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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2023.tde-17072023-152908
Document
Author
Full name
Frederico Vasconcellos Guatimosim
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Savasini, Kamilla Vasconcelos (President)
Soares, Jorge Barbosa
Brito, Lélio Antônio Teixeira
Carter, Alan
Jenkins, Kim Jonathan
Title in Portuguese
Influência da temperatura no comportamento mecânico e desempenho de camadas estabilizadas com espuma de asfalto.
Keywords in Portuguese
Deformação permanente
Espuma de asfalto
Influência da temperatura
Reciclagem a frio
Rigidez
Abstract in Portuguese
O crescimento da popularidade de técnicas de reciclagem a frio de pavimentos asfálticos foi motivado nas últimas décadas por suas características sustentáveis. A estabilização com espuma de asfalto é uma das técnicas em crescimento, produzindo uma mistura de comportamento granular, ao mesmo tempo em que exibe coesão devido ao ligante asfáltico adicionado e é suscetível à temperatura e frequência de carregamento. Este estudo tem como objetivo analisar a influência da temperatura no comportamento mecânico e no desempenho em campo de materiais estabilizados com espuma de asfalto. É apresentado uma revisão de diferentes métodos para o projeto de mistura e de estruturas com camadas estabilizadas com espuma de asfalto, mostrando que não há consenso sobre os procedimentos de projeto de mistura, nem para a abordagem usada para a previsão de desempenho. O comportamento mecânico é avaliado com FWD e testes de laboratório para cinco diferentes seções teste, com a realização de ensaios de caracterização do material, avaliação da cura ao longo do tempo e acompanhamento de sua resposta mecânica em pista. O efeito da variação de temperatura na rigidez do material é avaliado através de resultados de FWD e medições de temperatura in situ. O comportamento mecânico e o desempenho também são avaliados por meio de ensaios de Módulo de Resiliência, Módulo Dinâmico, ensaio Monotônico Triaxial e ensaios de deformação permanente de carga repetida. Os ensaios de caracterização em laboratório confirmaram a dependência do estado de tensões e comportamento viscoelástico enquanto os ensaios de deformação permanente mostraram influência tanto do estado de tensão quanto do efeito da temperatura, com pequenos incrementos de temperatura resultando em redução significativa no desempenho do material. O efeito da variação de temperatura nas respostas do material, avaliado através da análise mecanicista, é perceptível, mas a associação dessas respostas com o modelo de desempenho para deformação permanente levou a resultados contrários àqueles obtidos nos ensaios de laboratório.
Title in English
Influence of temperature on the mechanical behaviour and performance of foamed asphalt stabilized layers.
Keywords in English
Cold recycling
Foamed asphalt
Permanent deformation
Stiffness
Temperature dependent
Abstract in English
The growth in popularity of cold recycling of asphalt pavements has been motivated in the last decades for its sustainable characteristics. Foamed asphalt stabilization is one of the growing techniques, producing granular-like material behaviour, while also exhibiting cohesion due to the added asphalt, and being susceptible to temperature and loading frequency. This study aims to analyse the influence of temperature on the mechanical behaviour and the field performance of foamed asphalt stabilized materials. A comprehensive study of different methods used for mixture and structural design of foamed stabilized materials is presented, showing that there is neither consensus on the procedures for mixture design, nor on the approach used for the performance prediction. The material mechanical behaviour is evaluated using FWD data and laboratory tests for five different trial sections, with material characterization, evaluation of material curing over time and its mechanical response during service being presented. The effect of temperature variation on the stiffness of foamed asphalt stabilized material is evaluated using FWD data and in situ temperature measurements. The mechanical behaviour and performance are also evaluated using Triaxial Resilient Modulus Test, Monotonic Triaxial Test, Dynamic Modulus and permanent deformation tests. The laboratory tests show how foamed asphalt stabilized materials present both stress dependency and viscoelastic behaviour. The permanent deformation tests showed influence of both the stress state and the effect of temperature, with small temperature increments resulting in significant reduction in material performance. The effect of temperature is also evaluated through mechanistic analysis with the effect of temperature on material responses being noticeable, but the association of this responses with the existing performance model for permanent deformation led to divergent results when compared to the previous laboratory tests.
 
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GuatimosimCorr.pdf (6.32 Mbytes)
Release Date
2025-07-17
Publishing Date
2023-07-24
 
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