dc.creator | Almeida Júnior, Pedro Orlando Borges de | |
dc.date.accessioned | 2022-09-14T18:36:26Z | |
dc.date.available | 2022-09-14T18:36:26Z | |
dc.date.issued | 2022-08-24 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/26196 | |
dc.description.abstract | The recycling of asphalt pavements is an alternative for the contemporary paving industry as a response to the
considerable increase in the price of asphalt materials and the need to promote sustainability and conservation of
natural resources. The use of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) in asphalt concrete has become attractive
because it promotes economic and environmental gains, mainly by reducing the consumption of virgin asphalt
aggregates and binders. The levels of incorporation of the RAP material in new mixtures are limited due to the
characteristics of the binder present in the RAP: high stiffness and elasticity with low cohesive property, resulting
in mixtures susceptible to thermal and fatigue cracking. To compensate for the high stiffness, rejuvenating agents
(ARs) are used, with the optimal concentration or the dosage generally defined based on penetration, softening
point or high and low temperature Performance Grade properties. However, these parameters have little or no
direct relationship with one of the main failure mechanisms of recycled asphalt mixtures: fatigue damage.
Therefore, this research aimed to evaluate the potential of rejuvenating agents to recover fatigue life and define
dosage parameters based on this damage mechanism, from the analysis of binders and validations in 100%RAP
asphalt mixtures. Different failure definitions, failure criteria and fatigue life prediction equations were evaluated
in order to identify which are sensitive to the effects of ageing and rejuvenation in binders and asphalt mixtures.
For this, the study is divided into three experimental chapters, exploring two sources of RAP. In the first
experimental chapter, the recovery process of RAP binders in the rotary evaporator was implemented and
calibrated through rheological and performance analysis and tests. This section showed that the application of tests
on binders was assertive to identify the complete evaporation of the solvent without promoting additional ageing
in the materials. In contrast, the procedure conducted by the ASTM standard resulted in binders with residual
solvent, underestimating the level of stiffness and the level of ageing. RAP binders were used in the second chapter
to analyze the effects of ageing, together with laboratory-aged binders and rejuvenation by two commercial ARs
(R and S). In general, the effects of ageing are more intense in properties measured at high temperatures than at
low and intermediate temperatures, resulting in different dosages of AR according to the domain of analysis of the
chosen criterion. The AR contents defined based on 12 fatigue parameters extracted from the LAS test resulted in
similar concentrations, with low values of standard deviation and coefficient of variation when determined by the
definitions of failure of drop in 50%|G*|, peak C.N and maximum of the C².N.(1-C). The dosage of ARs by fatigue
parameters resulted in lower contents when adopting linear viscoelastic (LVE) and damage by permanent
deformation parameters. In the last chapter, ten 100%RAP asphalt mixtures with different concentrations of AR
R and combination of AR R and HiMA, and two reference mixtures were investigated for the effect of ageing and
rejuvenation on LVE and performance properties. The action of AR R and AR R + HiMA resulted in more stiff
and less flexible mixtures at high temperatures, and less stiff and more flexible at intermediate and low
temperatures when compared to mixtures with virgin materials. Regarding fatigue, the effects of ageing and
rejuvenation were identified in the C vs S, in the GR
and DR
rupture criteria, in analytical solutions of fatigue life
simulations and in FlexPAVETM performance. From the correlations between the results of the LAS and the
simulations in FlexPAVETM, it was identified that the use of failure definitions of peak C.N and maximum C².N.(1-
C), with the prediction of fatigue life by the equation of Wang et al. (2015), resulted in correlations above 0.84
regardless of strain level (2.5% and 5%) and Fatigue Factor Binder - FFB range (1.0% to 2.5%, 2.5 % to 5.0% and
1.0% to 5.0%). Thus, these calculation formulations can be proposed to select and dose the rejuvenating agent
based on fatigue damage | eng |
dc.description.sponsorship | Petrobras/ANP | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Agente rejuvenescedor | por |
dc.subject | Mistura asfáltica 100%RAP | por |
dc.subject | Envelhecimento | por |
dc.subject | S-VECD | por |
dc.subject | FlexPAVETM | por |
dc.subject | Reclaimed asphalt pavement | eng |
dc.subject | Rejuvenating agent | eng |
dc.subject | 100% recycled asphalt mixture | eng |
dc.subject | Ageing | eng |
dc.title | Reciclagem de misturas 100%RAP: investigação de parâmetros para avaliação e dosagem de agentes rejuvenescedores com foco na fadiga | por |
