Avaliação da resistência à fratura e susceptibilidade ao dano por umidade de misturas asfálticas com elevados teores de escórias de aciaria
| dc.contributor.advisor1 | Pires, Patricio Jose Moreira | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000000154451753 | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0913529658589507 | |
| dc.contributor.author | Barbosa, Henrique Martins | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5159518792823207 | |
| dc.contributor.referee1 | Rezende, Lilian Ribeiro de | |
| dc.contributor.referee2 | Pilar, Ronaldo | |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000000219062071 | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/6669573444640365 | |
| dc.date.accessioned | 2024-05-29T20:55:41Z | |
| dc.date.available | 2024-05-29T20:55:41Z | |
| dc.date.issued | 2023-10-20 | |
| dc.description.abstract | The construction industry demands significant quantities of natural resources, but it also has a strong potential for utilizing by products from other production processes. As an example, consider the steel production sector, which generates a significant amount of coproducts and waste each year, such as steel slag. Due to its favorable physical and mechanical characteristics, its use as an aggregate in asphalt mixtures has been evaluated. However, its expansive nature can hinder its use as an aggregate in pavement. These effects can manifest in the short and long term, either due to moisture or temperature, leading to problems such as premature cracking or moisture-induced damage.Therefore, this research aims to evaluate the effects of the expansion of these materials on the fracture resistance and moisture damage of aged asphalt mixtures in the short and long term, containing high levels of LD steel slag. To achieve this, physical and chemical characterization tests of two samples of slag (cured and uncured) were conducted to infer the effects of expansion on the individual characteristics of the material. Subsequently, dosage studies of three types of asphalt mixtures (a reference mixture with 100% natural aggregate and two mixtures containing 40% LD slag, varying the level of slag expansion) were carried out. Finally, compacted asphalt mixtures were subjected to mechanical tests such as Diametral Compression Tensile Strength (IDT), Moisture-Induced Damage (MID), and Semi-Circular Bend (SCB) Fracture Test. Additionally, an adapted PTM test for asphalt mixtures with high levels of natural aggregate replacement by this byproduct was performed to assess the minimization or otherwise of the expansive effect of the slag due to the asphalt binder film covering the aggregate.The results indicated that the expansion process indeed alters its physical and chemical properties, with a focus on absorption. Mixtures containing LD slag showed satisfactory IDT values and better MID resistance, especially in the short term, compared to mixtures containing only natural aggregate. Regarding fracture parameters, LD-containing mixtures exhibited greater resistance to rupture and a higher ability to absorb energy before failure compared to mixtures without slag, along with good flexibility under loading, especially for mixtures with uncured slag. Overall, it was observed that asphalt mixtures with high percentages of LD slag demonstrated mechanical performance comparable to or better than mixtures containing only natural aggregate. | |
| dc.description.resumo | O setor da construção civil demanda grandes quantidades de recursos naturais, porém possui também um forte potencial de aproveitamento de coprodutos provenientes de outros processos de produção. Como exemplo, tem-se o setor de produção de aço, que gera significativa quantidade de coprodutos e resíduos por ano, como a escória de aciaria. Devido a boas características físicas e mecânicas deste material, sua utilização como agregado em misturas asfálticas tem sido avaliada. Contudo, a sua natureza expansiva pode dificultar a sua utilização como agregado na pavimentação. Estes efeitos podem ser manifestados a curto e longo prazo, seja por ação da umidade ou da temperatura, levando a problemas como trincamento precoce ou dano por umidade induzida. Assim, essa pesquisa tem como objetivo geral avaliar os efeitos da expansão destes materiais na resistência à fratura e ao dano por umidade de misturas asfálticas envelhecidas a curto e a longo prazo, contendo altos teores de escória de aciaria LD. Para isso, ensaios de caracterização física e química de duas amostras de escória (curada e não curada) foram realizados para inferir sobre os efeitos da expansão nas características individuais do material. Posteriormente, foram feitos estudos de dosagem de três tipos de misturas asfálticas (uma mistura referência, com 100% de agregado natural; e duas misturas contendo 40% de escória LD, variando o nível de expansão da escória). Por fim, misturas asfálticas compactadas foram submetidas a ensaios mecânicos de Resistência à Tração por Compressão Diametral (RTCD), Dano por Umidade Induzida (DUI) e Ensaio de Fratura em amostras SCB. Também, realizou-se o ensaio de PTM adaptado para misturas asfálticas em misturas com altos teores de substituição de agregado natural por este coproduto para verificar a minimização ou não do efeito expansivo da escória por conta do recobrimento do agregado por filme de ligante asfáltico. Os resultados indicaram que, de fato, o processo de expansão altera as suas propriedades físicas e química, com ênfase na absorção. As misturas contendo escória LD apresentaram valores satisfatórios de RTCD e melhor resistência ao DUI, principalmente a curto prazo, em comparação as misturas contendo apenas agregado natural. A respeito dos parâmetros de fratura, as misturas contendo LD apresentaram maior resistência à ruptura e uma maior capacidade de absorver energia antes do rompimento do que as misturas sem escória, além de boa flexibilidade quando sujeitas ao carregamento, principalmente as misturas com escória não curada. De maneira geral, observou-se que misturas asfálticas com altos percentuais de escória LD, apresentaram desempenho mecânico comparativo ou superior ao das misturas contendo apenas agregado natural. | |
| dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/12693 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Engenharia Civil | |
| dc.publisher.department | Centro Tecnológico | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Expansão | |
| dc.subject | Agregado siderúrgico | |
| dc.subject | Fratura | |
| dc.subject | Umidade | |
| dc.subject | Temperatura | |
| dc.subject | Misturas asfálticas | |
| dc.subject.cnpq | Engenharia Civil | |
| dc.title | Avaliação da resistência à fratura e susceptibilidade ao dano por umidade de misturas asfálticas com elevados teores de escórias de aciaria | |
| dc.type | masterThesis |
