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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

Slvio Lisboa Schuster

ESTUDO DA INFLUNCIA DA AREIA NATURAL NAS

PROPRIEDADES MECNICAS DE UMA MISTURA ASFLTICA

Santa Maria, RS

2016

Slvio Lisboa Schuster

ESTUDO DA INFLUNCIA DA AREIA NATURAL NAS

PROPRIEDADES MECNICAS DE UMA MISTURA ASFLTICA

Trabalho de concluso, apresentado ao Curso de Engenharia Civil, do Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), como requisito parcial para obteno do grau de Engenheiro Civil.

Orientador: Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht

Santa Maria, RS 2016

Slvio Lisboa Schuster

ESTUDO DA INFLUNCIA DA AREIA NATURAL NAS PROPRIEDADES MECNICAS DE UMA MISTURA ASFLTICA

Trabalho de concluso, apresentado ao Curso de Engenharia Civil, do Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), como requisito parcial para obteno do grau de Engenheiro Civil.

Aprovado em 11 de Julho de 2016:

__________________________________ Luciano Pivoto Specht, Dr. (UFSM)

(Presidente/Orientador)

__________________________________ Magnos Baroni, Ms. (UFSM)

__________________________________ velyn Paniz (UFSM)

Santa Maria, RS 2016

RESUMO

ESTUDO DA INFLUNCIA DA AREIA NATURAL NAS PROPRIEDADES MECNICAS DE UMA MISTURA ASFLTICA

Autor: Slvio Lisboa Schuster

Orientador: Luciano Pivoto Specht

Frente ao fato da comum incidncia de problemas de deformao permanente nos revestimentos asflticos, e sendo consensual que as propriedades dos agregados afetam diretamente o comportamento no que diz respeito a resistncia ao ATR, o estudo em questo buscou melhor verificar a significncia na resposta mecnica das misturas dosadas com diferentes porcentagens de areia natural frente as deformaes permanentes. Fez-se uso da premissa de que a areia natural por enfrentar intemperismo fsico e qumico ao longo dos anos, apresenta formato mais arredondado, com menos faces fraturadas, e textura superficial mais lisa quando comparada aos agregados ptreos obtidos atravs de processo de britagem. Para verificar a influncia que essas propriedades acarretariam na resistncia as deformaes permanentes, construiu-se quatro composies distintas, sendo a primeira sem areia, a segunda com 2% de areia, a terceira com 4% de areia, e a quarta com 6% de areia. Nestas composies, manteve-se a parcela grada exatamente anloga uma a outra, e permutou-se apenas a parcela fina do material, de maneira a isolar e buscar somente o efeito da areia nos resultados. A caracterizao da resistncia as deformaes permanentes foi realizada por meio do ensaio uniaxial de carga repetida e do parmetro conhecido por flow number, oriundo deste ensaio e conhecido na literatura pela forte correlao com dados obtidos em pista. Realizou-se tambm o ensaio de mdulo de resilincia de modo a verificar a rigidez das misturas, e o ensaio de resistncia a trao por compresso diametral, para obtermos parmetros de resistncia a fadiga da mistura. Assim, aps obtidos e analisados os resultados, verificou-se uma queda de aproximadamente 10% na rigidez das misturas, com os resultados sendo comprometidos consideravelmente a partir da adio de 3% de areia. Os resultados de resistncia a trao apresentaram uma pequena melhora, mas que merece mais estudos a respeito. J os dados provenientes do ensaio uniaxial de carga repetida mostraram claramente que a medida que aumentamos a quantidade de areia adicionada as misturas, as deformaes permanentes acumuladas aumentam progressivamente para um menor nmero de ciclos, e o parmetro FN diminui, revelando que a ruptura se d antecipadamente quando comparada a mistura de referncia sem areia.

Palavras chave: Misturas Asflticas. Deformao permanente. Areia Natural.

