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Title: Avaliação dos efeitos da temperatura, radiação UV e umidade nas propriedades de ligantes e misturas asfálticas.
Other Titles: Evaluation of the effects of temperature, UV radiation and humidity on the properties of binders and asphalt mixtures.
???metadata.dc.creator???: LOPES, Albaniza Maria da Silva.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LUCENA, Lêda Christiane de Figueirêdo Lopes.
???metadata.dc.contributor.referee1???: RODRIGUES, John Kennedy Guedes.
???metadata.dc.contributor.referee2???: MEDONÇA, Ana Maria Gonçalves Duarte.
???metadata.dc.contributor.referee3???: Leite, Leni Matias.
Keywords: Ligantes;Misturas asfálticas;Envelhecimento;Temperatura;Radiação UV;Umidade;Reologia;Avaliação mecânica;Binders;Asphalt mixtures;Aging;Temperature;UV radiation;Humidity;Rheology;Mechanical Evaluation;Aglutinantes;Mezclas asfálticas;Envejecimiento;Temperatura;Radiación UV;Evaluación de Humedad;Reología;Mecánica;Liants;Mélanges d’asphalte;Vieillissement;Température;Rayonnement UV;Humidité;Rhéologie;Hévaluation mécanique
Issue Date: 3-Jul-2023
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: LOPES, Albaniza Maria da Silva. Avaliação dos efeitos da temperatura, radiação UV e umidade nas propriedades de ligantes e misturas asfálticas 2023. 233 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil e Ambiental) – Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023.
???metadata.dc.description.resumo???: O envelhecimento dos ligantes asfálticos é um fenômeno complexo, na extensão em que promove alterações de natureza física, química e reológica nestes materiais, que estão diretamente associadas a mecanismos de deterioração do pavimento e redução do desempenho das misturas asfálticas com o prolongamento do tempo de serviço. O envelhecimento térmicooxidativo do ligante é amplamente estudado sob a orientação das normas vigentes, enquanto o envelhecimento foto-oxidativo não é padronizado e a umidade raramente é considerada. Além disso, o comportamento de misturas asfálticas envelhecidas por radiação UV ainda é desconhecido, principalmente quando associado à umidade, fator de grande relevância, pois o efeito deletério da água pode causar sua degradação precoce. Nesse sentido, esta pesquisa avaliou o comportamento químico e reológico dos ligantes e o comportamento mecânico das respectivas misturas asfálticas, submetidos a diferentes protocolos de envelhecimento, buscando inferir sobre a compatibilização destes com as reais condições de campo. Os ligantes foram previamente envelhecidos a curto prazo, por meio da estufa RTFO, e em seguida submetidos ao envelhecimento a longo prazo, por diferentes indutores de envelhecimento, como calor, oxigênio, radiação ultravioleta (UV) e umidade. As misturas asfálticas foram envelhecidas à curto prazo, STOA (Short-Term Oven Ageing) seguido do envelhecimento à longo prazo, LTOA (Long-Term Oven Ageing), adaptado em função das mesmas variáveis adotadas para os ligantes. Os resultados mostraram que diferentes combinações de processos propiciaram mudanças químicas diferenciadas, onde os envelhecimentos térmico e fotoquímico seguiram mecanismos de reações diferentes. O módulo de cisalhamento dinâmico (G*) do ligante aumentou significativamente após o envelhecimento, destacando-se o envelhecimento em RTFO+ESTUFA como o mais influente, o que corrobora os resultados encontrados para a mistura. O envelhecimento também permitiu uma redução da vida de fadiga para altos níveis de deformação. As deformações permanentes, conforme previsto, diminuíram após o envelhecimento. Os efeitos da radiação UV não foram tão intensos como o esperado e podem ter sido influenciados pela temperatura que foi utilizada na câmara. Os estímulos associados aceleraram o processo de envelhecimento de ligantes, portanto, a radiação UV e a umidade não devem ser negligenciadas na simulação do envelhecimento em laboratório. Além disso, foi verificado boas correlação de comportamento nos ligantes e misturas asfálticas, destacando-se o protocolo ESTUFA pois este mostrou-se compatível com protocolo CAMPO.
Abstract: The aging of asphalt binders is a complex phenomenon that involves physical, chemical, and rheological changes in these materials, directly associated with pavement deterioration mechanisms and a reduction in the performance of asphalt mixtures over time. Thermaloxidative aging of binders is extensively studied following current standards, while photooxidative aging is not standardized, and moisture is rarely considered. Furthermore, the behavior of asphalt mixtures aged by ultraviolet (UV) radiation remains unknown, particularly when combined with moisture, which is a highly relevant factor, as the detrimental effect of water can lead to premature degradation. In this context, this research evaluated the chemical and rheological behavior of the binders and the mechanical behavior of the corresponding asphalt mixtures, subjected to different aging protocols, aiming to infer their compatibility with real field conditions. The binders were initially aged in the short term through the Rolling Thin Film Oven Test (RTFO) and then subjected to long-term aging using different aging inducers, such as heat, oxygen, UV radiation, and moisture. The asphalt mixtures were aged using ShortTerm Oven Ageing (STOA) followed by Long-Term Oven Aging (LTOA), adapted based on the same variables adopted for the binders. The results demonstrated that different combinations of aging processes led to distinct chemical changes, with thermal and photochemical aging following different reaction mechanisms. The dynamic shear modulus (G*) of the binder significantly increased after aging, with the RTFO+OVEN aging being the most influential, which was consistent with the findings for the mixture. Aging also resulted in a reduction in fatigue life at high levels of deformation. As anticipated, permanent deformations decreased after aging. The effects of UV radiation were not as pronounced as expected and may have been influenced by the temperature used in the chamber. The applied stimuli accelerated the aging process of binders, highlighting that UV radiation and moisture should not be overlooked in laboratory aging simulations. Furthermore, good correlations in behavior were observed between the binders and asphalt mixtures, particularly with the OVEN protocol, as it showed compatibility with the FIELD6MONTHS protocol.
Keywords: Ligantes
Misturas asfálticas
Envelhecimento
Temperatura
Radiação UV
Umidade
Reologia
Avaliação mecânica
Binders
Asphalt mixtures
Aging
Temperature
UV radiation
Humidity
Rheology
Mechanical Evaluation
Aglutinantes
Mezclas asfálticas
Envejecimiento
Temperatura
Radiación UV
Evaluación de Humedad
Reología
Mecánica
Liants
Mélanges d’asphalte
Vieillissement
Température
Rayonnement UV
Humidité
Rhéologie
Hévaluation mécanique
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Civil e Ambiental
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/32229
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ALBANIZA MARIA DA SILVA LOPES - TESE (PPGECA) 2023.pdf4.34 MBAdobe PDFView/Open


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