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Tipo: Tese
Título: Degree of rap binder activation and its impact on recycled asphalt mixture design
Autor(es): Ferreira, Wellington Lorran Gaia
Orientador: Castelo Branco, Verônica Teixeira Franco
Coorientador: Savasini, Kamilla Vasconcelos
Palavras-chave: RAP;Aging heterogeneity;Aggregate shape;Binder activation;Mixture gradation
Data do documento: 2021
Citação: FERREIRA, Wellington Lorran Gaia Ferreira. Degree of rap binder activation and its impact on recycled asphalt mixture design. 2021. 124 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Transportes) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Transportes, Fortaleza, 2021.
Resumo: A heterogeneidade do material fresado é citada na literatura como um ponto crítico para aumentar o percentual de fresado nas misturas asfálticas. A presença de grumos (partículas de fresado que estão juntas como um único agregado), e a falta de informações detalhadas sobre o histórico do fresado são aspectos fundamentais. A prática atual para projetar misturas recicladas normalmente assume 100% de ativação do ligante asfáltico do fresado e grumos totalmente dissociados. No entanto, durante a produção da mistura asfáltica a quente, parte do ligante do fresado é ativada e parte dos grumos são dissociados. Não está claro o impacto da ativação parcial do ligante do fresado no projeto de misturas asfálticas recicladas. Esta dissertação está dividida em três partes principais. Primeiro, estágios de extração do ligante foram realizados em seis materiais fresados para ativar parcialmente o ligante do fresado e criar diferentes níveis de dissociação dos grumos. O equipamento Micro-Deval também foi usado para induzir a dissociação dos grumos utilizando temperatura e abrasão. Em seguida, as mudanças na granulometria e nas propriedades de forma foram medidas. Em segundo lugar, o ligante envelhecido recuperado após cada estágio de extração foi avaliado em termos de suas propriedades reológicas, frações SARA, e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier. Com base nos resultados obtidos na primeira e na segunda etapa, um projeto de mistura asfáltica foi simulado usando diferentes porcentagens de fresado considerando dois cenários: (i) propriedades do ligante do fresado após a extração completa (ativação completa e todos os grumos dissociados), e (ii) ligante do fresado parcialmente ativado e grumos parcialmente dissociados. Os resultados indicam que houve um impacto significativo da dissociação parcial dos grumos no esqueleto mineral (granulometria e propriedades de forma) da mistura asfáltica reciclada, principalmente quando o nível de ligante do fresado ativado está entre 40% e 70%. A escolha do agente de reciclagem deve se basear idealmente nas propriedades do ligante do fresado ativo, ao invés das propriedades após a extração completa. Isso facilitaria a escolha do agente de reciclagem correto quando o cenário de ativação parcial do ligante do fresado é considerado.
Abstract: The reclaimed asphalt pavement (RAP) heterogeneity is cited in the literature as a critical issue to increase the percentage of RAP in asphalt mixtures. The presence of RAP clusters (RAP particles that are together as a single aggregate) and lack of detailed information about the RAP history are key aspects. The current practice to design recycled mixtures typically assume 100% of RAP binder activation and RAP aggregates with clusters fully dissociated. However, during hot mixture asphalt production, part of the RAP binder is activated, and part of the clusters are dissociated. It is unclear the impact of partial RAP binder activation on the design of recycled mixtures. This dissertation is divided in three main parts. First, stages of binder extraction were performed in six RAP materials to partially activate the RAP binder and create different levels of cluster dissociation. The Micro-Deval was also used to induce cluster dissociation by combining temperature and abrasion. Then, the changes in gradation and aggregates’ shape properties were measured. Second, the binder recovered after each stage of extraction was evaluated in terms of its rheological properties, the polarity-based fractions, and the Fourier transform infrared spectroscopy. Based on the results obtained in the first and second parts, an asphalt mixture design was simulated using different RAP percentages considering two scenarios: (i) RAP binder properties after complete binder extraction (full activation, and all cluster dissociated), and (ii) RAP binder partially activated, and clusters partially dissociated. The results indicate that there was a significant impact of the partial cluster dissociation on the recycled mixture aggregate properties (gradation and shape), mainly when the level of RAP binder activated is between 40% and 70%. Blending charts should be ideally based on the active RAP binder properties instead of the properties after complete extraction. This would facilitate the choice of the correct recycling agent when the partial RAP binder activation scenario is considered.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/60108
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