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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2018.tde-17072018-073646
Document
Author
Full name
Ingrid Gabrielle do Nascimento Camargo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Bernucci, Liedi Légi Bariani (President)
Leite, Leni Figueiredo Mathias
Soares, Sandra de Aguiar
Title in Portuguese
Potencial do emprego de misturas de bioligante e agregados usinadas a quente para revestimentos e bases de pavimentos.
Keywords in Portuguese
Bioligante
Misturas usinadas de bioligante e agregados
Pavimentação
Reologia
Sustentabilidade
Abstract in Portuguese
A presente dissertação de mestrado visa avaliar e comparar o desempenho de um bioligante, obtido por processamento de material de origem vegetal, frente a ligantes asfálticos derivados do refino de petróleo. Nesse sentido, foram realizados ensaios objetivando a caracterização reológica dos ligantes e análise do comportamento mecânico de misturas usinadas destes ligante com agregados. Com auxílio de um reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR) foram realizados os seguintes ensaios reológicos: cisalhamento oscilatório (para determinação do módulo complexo e do ângulo de fase); fluência e recuperação sob múltiplas tensões (MSCR); e varredura de amplitude linear (LAS). Uma avaliação do efeito do envelhecimento dos bioligante em comparação com um ligante convencional CAP 30/45 foi realizada com base em características reológicas e químicas. Dentre os ensaios mecânicos realizados nas misturas de ligantes com agregados usinadas a quente, tem-se: deformação permanente e módulo dinâmico. Os resultados reológicos mostram que o bioligante apresenta elevados módulos de cisalhamento dinâmico em altas frequências, mas é semelhante a um asfalto convencional nas baixas frequências. Os ensaios indicam que o bioligante pode vir a apresentar boa resistência à deformação permanente, semelhante à verificada em ligante asfáltico convencional (CAP 30/45). Tal semelhança de comportamento, entre os dois tipos de ligantes, foi igualmente verificada em ensaios mecânicos de determinação do afundamento em trilha de roda, realizados nas misturas usinadas a quente em laboratório. Os resultados reológicos de LAS indicam que o bioligante deve apresentar menor vida de fadiga. A temperatura do ensaio de envelhecimento de curto prazo interferiu significativamente na rigidez do bioligante, assinalando o expressivo efeito da temperatura de ensaio RTFOT na oxidação e na perda de voláteis do bioligante. Os índices de carbonila e de sulfóxido não se mostraram adequados para análise da oxidação e envelhecimento sofrido pelo bioligante envelhecido em diferentes condições. Os ensaios de módulo dinâmico de misturas usinadas de bioligante com agregados tendem a mostrar elevados valores, maiores que as misturas com asfalto convencional. Baseando-se na análise dos resultados reológicos e nas observações de comportamento mecânico das misturas usinadas a quente de bioligante e agregados é possível, portanto, constatar o potencial do emprego deste material inovador em camadas usinadas e compactadas de pavimentos.
Title in English
Potential of the use of hot mixtures of biobinder and aggregates in coating and base of pavements.
Keywords in English
Biobinder
Biobinder and aggregate hot mixtures
Pavements
Rheological characterization
Sustainability
Abstract in English
This dissertation aims to evaluate and compare the performance of a biobinder obtained by processing plant material against asphalt binders derived from petroleum refining. Thus, tests were performed aiming at the rheological characterization of the binders and at the analysis of the mechanical behavior of hot mixtures processed with such binders and aggregates. With the use of Dynamic Shear Rheometer (DSR), the following rheological tests were carried out: Oscillatory shear (in order to determine the complex modulus and phase angle); the Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR); and the Linear Amplitude Sweep (LAS). An evaluation of the biobinder aging effect in comparison to a conventional CAP 30/45 binder was performed based on rheological and chemical features. Among the mechanical tests carried out on binder and aggregate hot mixtures, there were: Rutting, and Dynamic Modulus tests. Rheological results show that the biobinder presents high dynamic shear modulus at high frequencies; however, it is similar to conventional asphalt at low frequencies. Tests indicate that the biobinder may present good resistance to permanent deformation, similar to that observed in conventional (CAP 30/45) asphalt binder. Such similarity in behavior in both types of binders was also verified in mechanical rutting tests performed on the hot mixtures in the laboratory. The LAS rheological results indicate that the biobinder must present a lower fatigue life. The temperature of the short-term aging test significantly interfered with the stiffness of the biobinder, pointing out the meaningful effect of the RTFOT test temperature on the oxidation and on the loss of volatiles from the biobinder. The carbonyl and sulphoxide rates were not adequate for the analysis of the oxidation and aging suffered by the biobinder aged under different conditions. Dynamic modulus assays of biobinder and aggregate hot mixtures tend to show higher values, higher than mixes with conventional asphalt. Based on the analysis of the rheological results, and on the observations of the mechanical behavior of biobinder and aggregate hot mixes, it is possible, therefore, to verify the potential of using this innovative material in hot-mix and compacted pavement layers.
 
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Publishing Date
2018-07-20
 
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