Doutor Eng.º Jorge B. Sousa, Prof. Kamil Kaloush, Eng.º ... · esals 1 10 100 1000 10000 100000...
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OBSERVAÇÕES SOBRE O DESENVOLVIMENTO DE
ENSAIOS DE AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE MISTURAS
BETUMINOSAS
Doutor Eng.º Jorge B. Sousa,Prof. Kamil Kaloush,
Eng.º George Way
IV CONGRESSO RODOVIÁRIO PORTUGUÊS
ÚLTIMOS 12 ANOS
• SHRP - Strategic Highway Research Program(terminou em 1993)
• NCHRP 9-19 - National Cooperative HighwayResearch Program (terminou em 2003)
IV CONGRESSO RODOVIÁRIO PORTUGUÊS
• Ensaio de Corte Directo• Ensaio de Flexão por Fadiga a Quatro Pontos• TSRST• Girátório Superpave• Guia de Dimensionamento de Pavimentos
AASHTO de 2002• Ensaio de Avaliação de Desempenho Directo
(Ensaio Uniaxial Dinâmico por Fluência)• Processos de Envelhecimento e Exposição a
HumidadeIV CONGRESSO RODOVIÁRIO PORTUGUÊS
ALGUNS DESENVOLVIMENTOS RECENTES
• Preparação da amostra• Condicionamento da amostra prévio ou durante
o ensaio• Realização do ensaio de avaliação de
desempenho no laboratório (ou no local)• Incorporação dos resultados do ensaio num
modelo ou formulação• Correlação do modelo com o comportamento
real no local
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SISTEMAS BASEADOS EM ÍNDICES DE DESEMPENHO
- TEOR DE BETUME +
FADIGA
NEEP /%FENDAS
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FORMULAÇÃO DE MISTURAS BASEADA EM ÍNDICES DE DESEMPENHO
DEFORMAÇÕES PERMANENTES
NEEP /PROFUNDIDADE CAVADO RODEIRA
A
B
IV CONGRESSO RODOVIÁRIO PORTUGUÊS
FORMULAÇÃO DE MISTURAS BASEADA EM ÍNDICES DE DESEMPENHO
FADIGA
NEEP /%FENDAS
DEFORMAÇÕES PERMANENTES
NEEP /PROFUNDIDADE CAVADO RODEIRA
- TEOR DE BETUME +
ENVELHECIMENTODEGRADAÇÃO DEVIDA A HUMIDADE
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FADIGA
NEEP /%FENDAS
DEFORMAÇÕES PERMANENTES
NEEP /PROFUNDIDADE CAVADO RODEIRA
- TEOR DE BETUME +
FORMULAÇÃO DE MISTURAS BASEADA EM ÍNDICES DE DESEMPENHO
• Fiabilidade do parâmetro do ensaio, de modo a distinguir o comportamento de uma vasta gama de misturas
• Repetibilidade do ensaio e sensibilidade do parâmetro do ensaio a diferentes variáveis da mistura
• Complexidade do procedimento de ensaio• Custo do equipamento e requisitos de preparação do ensaio• Tempo de ensaio necessário para completar o programa de
ensaio• Nível técnico ou experiência requerida ao operador
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No desenvolvimento de ensaios de avaliação de desempenho têm sido considerados os
seguintes factores
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Ensaio de Compressão Dinâmica Uniaxiala diferentes frequências e temperaturas
Frequências de Varrimento ao Corte a Altura Constante e a diferentes temperaturas
Ensaios para determinação da Rigidez das misturas
NCHRP foi mandatada para usar Amostras Giratórias. O equipamento foi re-desenhado para acomodar amostras de maiores dimensões de onde as mesmas são extraídas (sondagem à rotação)
Giratória Superpave
Cilindo de Rasto LisoCompactação Laboratorial dos Provetes
OBSERVAÇÕESNCHRPSHRPENSAIO
Ensaios de Tracção Indirecta por Fluência e de Resistência Mecânica / Módulo Dinâmico
TSRST
Ensaios para Determinar Fendilhamento a Baixas Temperaturas
Ensaios realizados a temperatura elevada representativa do local de construção
Ensaio de Compressão Uniaxial por Fluência
Ensaio Cíclico de Corte Directo a Altura Constante
Ensaios para Determinação da Deformação Permanente
Ensaios realizados a temperatura representativa do local de construção e com diferentes níveis de extensão
Ensaio de Flexão Simples a Quatro Pontos
Ensaio de Flexão Simples a Quatro Pontos
