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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2020.tde-05032021-094606
Document
Author
Full name
Marina Frederich de Oliveira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Savasini, Kamilla Vasconcelos (President)
Ceratti, Jorge Augusto Pereira
Fabbri, Glauco Tulio Pessa
Title in Portuguese
Análise de durabilidade e textura superficial em restaurações de camada de rolamento de pavimentos asfálticos.
Keywords in Portuguese
Comportamento mecânico
Pavimentos flexíveis
Restaurações
Restaurações superficial
Textura
Abstract in Portuguese
Uma estrutura de pavimento deve ser dimensionada de modo a garantir trafegabilidade, segurança e conforto aos usuários da via. A garantia destes três parâmetros deve ser assegurada sob a ação do tráfego e das condições climáticas a que a rodovia é exposta. A falta ou inadequada manutenção da estrutura pode acelerar o desenvolvimento de defeitos, especialmente trincamento por fadiga e deformação permanente. A evolução destes defeitos torna necessária a restauração da rodovia, de modo que as intervenções realizadas na camada de revestimento asfáltico garantam a trafegabilidade. O processo de restauração conta com etapa de projeto, onde são selecionados os materiais e realizada a dosagem e dimensionamento; e de execução, onde ocorre a usinagem (sujeita a erros de teor de ligante e granulometria) e compactação da camada (diretamente ligada ao volume de vazios da camada final). Ambas as etapas precisam ser eficientes para que o revestimento não apresente defeitos precocemente. Além disso, outro fator que pode comprometer a segurança dos usuários da via é a textura superficial da camada, responsável pela aderência entre pneu e pavimento, também influenciada pelas características da mistura. Assim, este estudo analisou o efeito da variação da distribuição granulométrica e do volume de vazios de misturas asfálticas quanto ao comportamento mecânico e à textura superficial, tanto em laboratório quanto em campo. Foram consideradas quatro granulometrias (contínua, semi-descontínua, descontínua e aberta), e duas volumetrias para as granulometrias contínua e descontínua. Em laboratório, as misturas foram caracterizadas quanto às propriedades viscoelásticas lineares, comportamento quanto à deformação permanente e à fadiga, macrotextura e microtextura. A análise laboratorial contou também com estudo do processo de compactação das amostras, propondo um novo método com vibração. Em campo, o monitoramento dos trechos experimentais foi feito com extração de corpos de prova de pista, utilizados para caracterização de rigidez e da estrutura interna; e com levantamentos deflectométricos e de defeitos. Verificou-se que o processo de compactação interfere no comportamento mecânico quanto à deformação permanente e à macrotextura das amostras. A rigidez de misturas compactadas em laboratório e de amostras extraídas de pista evidenciam pouca variação de acordo com as mudanças de granulometria e volumetria estudadas. A microtextura também não foi afetada por essas variáveis. Todas as misturas apresentaram comportamento adequado em laboratório quanto à deformação permanente, como indicado pela metodologia FAD, apesar de serem consideradas inadequadas pelo método Bailey. O teor de ligante asfáltico apresentou maior influência nos resultados de fadiga do que a granulometria das misturas. Em campo, foi encontrada forte relação entre teor de ligante asfáltico e afundamento de trilha de roda. A mistura semi-descontínua apresentou suscetibilidade à ocorrência de trincas. Foi ainda observada relação entre descontinuidade da granulometria e mudança da macrotextura com a ação do tráfego.
Title in English
Durability and surface texture analysis of wearing course restoration in asphalt pavements.
Keywords in English
Asphalt pavement
Mechanical behavior
Restoration
Surface texture
Abstract in English
A pavement structure must be designed to guarantee trafficability, safety and comfort to the highway's users. These three parameters must be ensured even with traffic and climatic conditions exposure. The lack or inadequate maintenance of the structure might accelerate the distresses development, such as fatigue cracking and permanent deformation. The evolution of these distresses causes the need of highway restoration, with interventions that may renew the highway's trafficability. The restoration process consists in project, with material selection, mixture and pavement design; and construction, with materials production in plant (susceptible to binder content or aggregate gradation errors) and compaction (connected to air voids content). Both stages need to be efficient aiming to guarantee that distresses will not appear precociously. Besides, the surface texture (responsible for adherence between tire and pavement and influenced by asphalt mixture characteristics) also might compromise the highway safety. Hence, this study analyzed the variation effect of aggregate gradation and air voids content, considering mechanical behavior and surface texture, in laboratory and in test section. Four types of aggregate gradation were considered (continuous, semi-discontinuous, discontinuous and open-graded), and two air voids content to continuous and semi-discontinuous mixtures. In laboratory, the asphalt mixtures were characterized by its linear viscoelastic properties, permanent deformation and fatigue behavior, macrotexture and microtexture. The laboratory analysis also considered a sample compaction study, proposing a new method including vibration process. In test section, samples were extracted to characterize stiffness and internal structure; deflectometric tests and distress monitoring were also made. The results showed that the compaction process influences the permanent deformation and macrotexture behavior of the samples. The stiffness of samples produced in laboratory and extracted from the test section did not present variation according to air voids and aggregate gradation variation studied. The microtexture was also not influenced by these variables. All the asphalt mixtures presented adequate behavior in laboratory with respect to permanent deformation, as indicated by FAD methodology, however, were considered inadequate by Bailey method. The binder content showed more influence in the fatigue results than the aggregate gradation of asphalt mixtures. In test section, the rutting and binder content presented a strong relation. The semi-discontinuous mixture presented susceptibility to fatigue. The aggregate gradation discontinuity showed a relation with macrotexture evolution along traffic.
 
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Publishing Date
2021-03-10
 
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