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TitleCaracterização do mastique betuminoso e da ligação agregado-mastique : contribuição para o estudo do comportamento das misturas betuminosas
Author(s)Silva, Hugo Manuel Ribeiro Dias da
Advisor(s)Pais, Jorge C.
KeywordsMisturas betuminosas
Comportamento mecânico
Mastique betuminoso
Ligação agregado-mastique
Envelhecimento sensibilidade à água
Ensaios laboratoriais
Módulo de rigidez resistência à fadiga
Resistência às deformações permanentes
Modelo de elementos finitos micromecânica
Bituminous mixtures
Mechanical behaviour
Bituminous mastic
Aggregate-mastic bond
Ageing water
Sensitivity
Laboratorial tests
Stiffness modulus
Fatigue resistance
Rutting resistance
Finite element model
Micromechanics
Issue date10-Feb-2006
Abstract(s)Nas últimas décadas, os pavimentos rodoviários flexíveis têm sido sujeitos à acção de um tráfego cada vez mais intenso e agressivo, o que tem originado, em vários casos, a sua degradação prematura. De modo a suportar essas elevadas solicitações, é necessário melhorar o comportamento estrutural e funcional dos pavimentos, o que pode ser conseguido, melhorando as propriedades da fundação, das camadas granuiares e das camadas betuminosas, ou aumentando a espessura das camadas granulares e betuminosas. Actualmente, uma parte significativa dos investimentos na rede rodoviária portuguesa é empregue na reabilitação de pavimentos, que é realizada, habitualmente, sem modificar a fundação e as camadas granulares. Assim, justifica-se este estudo, relacionado com o comportamento das misturas betuminosas, pela influência determinante no desempenho estrutural e funcional dos pavimentos novos e dos reforços de pavimentos. o principal objectivo deste trabalho foi o de contribuir para o estudo do comportamento das misturas betuminosas através da caracterização dos seus componentes, nomeadamente o mastique betuminoso e a ligação agregado-mastique. Além disso, procurou desenvolver-se um modelo microestrutural e heterogéneo de previsão do comportamento das misturas betuminosas baseado nas características dos seus componentes. Inicialmente, fez-se uma síntese dos conhecimentos sobre o comportamento das misturas betuminosas, do mastique betuminoso e da ligação agregado-mastique. Também se analisou a presença de água nas misturas betuminosas e o envelhecimento do betume devido à influência que estes têm na ligação agregado-mastique. O trabalho experimental consistiu no estudo da composição e do comportamento do mastique betuminoso, na implementação de ensaios para estudo da ligação agregado-mastique, na avaliação da influência do mastigue no comportamento das misturas betuminosas e na análise da fiabilidade dos ensaios desenvolvidos. Finalmente, com base nas características fundamentais do mastigue e da ligação agregado-mastique, desenvolveu-se um modelo microestrutural e heterogéneo para previsão do comportamento das misturas betuminosas. Com os resultados deste trabalho procurou analisar-se a composição do mastique betuminoso e avaliar-se a influência da composição das misturas betuminosas e das condições de ensaio no comportamento do mastique, da ligação agregado-mastique e das misturas betuminosas. Os resultados dos ensaios experimentais também foram utilizados para calibrar o modelo microestrutural e heterogéneo desenvolvido para previsão do comportamento das misturas betuminosas. Com este modelo pretendeu estudar-se a distribuição de tensões e extensões nas misturas betuminosas, assim como o seu fendilhamento. Nas condições de estudo foi possível concluir que o mastique tem uma maior influência no comportamento das misturas betuminosas do que a ligação agregado-mastique. A composição do mastique influenciou significativamente o comportamento das misturas betuminosas. A utilização dum betume mais duro e dum filer calcário melhorou o desempenho das misturas betuminosas, assim como o envelhecimento do betume antes da compactação das misturas. Os ensaios desenvolvidos neste trabalho conseguiram avaliar adequadamente as propriedades do mastique e das misturas betuminosas duma forma mais rápida e com menores custos. O modelo de previsão do comportamento das misturas betuminosas desenvolvido neste trabalho permitiu analisar os locais com tensões e extensões máximas onde ocorre preferencialmente a rotura das misturas betuminosas.
During the last decades, the flexible road pavements have been subjected to a more intense and aggressive traffic, which has often caused their premature degradation. In order to support these high solicitations, it is pertinent to improve the structural and functional behaviour of the pavements. This can be achieved by improving the properties of the subgrade, the granular and the bituminous layers, or by increasing the thickness of the granular and bituminous layers. Presently, a significant part ofthe investments on the Portuguese road network is used in the pavements' rehabilitation, which is usually done without changing neither the subgrade nor the granular layers. Thus, this study, related to the bituminous mixtures' behaviour, is justified, because of their decisive influence on the structural and functional performance of the new pavements and ofthe pavements' overlays. The main aim of this work was to contribute to the study of the bituminous mixtures' behaviour through the characterisation of their components, namely the bituminous mastic and the aggregate-mastic bond. Moreover, it was intended to develop a heterogeneous microstructural model of prevision of the bituminous mixtures' behaviour, based on the characteristics oftheir components. Initially, the knowledge conceming the bituminous mixtures' behaviour, the bituminous mastic and the aggregate-mastic bond was synthesised. It was also analysed the presence of water in the bituminous mixtures and the bitumen ageing, due to their influence on the aggregate-mastic bond. The experimental work consisted in the study of the bituminous mastic's composition and behaviour, in the implementation of tests to study the aggregate-mastic bond, in the evaluation of the mastic's influence on the bituminous mixtures' behaviour and in the analysis ofthe developed tests' reliance. Finally, based on the fundamental characteristics of the mastic and the aggregate-mastic bond, it was developed a heterogeneous microstructural model to predict the bituminous mixtures' behaviour. With the results ofthis work, it was intended to analyse the bituminous mastic's composition and to evaluate the influence that the bituminous mixtures' composition and the test's conditions have on the behaviour of the mastic, the aggregate-mastic bond and the bituminous mixtures. The experimental tests' results were also used to calibrate the developed heterogeneous microstructural model, so as to predict the bituminous mixtures' behaviour. With this model, it was intended to study the distribution of tensions and extensions in the bituminous mixtures, as well as their cracking. For the studied conditions, it was possible to conclude that the mastic has a bigger influence on the bituminous mixtures' behaviour than the aggregate-mastic bond. The mastic's composition significantly influenced the bituminous mixtures' behaviour. The use of harder bitumen and limestone filler improved the bituminous mixtures' performance, as well as the bitumen's ageing before the mixture's compaction. The tests developed in this work could adequately evaluate the properties of the mastic and the bituminous mixtures with fewer costs and faster. The model of prevision of the bituminous mixtures' behaviour, developed in this work, allowed the analysis of the places with maximum tensions and extensions, where the bituminous mixtures' rupture preferably occurs.
TypeDoctoral thesis
URIhttp://hdl.handle.net/1822/5981
AccessOpen access
Appears in Collections:BUM - Teses de Doutoramento
CEC-VC - Teses de Doutoramento

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