the applied deviator stress be. lt was possible to determine the relationship between MR, deviator stress and parameters from compressive strength tests. lt has been related parameters from compressive strength tests and soil suction.

Na construção de rodovias, as condições de umidade e densidade observadas na compactação são, geralmente, próximas daquelas correspondentes ao pico da curva de compactação obtida no ensaio Proctor. É sabido que variações ambientais no decorrer da vida do pavimento podem alterar, de maneira significativa, a umidade do subleito e dos seus componentes e assim, as suas propriedades resilientes. O objetivo principal desta pesquisa é avaliar a influência da variação da umidade pós-compactação no módulo de resiliência de solos de rodovias do interior paulista a partir de resultados de ensaios de laboratório. Foram coletados e caracterizados setenta e três solos, e, dentre estes, selecionados trinta para a etapa de estudo da variação da umidade pós-compactação, após a realização de ensaios MCT, difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura e azul de metileno para determinação da gênese. Os solos selecionados apresentam características distintas quanto à gênese, sendo metade laterítico e metade não-laterítico. Os corpos-de-prova foram compactados na umidade ótima e submetidos a processos de secagem e umedecimento e, posteriormente, realizados ensaios triaxiais cíclicos. Os resultados permitiram a modelagem do 'M IND.R' em função do estado de tensão para diferentes umidades e a avaliação da competência de alguns modelos matemáticos nesta representação. Estudou-se a influência da gênese e da granulometria sobre o valor do 'M IND.R' e avaliou-se a conseqüência da variação da umidade sobre este para solos lateríticos e não-lateríticos. Determinou-se uma expressão para estimar a variação do 'M IND.R' com a variação da umidade a partir do parâmetro k1, independentemente do estado de tensão. Pesquisou-se a existência de relações entre os parâmetros de regressão do modelo composto e os resultados dos ensaios de compressão simples e as propriedades físicas dos solos, de forma a permitir a estimativa do módulo de resiliência a partir do resultado de ensaios mais simples. Investigou-se a possibilidade de se utilizar as relações entre a variação do módulo tangente inicial com a variação da umidade para estimar os efeitos sobre o 'M IND.R'. / On road construction, the field compaction conditions are usually close to those determined from Proctor tests. Environmental variations may lead to changes in the pavement moisture and also changing its resilient properties. The main objective of this research is to study the influence of post-compaction moisture content variation on the resilient modulus of soils from São Paulo state pavements, using laboratory tests. To accomplish this objective, seventy three soils samples were collected and characterized. Among them, thirty samples were selected, after four different tests were carried out to determine the soils genesis, to study the post-compaction moisture content variation. Half of these selected soils are lateritic ones, and the other half are non-lateritic soils. The specimens were compacted at optimum moisture content and submitted to drying and moistening processes prior cyclic triaxial test to be carried out. The results allowed the resilient modulus modeling as a function at the stress state and the performance evaluation of five different models. The genesis and grain size distribution influence on the resilient modulus values were studied. The effects of moisture content variations on lateritic and non-lateritic soils were investigated. An expression to estimate the resilient modulus variations with the moisture variations was determined, independently of the stress state. The existence of relations of the compound model regression parameters with the results of unconfined compressive strength and soil properties were studied. The possibility of using the initial tangent modulus variations with the moisture variations to estimate the effects on the resilient modulus were also investigated.

