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Title in Portuguese: Avaliação da utilização de camada porosa de atrito em vias do meio urbano
Author: Alecrim, Carla Marília Cavalcante
Advisor(s): Castelo Branco, Verônica Teixeira Franco
Keywords: Camada porosa de atrito
Vias urbanas
Mistura reciclada
Análise estrutural
Ruído pneu-pavimento
Issue Date: 2021
Citation: ALECRIM, Carla Marília Cavalcante. Avaliação da utilização de camada porosa de atrito em vias do meio urbano. 2021. 185 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Transportes, Fortaleza, 2021.
Abstract in Portuguese: A sustentabilidade na pavimentação tem ganhado importância, dentre outras razões, devido à necessidade de redução dos impactos ambientais, tais como: esgotamento de recursos naturais, geração de resíduos, poluição atmosférica, poluição sonora, impermeabilização da superfície, criação das ilhas de calor, dentre outros. Nesse contexto, existem inúmeras soluções de pavimentação que oferecem melhor adequação aos requisitos de sustentabilidade, dentre elas a reciclagem de misturas asfálticas, a funcionalização do pavimento, e a utilização de revestimentos porosos. Dentre esses últimos, está o revestimento do tipo Camada Porosa de Atrito (CPA), que é utilizado, principalmente, em rodovias ou em pistas de pouso e decolagem, e cuja principal função é proporcionar melhorias funcionais ao pavimento. O objetivo do presente trabalho é avaliar a utilização de CPA em vias do meio urbano, nas quais não são comumente empregadas. Para isso, o atendimento às propriedades mecânicas requeridas no Brasil para CPA foi verificado em laboratório, para misturas virgens e recicladas; foi realizada uma análise estrutural do pavimento contendo esse tipo de revestimento, por meio do uso de um software de análise estrutural (AEMC-MeDiNa); e, por fim, foi feita análise de desempenho da mesma em campo com relação às propriedades acústicas (por meio do método da passagem controlada), de superfície (por meio dos ensaios de mancha de areia, pêndulo britânico e modelagem 3D da superfície do revestimento) e de drenabilidade. Os resultados sugerem que a incorporação de 15% de fresado em CPA não prejudicou o comportamento da mistura asfáltica se comparado a misturas de referência (virgens), embora ambos os casos tenham apresentado valores de Resistência à Tração (RT) da ordem de 0,47 MPa, que é inferior ao valor mínimo (0,55 MPa) exigido na norma brasileira. A análise estrutural mostrou que a presença da CPA no topo do revestimento diminui as deformações de tração na fibra inferior da camada asfáltica subjacente e de compressão no topo do subleito em até 26 e 22%, respectivamente, o que aumentou a quantidade de ciclos até a ruptura por meio dos mecanismos de fadiga e deformação permanente. A análise do desempenho em campo mostrou que houve redução de até 5,6 dB (A) no ruído pneu-pavimento com uso da CPA em relação ao Concreto Asfáltico (CA) tradicional. Os ensaios de superfície tradicionais mostraram que as CPAs, com idade de serviço de 2 a 2,5 anos, apresentaram características semelhantes a um revestimento tradicional em CA, sendo classificadas como média quanto à macrotextura, e lisa quanto à microtextura. A modelagem 3D forneceu melhor sensibilidade à textura negativa característica da CPA, que pode ser melhor avaliada por meio de parâmetros da ISO 25178-2 (2012), como assimetria (Ssk) e curtose (Sku). O ensaio de drenabilidade também mostrou semelhanças entre as CPAs e o CA tradicional.
Abstract: Sustainability in paving has gained importance, among other reasons, due to the need to reduce the environmental impacts, i.e.: depletion of natural resources, generation of waste, air pollution, noise pollution, waterproofing of surface, creation of heat islands, among others. In this context, there are numerous paving solutions that offer better suitability for sustainability requirements, for instance, the recycling of asphalt mixtures, the functionalization of the pavement, and the use of porous asphalt. Among the latter, there is the Porous Friction Course (PFC), which is a type of wearing course used mainly on highways and on runways. The main function of this type of surface is to provide functional improvements to the pavement. The objective of the present work is to evaluate the use of PFC in urban roads, in which they are not commonly used. In order to achieve this purpose, the compliance with the mechanical properties required in Brazil for PFC was verified in the laboratory, for virgin and recycled mixtures; a structural analysis of the pavement containing this type of wearing course was carried out, using the software MeDiNa (AEMC); and, finally, an analysis of the performance of the PFC in the field regarding the following properties was performed: acoustic (using the controlled pass-by method), surface (using sand patch, British pendulum and 3D modeling methods) and drainability. The results suggest that the incorporation of 15% of reclaimed asphalt in PFC did not affect the behavior of the asphalt mixture when compared to reference virgin mixtures. However, both cases presented Indirect Tensile Strength (ITS) values of 0.47 MPa, which is lower than the minimum value required (0.55 MPa) by the Brazilian standard. The structural analysis showed that the availability of a layer of PFC at the top of the pavement reduces the tensile strain in the lower fiber of the underlying asphalt layer and the compression at the top of the subgrade by up to 26 and 22%, respectively. This allowed an increase in the number of cycles until the rupture of the pavement by the mechanisms of fatigue and permanent deformation. The analysis of the acoustic performance in the field showed that there was a reduction of up to 5.6 dB (A) in the tire-pavement noise with the use of PFC in comparison to the traditional Asphalt Concrete (AC) dense layers. Traditional tests for micro and macrotexture showed that the PFCc, with 2 to 2.5 years in service, had similar characteristics of a traditional AC coating. They were classified as medium in terms of macrotexture, and smooth in terms of microtexture. 3D modeling of the asphalt surface provided better sensitivity to the negative texture of PFC, which can be better evaluated using ISO 25178-2 (2012) parameters, e.g., skewness (Ssk) and kurtosis (Sku). The drainability test also showed similarities between PFCs and traditional AC.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/60371
metadata.dc.type: Dissertação
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