dc.title.alternative | Recycling of 100%RAP mixtures: investigation of parameters for evaluation and dosage of rejuvenating agents based on fatigue | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | A reciclagem de pavimentos asfálticos é uma alternativa da industria da pavimentação contemporânea como uma
resposta ao aumento considerável no preço dos materiais asfálticos e a necessidade em promover a sustentabilidade
e a conservação dos recursos naturias. O uso do Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) no concreto asfáltico tornouse atrativa por promover ganhos econômicos e ambientais principalmente pela redução do consumo de agregados
e ligantes asfálticos virgens. Os teores de incorporação do material RAP em novas misturas são limitados devido
às características do ligante presente no RAP: alta rigidez e elasticidade, com baixa propriedade coesiva, resultando
em misturas susceptíveis ao trincamento térmico e por fadiga. Para compensar a elevada rigidez, agentes
rejuvenescedores (ARs) são utilizados, com a concentração ótima ou a dosagem definida com base em
propriedades de penetração, ponto de amolecimento, Performance Grade de alta e baixa temperatura. No entanto,
esses parâmetros possuem pouca ou nenhuma relação direta com um dos principais mecanismos de falha de
misturas recicladas: o dano por fadiga. Diante disso, essa pesquisa teve por objetivo avaliar a potencialidade de
agentes rejuvenescedores em recuperar a vida de fadiga e definir parâmetros de dosagem com base neste
mecanismo de danificação a partir da análise em ligantes e validações em misturas asfálticas 100% RAP. Foram
avaliadas diferentes definições de falha, critérios de ruptura e equações de previsão da vida de fadiga a fim de
identificar quais são sensíveis aos efeitos do envelhecimento e do rejuvenescimento em ligantes e misturas
asfálticas. Para isso, o estudo explorou duas diferentes fontes de RAP em três capítulos experimentais. No primeiro
capítulo, o processo de recuperação dos ligantes RAP no evaporador rotativo foi implementado e calibrado por
meio de analises e testes reológicos e de desempenho. Esta seção evidenciou que a aplicação de testes em ligantes
foi assertiva para identificar a completa evaporação do solvente sem promover envelhecimento adicional nos
materiais. Em contrapartida, o procedimento conduzido pela norma resultou em ligantes com solvente residual,
subestimando o nível de rigidez e o nível de envelhecimento. Os ligantes RAPs foram utilizados no segundo
capítulo para análise dos efeitos do envelhecimento, juntamente com ligantes envelhecidos em laboratório, e do
rejuvenescimento por dois ARs comerciais (R e S). De modo geral, os efeitos do envelhecimento são de maior
intensidade em propriedades medidas em altas temperaturas do que nas baixas e intermediárias temperaturas,
resultando em diferentes dosagens dos ARs de acordo com o domínio de análise do critério escolhido. Os teores
de ARs definidos com base em 12 parâmetros de fadiga extraídos do teste LAS resultaram em concentrações
similares, com baixo desvio padrão e coeficiente de variação quando determinados pelas definições de falha de
queda de 50%|G*|, pico do C.N e máximo C².N.(1-C). A dosagem dos ARs por parâmetros de fadiga resultou em
teores inferiores quando adotado parâmetros linear viscoelastico (LVE) e de dano por deformação permanente. No
último capítulo, dez misturas asfálticas 100%RAP com diferentes concentrações de agente R, com combinação
entre AR e HiMA, e duas misturas de referência foram investigadas quanto ao efeito do envelhecimento e do
rejuvesnecimento em propriedades LVE e de desempenho. A ação do AR e AR + HiMA resultaram em misturas
mais rígidas e menos flexíveis em altas temperaturas, e menos rígidas e mais flexíveis em temperaturas
intermediárias e baixas quando comparadas às misturas com materiais virgens. Com relação à fadiga, os efeitos
do envelhecimento e rejuvenescimento foram identificados nas curvas C vs S, nos critérios de ruptura do GR
e DR
,
em soluções analíticas de simulações de vida de fadiga e de desempenho no FlexPAVETM. A partir da correlação
entre os resultados do LAS e as simulações no FlexPAVETM, identificou-se que a utilização das definições de falha
do pico do C.N e máximo C².N.(1-C), com a previsão da vida de fadiga pela equação de Wang et al. (2015),
resultou em correlações acima de 0,84 independente do nível de deformação (2,5% e 5%) e intervalo do Fator de
Fadiga de Ligantes - FFL (1,0% a 2,5%, 2,5% a 5,0% e 1,0% a 5,0%). Assim, essas formulações de cálculo podem
ser propostas para selecionar e dosar o agente rejuvenescedor com base no dano por fadiga. | por |
dc.contributor.advisor1 | Specht, Luciano Pivoto | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8038412953408618 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Pires, Gustavo Menegusso | |
dc.contributor.referee1 | Caro, Silvia | |
dc.contributor.referee2 | Leite, Leni Figueiredo Mathias | |
dc.contributor.referee3 | Pereira, Deividi da Silva | |
dc.contributor.referee4 | Bueno, Lucas Dotto | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/3229920135442077 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Civil | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |