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Title: Influência da umidade e do envelhecimento térmico em misturas asfálticas à quente.
Other Titles: Influence of humidity and thermal aging on hot asphalt mixtures.
???metadata.dc.creator???: SIQUEIRA, Mateus Valdevino de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LUCENA, Lêda Christiane de Figueirêdo Lopes.
???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: BEZERRA, Izabelle Marie Trindade.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SILVANI , Carina.
???metadata.dc.contributor.referee2???: LUCENA , Adriano Elísio de Figueirêdo Lopes.
???metadata.dc.contributor.referee3???: CAVALCANTE , Fabiano Pereira.
Keywords: Geotecnia;Protocolo de envelhecimento de misturas asfálticas;Envelhecimento de longo prazo;Temperatura;Umidade;Propriedades mecânicas;Mistura asfáltica;Geotechnics;Asphalt mixture aging protocol;Long-term aging;Temperature;Mechanical properties;Asphalt mix;Moisture
Issue Date: 7-Jul-2023
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SIQUEIRA, Mateus Valdevino de. Influência da umidade e do envelhecimento térmico em misturas asfálticas à quente. 2023. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023.
???metadata.dc.description.resumo???: O processo de envelhecimento, inerente principalmente ao ligante asfáltico, ocorre de forma mais intensa no envelhecimento a curto prazo, todavia esse fenômeno perdura ao longo do tempo de serviço do pavimento. Nesse sentido, o efeito oxidativo na mistura asfáltica proporciona seu trincamento prematuro e uma compressão mais realista desse fenômeno é necessária para elaboração de projetos futuros. A simulação de envelhecimento em laboratório tem por objetivo representar as situações as quais os materiais estarão submetidos em campo e, portanto, avaliar o comportamento químico, reológico e mecânico. Diante disso, a temperatura e a umidade apresentam-se como variáveis importantes na análise do processo de envelhecimento de misturas asfálticas. Portanto, esta pesquisa avaliou o desempenho mecânico, reológico, químico e físico em misturas asfálticas compostas por Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) 50/70 e Asfalto Modificado com Polímero (AMP) 55/75 em quatro condições distintas de envelhecimento: sem envelhecimento (i); envelhecimento térmico a curto prazo (ii); envelhecimento térmico a longo prazo (iii) e envelhecimento térmico a longo prazo incluindo umidade (iv). O estudo foi dividido em duas etapas: avaliação reológica, química e física dos ligantes; e investigação mecânica das misturas asfálticas. Na primeira etapa foram realizados os ensaios reológicos: Grau de Desempenho (PG); Fluência e recuperação de ligante asfáltico determinados sob tensões múltiplas (MSCR) e Varredura Linear de Amplitude (LAS) para as três condições iniciais de envelhecimento. Na segunda etapa foram realizados os ensaios mecânicos de Resistência à Tração por Compressão Diametral (RT), Dano por Umidade Induzida (DUI), Módulo de Resiliência (MR), Módulo Dinâmico (MD) e Resistência à Deformação Permanente (Flow Number) e a análise química por meio da Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) para as quatro condições de envelhecimento. Os resultados reológicos apontam, para ambos os ligantes, aumento na viscosidade, elevação do número de ciclos à fadiga em baixas deformações; elevação do PG e redução da compilância não-recuperável (MSCR). Ademais, o CAP 50/70 apresentou-se mais suscetível ao envelhecimento a longo prazo. Para as misturas asfálticas, o RT e MR aumentaram após o envelhecimento térmico e acréscimo da umidade. A resistência à deformação permanente elevou após o envelhecimento térmico, porém reduziu posteriormente com o incremento da umidade. O impacto térmico é insignificativo quando analisado o DUI, entretanto, a inserção da umidade no envelhecimento provocou suscetibilidade à falha de adesão em mistura CAP 50/70; sendo irrisória em AMP 55/75. O MD elevou após envelhecimento térmico para ambos o ligante e a umidade atuou como efeito oxidativo na mistura com CAP 50/70. Por fim, o protocolo analisado considerando o efeito conjunto da umidade e temperatura regional demonstrou-se fundamental para uma avaliação efetiva a longo prazo do comportamento químico, reológico e mecânico de misturas asfálticas, visto que possui uma abrangência de simulação mais fidedigna em comparação aos métodos atuais de envelhecimento.
Abstract: The aging process, mainly inherent to the asphalt binder, occurs more intensely in short-term aging, but this phenomenon persists throughout the pavement's service life. In this sense, the oxidative effect on the asphalt mix causes its premature cracking and a more realistic compression of this phenomenon is necessary for the elaboration of future projects. The simulation of aging in the laboratory aims to represent the situations to which the materials will be submitted in the field and, therefore, to evaluate the chemical, rheological and mechanical behavior. Therefore, temperature and humidity are important variables in the analysis of the aging process of asphalt mixtures. Therefore, this research evaluated the mechanical, rheological, chemical and physical performance of asphalt mixtures composed of Asphalt Binder (AB) 50/70 and Polymer Modified Asphalt (PMA) 55/75 under four different aging conditions: without aging (i); short-term thermal aging (ii); long-term thermal aging (iii) and long-term thermal aging including humidity (iv). The study was divided into two stages: rheological, chemical and physical evaluation of the binders; and mechanical investigation of asphalt mixtures. In the first stage, the rheological tests were carried out: Degree of Performance (PG); Asphalt binder creep and recovery determined under multiple stresses (MSCR) and Linear Amplitude Sweeping (LAS) for the three initial aging conditions. In the second stage, the mechanical tests of Tensile Strength by Diametral Compression (TS), Damage by Induced Moisture (LT), Modulus of Resilience (MR), Dynamic Modulus (MD) and Resistance to Permanent Deformation (Flow Number) and the chemical analysis using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) for the four aging conditions. The rheological results indicate, for both binders, an increase in viscosity, an increase in the number of fatigue cycles at low strains; elevation of PG and reduction of non-recoverable compliance (MSCR). Furthermore, AB 50/70 was more susceptible to long-term aging. For asphalt mixtures, TS and MR increased after thermal aging and moisture addition. The resistance to permanent deformation increased after thermal aging, but reduced later with increasing humidity. The thermal impact is insignificant when analyzing the LT, however, the insertion of moisture in aging caused susceptibility to adhesion failure in AB 50/70 mixture; being negligible at PMA 55/75. The MD increased after thermal aging for both binder and moisture acted as an oxidative effect in the mixture with AB 50/70. Finally, the protocol analyzed considering the joint effect of humidity and regional temperature proved to be essential for an effective long-term evaluation of the chemical, rheological and mechanical behavior of asphalt mixtures, since it has a more reliable simulation range compared to current methods of aging.
Keywords: Geotecnia
Protocolo de envelhecimento de misturas asfálticas
Envelhecimento de longo prazo
Temperatura
Umidade
Propriedades mecânicas
Mistura asfáltica
Geotechnics
Asphalt mixture aging protocol
Long-term aging
Temperature
Mechanical properties
Asphalt mix
Moisture
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia civil.
Engenharia ambiental.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/33389
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