Ensaios para determinação das Propriedades na Fadiga das Misturas
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OBSERVAÇÕESNCHRPSHRPENSAIO
Não abordado. Nenhum ensaio proposto
Modelo inserido no Guia de Dimensionamento da AASHTO de 2002.Nenhum ensaio proposto
Não abordado. Nenhum ensaio proposto
Ensaios para determinar a Resistência à Reflexão de Fendas
Em investigaçãoECSDegradação devida àHumidade
Em investigaçãoLTOA - 85 ºC durante 5 dias
Método de Envelhecimento da Mistura para simular o envelhecimento em Serviço
STOASTOA
Método de Envelhecimento da Mistura para simular o envelhecimento em Central Betuminosa
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OBSERVAÇÕESNCHRPSHRPENSAIO
Rigidez Flexuralcorrelacionada com Rigidez Uniaxial
Ensaios de Corte ou Flexão em carotes ou vigas extraídas no local
Método para realizar Ensaios de Controlo de Qualidade das propriedades de rigidez
Vigas extraídas do local e sujeitas ao ensaio de flexão para determinação da vida à fadiga
Vigas extraídas do local e sujeitas ao Ensaio Flexural de Fadiga
Método para realizar Ensaios de Controlo de Qualidade dos indicadores de desempenho relativos àfadiga
Critérios em Desenvolvimento
Carotes extraídas do local e ensaiadas ao Corte a temperatura elevada representativa
Método para realizar Ensaios de Controlo de Qualidade dos indicadores de desempenho relativos àdeformação permanente
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OBSERVAÇÕESNCHRPSHRPENSAIO
FABRICO DOS PROVETES
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1E+1
1E+3
1E+5
1E+7
3 5 11 13 15Volume Vazios (%)
CAMPOTXGY
RW
SGC- AI
KNDG
MARSHALL SGC- FT
SGC- AI MXRSST-CH Cycles to 2%
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DEFORMAÇÕES PERMANENTES –
FLUXO DE CORTE PLÁSTICO A VOLUME
CONSTANTE
SHRP
NCHRPIV CONGRESSO RODOVIÁRIO PORTUGUÊS
ENSAIOS DE DEFORMACAO PREMANENTE
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H
H
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ENSAIO CÍCLICO DE CORTE DIRECTO A ALTURA CONSTANTE
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LVDT station 3
LVDT station 2
LVDT station 1
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MODELOS E CORRELAÇÕES
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ESALs
1
10
100
1000
10000
100000
10000 100000 1000000 10000000
SHRP - 1993 MODELO DEDEFORMAÇÕES PERMANENTES
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R2 = 0.81
Current Completion Dates
• Rutting testing Jan. 2004• Fatigue testing (100-mm) Mar. 2006• Fatigue testing (150-mm) Dec. 2007
7 Asphalt Binders
CR-AZ----70-22
1
PG70-22Control
2
AirBlown
3
SBSLG
4
CR-TB
5
TP
6
PG70-22
+Fibers
7
PG70-22
8
SBS64-40
9
AirBlown
10
SBSLG
11
TP
12
ALF 2004 - Thick Sections – 6”
0.820.760.760.490.71
Superpave
SST -Cycles to
2% Strain
Failure & 74°C
0.010.040.040.000.06
Hamburg - Load App.'s
(Passes) to 10mm
Rut & 64°C
0.220.000.000.020.01
French PRT
Total Rut Depth
(mm) at 60,000
Passes & 74°C
Lanes 8-12 6"-
Sections
Number of Passes to get 10% strain
(Passes)
Strain in AC Layer after
40,000 Passes
(mm/mm)
Rut Depth in AC Layer
after 40,000 Passes (mm)
Slope -Log(Rut) / Log(P)
Rut Depth in AC Layer
(mm)
R-squared R2
R2 = 0.6425N = 387Se = 0.055SEE = 1.43
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Average Estimated Measured AC Rutting (in)
Pred
icte
d A
C R
uttin
g (in
)
AASHTO MODELODE DEFORMAÇÃO PERMANENTEDE 2002
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-4 -3 -2 -1 0 1 2log (Damage %)
Cra
ckin
g (%
of T
otal
Lan
e A
rea)
Measured Alligator Cracking Predict Bottom-Up Cracking
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AASHTO MODELO DE FADIGA DE 2002