ABSTRACT

STUDY OF INFLUENCE OF NATURAL SAND IN THE MECHANICAL PROPERTIES OF AN ASPHALT MIXTURE

AUTHOR: Slvio Lisboa Schuster

ADVISOR: Prof. Dr. Luciano Pivoto Specht

Given the fact of the common incidence of problems of permanent deformation in bituminous pavement, and is a consensus that the properties of aggregates directly affect the behavior with regard to resistance to rutting, the study in question sought to better verify the significance on mechanical response of mixtures dosed with different percentages of natural sand front the permanent deformations. Made using the premise that the natural sand face to physical and chemical weathering over the years, features more rounded shape, with less fractured faces, and smoother surface texture compared to stone aggregates obtained by crushing process. To verify the influence that these properties would have on the permanent deformation resistance, built four separate compositions, being the first without sand, the second with 2% of sand, the third with 4%, and the fourth with 6%. In these compositions, remained the course aggregate exactly analogous to each other and exchanged only a thin portion of material in order to isolate and only find the effect of sand on the results. The characterization of resistance the permanent deformations was conducted by means of uniaxial repeated loading test and the parameter known as flow number, arising from this test is known in the literature by the strong correlation with data obtained on the track. It also conducted a resilient modulus test to verify the stiffness of the blends and the tensile strength test by diametrical compression to obtain fatigue strength parameters of the mixture. Thus, after analyzing the results obtained, and there was a fall of approximately 10% in the rigidity of the mixtures, with the results being compromised significantly from the addition of 3% sand. The tensile strength results showed a slight improvement, but it deserves more studies about. Since the data from the repeated load uniaxial test clearly showed that as we increase the amount of sand added to the mixtures, the accumulated permanent deformation progressively increases to a smaller number of cycles, and FN parameter decreases, showing that rupture occurs before compared to the reference mixture without sand.

Keyword: Asphalt Mixtures. Permanent deformation. Natural Sand.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Afundamento de Trilha de Roda em Pavimento Asfltico.................. 17

Figura 2 - Deformao permanente a partir da densificao e reduo de volume na massa asfltica...........................................................

18

Figura 3 - Deformao Permanente por cisalhamento a volume constante da massa asfltica............................................................

18

Figura 4 - Influncia dos agregados e do ligante em defeitos de misturas asflticas. ...........................................................................

19

Figura 5 - Domnios tpicos do comportamento mecnico das misturas asflticas em funo das deformaes e da temperatura................

24

Figura 6 - Domnios tpicos do comportamento mecnico das misturas asflticas em funo das deformaes e do nmero de ciclos.........

24

Figura 7 - Modelo 2S2P1D................................................................................. 27

Figura 8 - Influncia dos parmetros associados aos elementos fsicos do modelo 2S2P1D...........................................................................

28

Figura 9 - Curva resultante do ensaio de estabilidade Marshall......................... 29

Figura 10 - Pulso de carregamento com funo de onda Haversine................. 32

Figura 11 - Representao grfica dos pulsos de carga e dos deslocamentos durante o ensaio de MR...........................................

33

Figura 12 - Defasagem entre as ondas de tenso e de deformao durante aplicao do pulso de carregamento no ensaio de mdulo complexo... ..........................................................................

36

Figura 13 - Curva de deformao permanente acumulada para o ensaio uniaxial de cargas repetidas ..... ......................................................

39

Figura 14 - Estado de tenses gerado no ensaio de RT.................................... 42

Figura 15 - Pedreira Concepa - As margens da BR 290 - Km 30 Santo Antnio da Patrulha RS........ ..............................................

45

Figura 16 - Agregados retidos na peneira #80 utilizados no estudo.................. 46

Figura 17 - Curvas Granulomtricas dos agregados utilizados.......................... 48

Figura 18 - Curva granulomtrica da mistura com 0% de areia......................... 50

Figura 19 - Curva granulomtrica da mistura com 2% de areia......................... 51

Figura 20 - Curva granulomtrica da mistura com 4% de areia......................... 53

Figura 21 - Curva granulomtrica da mistura com 6% de areia......................... 54

Figura 22 - Composio granulomtrica das quatro misturas utilizadas durante o estudo...............................................................................

55

Figura 23 - Corpos de prova e moldes utilizados na dosagem Marshall............ 57

Figura 24 - Massa de agregados separados utilizada para moldagem.............. 57

Figura 25 - Compactador Marshall utilizado para moldagem............................. 58

Figura 26 - Misturador InfraTest no LMCC (UFSM)........................................... 60

Figura 27 - Compactador Servopac no LMCC (UFSM)...................................... 61

Figura 28 - Prensa U

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