O conhecimento do módulo de resiliência dos materiais constituintes do pavimento e do seu subleito é indispensável quando o objetivo é projetá-lo, ou analisar o seu comportamento frente à solicitação das cargas rodoviárias. O módulo de resiliência é determinado, na maioria das vezes, a partir de resultados de ensaios triaxiais dinâmicos, que exigem equipamentos complexos para a sua realização. Assim, é desejável que se disponha de métodos que possibilitem a sua avaliação a partir de resultados de ensaios mais simples. Neste trabalho, foram realizados ensaios triaxiais dinâmicos para a determinação do módulo de resiliência de dois solos, um argiloso e outro arenoso fino, compactados nas energias normal e intermediária. A partir dos resultados dos ensaios cíclicos foi possível modelar a variação do módulo de resiliência com a variação do carregamento aplicado e identificar, entre as variáveis de tensão, aquelas que exercem maior influência no valor deste módulo. A existência de discrepâncias significativas entre os valores de módulo de resiliência obtidos a partir de sucessivos ensaios de um mesmo corpo-de-prova foi também investigada. Finalmente, analisou-se a existência de uma relação entre o módulo de resiliência obtido nos ensaios dinâmicos e o módulo tangente inicial proveniente de ensaios de compressão simples, sob diversos níveis de tensão. Os resultados mostram que este tipo de associação é promissora, mas exige-se que o universo dos solos estudados seja ampliado para que se estabeleça uma conclusão definitiva. / The knowledge about the resilient modulus of the pavement constituent materials and subgrade is essential in order to design or to analyze theirs behavior subjected to traffic loading. Often, the resilient modulus is obtained from repeated load triaxial tests demanding complex equipment for their execution. Thus, is desirable to develop methods to permit its evaluation from more simple tests. In this work, repeated load triaxial tests are carried out to the determination of the resilient modulus of two soils, a clay and a fine sand, compacted in the normal and intermediate AASHTO compretion efforts. From the repeated load triaxial test data it was possible to model the variation of resilient modulus with the variation of applied loading as wellos to identify, among the stress parameters, those of more influence on the value of this modulus. The significant discrepancy among the resilient modulus values obtained from successive tests in the same sample was also investigated. Finally, equations were developed in order to correlata the resilient modulus from repeated load triaxial tests to parameters from compressive strength tests, considering different states of stress. lt was shown that this type of empirical correlation presented satisfactory results, although incisiva conclusions could not be drawn without using a lager number and variety of soils.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o módulo de resiliência de misturas asfálticas densas sob duas condições. A primeira foi o estudo dos efeitos do enrijecimento de misturas asfálticas densas em condições ambientais diferentes (cinco condições) que são: AAAL (ao ar e à luz), AASL (ao ar e sem luz), AVAL (baixa pressão atmosférica e à luz), AVSL (baixa pressão atmosférica e sem luz) e CLIMA (ao clima e intempéries), tendo sido utilizados para este experimento CAP 20, centro da faixa C do DNER como distribuição granulométrica e preparados segundo a AASHTO PP2. Neste estudo concluiu-se que não houve efeito significativo da exposição da luz artificial nas condições AL e SL, assim como não houve, também, efeito significativo na variação do módulo de resiliência nas condições de exposição ou não ao ar (AV e AA); nas demais condições houve melhora significativa nos resultados. Na segunda parte foram avaliados os efeitos de alguns fatores na susceptibilidade térmica de misturas asfálticas densas: tipo de agregado (basalto, gabro e granito), tipo de asfalto (CAP 20 e CAP 40), teor de asfalto (5%, 5,5% e 6%), presença de aditivo (com e sem cal) e temperaturas de ensaio (10ºC, 25ºC e 40ºC). Todos os corpos-de-prova foram preparados segundo procedimento da AASHTO PP2. Na segunda parte do experimento, concluiu-se que o CAP 40 produziu valores médios de Vv superiores aos do CAP 20, as misturas com teor de 5,5% apresentaram maior resistência à tração a 25°C, o módulo de resiliência e a relação MR/RT diminuem com o aumento do teor de CAP. / This work intended to evaluate the resilient modulus of dense-graded hot-mix asphalt under two conditions. The first condition comprehends a study of the hardening effects of densegraded hot mix asphalt submitted to five environmental conditions: AAAL (air and artificial light), AASL (air and no artificial light), AVAL (low atmospheric pressure and artificial light), AVSL (low atmospheric pressure and no artificial light) and CLIMA (exposition to intemperism). In this phase, it was used an AC-20 asphalt binder and DNER middle band \"C\" as aggregate\'s particles size distribution. Specimens were prepared according to AASHTO PP2. Based on the results of the first part of the experiment, it was concluded that there was no significant effect of the artificial light exposition on AL and SL conditions, as well as on the variation of resilient modulus under air conditions (AV and AA). The other conditions presented better performance results. The second part of the experiment aimed to evaluating the effect of some factors in the thermal susceptibility of dense-graded HMA, that are: aggregate type (basalt, gabbro, granite), asphalt type (AC-20 and AC-40), binder content (5,0%, 5,5% and 6,0%), presence of additive (with or without lime) and test temperature (10ºC, 25ºC and 40ºC). As in the first part of the experiment, all specimens were prepared according to AASHTO PP2. Results of the second part of the experiment led to the following conclusions: mixtures using AC-40 showed average air voids higher than mixtures using AC-20, mixtures with a binder content of 5,5% showed the highest values of tensile strength, at 25°C, the resilient modulus and the MR/RT ratio reduce when binder content increases.