100,000
1,000,000
10,000,000
100,000,000
100,000 1,000,000 10,000,000 100,000,000
Observed
Pred
icte
d
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MODELO DE REFLEXÃO DE FENDAS - RPA
ESFORÇOS DE AVALIAÇÃO DO ARIZONA
• 33 Secções-Teste projectadas com recurso ao Procedimento RSST-CH (Ensaio Cíclico de Corte Directo a Altura Constante)
– Em algumas utilizaram-se carotes extraídas directamente do pavimento
– Em algumas utilizaram-se cilindro de rasto liso
– Em algumas utilizaram-se Superpave Giratório
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y = 0.46x
y = 0.81x
y = 0.83x
0123456789
10
0 2 4 6 8 10Predicted
Obs
erve
dARACSHRPSMA
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0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20
Estimated Rut (mm)
Act
ual Ru
t Dep
th (mm)
CoresGyratoryRolling Wheel
IV CONGRESSO RODOVIÁRIO PORTUGUÊS
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20Estimated Rut (mm)
Act
ual Ru
t Dep
th (
mm
) CoresRolling Wheel
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0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20Estimated Rut (mm)
Act
ual Ru
t Dep
th (
mm
)
Gyratory
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y = 4.1245E+19x-4.9761E+00
y = 4.0584E+19x-5.0942E+00
y = 5.4796E+17x-4.8688E+00
y = 6.4467E+20x-5.9300E+00
1.E+03
1.E+04
1.E+05
1.E+06
1.E+07
100 1 000
Epson VM (E-6)
Fatig
ue L
ife
ARC Petrogal 35/50 + 18% #14AR4000+Tennis BallsDGACPG70-10
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Fatigue Relationships at Control Strain, 70oF and at 50% of Initial Stiffness
ARAC_11% AVy = 0.0096x-0.2381
R2 = 0.9329
ALR_9.7% AVy = 0.0279x-0.2885
R2 = 0.9548
AR-ACFC_18% AVy = 0.0181x-0.2552
R2 = 0.9827
SRB PG76-16_7%y = 0.0041x-0.1894
R2 = 0.96181.E-04
1.E-03
1.E-02
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
Cycles to Failure
Stra
in le
vel
Alberta ARArizona AR-ACFCArizona ARACSRB PG76-16
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7 Asphalt Binders
CR-AZ----70-22
1
PG70-22Control
2
AirBlown
3
SBSLG
4
CR-TB
5
TP
6
PG70-22
+Fibers
7
PG70-22
8
SBS64-40
9
AirBlown
10
SBSLG
11
TP
12
TPF-5(019) Accelerat ed Loading Facilit y St at us Report Jan. 2005
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000 225000 250000 275000 300000
Number of Load Passes
Cont rol L2 CR-TB L5 SBS LG L4 CR-AZ L1
ALF Test Results 2004
ControlTerminal Blend
SBS Polymer
Asphalt Rubber
• One more new Pavement Design Criteria
• Reflective Cracking !!!!
CONCLUSÕES
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• Alcançaram-se progressos bastante significativos via àcaracterização de ensaios, métodos e metodologias de análise e previsão de algumas das formas de ruína do pavimento
• O conceito base da utilização de diferentes métodos de ensaio, para determinação de parâmetros chave em diferentes modelos aparenta ter sido eficaz na previsão do comportamento do pavimento
• Alguns aspectos relativos ao condicionamento das amostras, tal como envelhecimento a longo prazo e degradação devida ao teor em humidade, parecem carecer de investigação adicional
• Aparenta ser altamente improvável que todos os aspectos cruciais referentes ao comportamento de uma mistura betuminosa e ao desempenho de um pavimento, possam ser inferidos ou medidos a partir de um único ensaio “simples”de avaliação de desempenho
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OBSERVAÇÕES SOBRE O DESENVOLVIMENTO DE
ENSAIOS DE AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE MISTURAS
BETUMINOSAS
Doutor Eng.º Jorge B. Sousa,Prof. Kamil Kaloush,
Eng.º George Way
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