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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32937| Título: | Desempenhos de misturas e ligantes asfálticos modificados com borracha moída de pneus e copolímero SBS quanto à fadiga e à deformação permanente: estudo de caso na rodovia SC-163 |
| Título(s) alternativo(s): | Fatigue and rutting performance of SBS-modified and crumb rubber-modified binders and mixtures: a case study in the SC-163 highway |
| Autor(es): | Thiel, Douglas Antônio |
| Orientador(es): | Domingos, Matheus David Inocente |
| Palavras-chave: | Rodovias - Manutenção e reparos - Santa Catarina Pavimentos flexíveis Revestimentos - Fadiga Pavimentos de concreto asfáltico Copolímeros Deformações e tensões Roads - Maintenance and repair - Santa Catarina (Brazil : State) Pavements, Flexible Coatings - Fatigue Pavements, Asphalt concrete Copolymers Strains and stresses |
| Data do documento: | 9-Ago-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | THIEL, Douglas Antonio. Desempenhos de misturas e ligantes asfálticos modificados com borracha moída de pneus e copolímero SBS quanto à fadiga e à deformação permanente: estudo de caso na rodovia SC-163. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | Dentre as rodovias existentes no estado de Santa Catarina, a SC-163 merece um destaque especial. Esta rodovia caracteriza-se por promover a interligação entre os estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul, além de ser uma rota de escoamento da produção agroindustrial entre o Sul e o Centro-Oeste do Brasil. Apesar de toda esta importância, determinados trechos da SC-163 encontram-se em péssimo estado de conservação, o que foi constatado a partir de levantamentos de defeitos segundo metodologias padronizadas pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT). Neste sentido, o presente trabalho tem por objetivo principal uma análise comparativa do desempenho de misturas e ligantes asfálticos puros (CAP 50/70) e modificados com 15% de borracha moída de pneus inservíveis (CAP+borracha) e 5% de copolímero de estireno-butadieno-estireno – SBS (CAP+SBS), considerando os mecanismos de ruptura por deformação permanente e fadiga. Também foi realizado um novo dimensionamento do pavimento da rodovia SC-163, tendo em vista os dados do solo de subleito, as camadas subjacentes do pavimento atual, um tráfego projetado para 10 anos e o novo Método de Dimensionamento Nacional de Pavimentos Asfálticos (MEDINA). Os experimentos na escala do ligante asfáltico (CAP) incluíram ensaios em regime oscilatório de cisalhamento, fluência e recuperação sob tensões múltiplas (MSCR) e varredura de amplitude linear (LAS). Na escala da mistura asfáltica, foram realizados ensaios como Módulo de Resiliência (MR), uniaxial de carga repetida (flow number), resistência à tração por compressão diametral e fadiga por compressão diametral. O solo de subleito foi caracterizado segundo a sua granulometria, índices de Atterberg, Índice de Suporte Califórnia (CBR), deformação permanente e MR. A aplicação do método MEDINA forneceu um revestimento asfáltico com espessura de 13,5 cm para o material modificado com borracha moída, o que é 30,5% superior ao necessário segundo o método do DNER. É importante mencionar que esta espessura maior é fundamental para evitar ruptura precoce do pavimento por fadiga e deformação permanente. Além disso, os resultados de flow number sugerem o uso do CAP+SBS ou do CAP+borracha no revestimento asfáltico em vez do CAP 50/70. Os resultados do LAS apresentaram boas correlações com as vidas de fadiga das misturas asfálticas e, no caso da deformação permanente, foram observadas tendências de correlação entre os resultados do MSCR e do ensaio de flow number. Recomenda-se ainda o uso do MEDINA na escolha de uma nova camada de revestimento asfáltico para o pavimento da SC-163, e também que esta camada seja dosada com ligante asfáltico modificado por SBS ou borracha moída de pneus. Cabe destacar ainda os resultados promissores do LAS e do MSCR nas estimativas de desempenho dos ligantes asfálticos à fadiga e à deformação permanente nos pavimentos de campo. |
| Abstract: | Amongst the highways that cross through the Santa Catarina State, the SC-163 one is worth to be mentioned. This highway connects the states of Santa Catarina and Rio Grande do Sul and it also performs as an agribusiness production output route between the Southern and Middle West regions of Brazil. Despite such an importance, specific segments of the SC-163 highway showed a poor conservation status, which was noticed after field observations according to protocols standardized by the National Department of Transport Infrastructure (DNIT). In this manner, the main goal of the present study was to perform a comparative analysis of the rutting and fatigue performance of asphalt mixtures and binders with no additives (AC 50/70), modified with 15% of crumb rubber (AC+rubber) and modified with 5% of styrene-butadiene-styrene copolymer – SBS (AC+SBS). A new pavement design of the SC-163 highway was also made by considering the input data from the subgrade soil and the underneath layers, estimated traffic within 10 years and the new Brazilian Mechanistic-Empirical Pavement Design Method (MEDINA). The binder experiments included oscillatory shear, multiple stress creep and recovery (MSCR) and linear amplitude sweep (LAS) tests. The mixture experiments included resilient modulus (RM), uniaxial repeated creep (flow number), splitting tensile strength and indirect traction tests. The subgrade soil was characterized by granulometric curves, Atterberg indices, California Bearing Ratio (CBR), permanent deformation and RM. The use of the MEDINA method resulted in a surface layer with a suggested thickness of 13.5 cm in the case of mixtures prepared with asphalt-rubber, which is 30.5% higher than the one suggested by the DNER method. It should be mentioned that this thicker layer is essential to avoid premature failure of the pavement by fatigue cracking and rutting. Moreover, the flow number results recommended the use of the AC+SBS or the AC+rubber in the field pavement, rather than the AC 50/70. The outcomes of the LAS tests provided good correlations with the fatigue lives of the mixtures, and the flow number data tended to correlate with the ones from MSCR. The MEDINA method is recommended when selecting a new surface layer for the SC-163 highway, and also that this layer be prepared with an asphalt binder modified with SBS copolymer or crumb rubber. In addition, the promising findings of the LAS and MSCR tests in the estimation of the rutting and fatigue performance of binders in the field pavement are deserved to be mentioned. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32937 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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