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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74354
Tipo: | Dissertação |
Título: | Considerações mecânicas e ambientais sobre misturas asfálticas recicladas a quente para o suporte à tomada de decisão |
Autor(es): | Frota, Thiago Marques da |
Orientador: | Soares, Jorge Barbosa |
Coorientador: | Bastos, Juceline Batista dos Santos |
Palavras-chave em português: | Reclaimed asphalt pavement;Pavimentos sustentáveis;Impactos ambientais;Avaliação do Ciclo de Vida |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE TRANSPORTES |
Data do documento: | 2023 |
Citação: | FROTA, T. M. Considerações mecânicas e ambientais sobre misturas asfálticas recicladas a quente para o suporte à tomada de decisão. 2023. 158f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
Resumo: | A indústria de pavimentação rodoviária tem buscado mitigar os impactos ambientais por meio da adoção de medidas sustentáveis. Uma alternativa amplamente difundida é a utilização de fresado asfáltico, conhecido como RAP (do inglês, Reclaimed Asphalt Pavement). O objetivo geral desta dissertação foi contribuir para o entendimento dos impactos ambientais e para a previsão de desempenho no pavimento ao substituir parte dos agregados virgens e do ligante asfáltico por RAP em misturas asfálticas a quente. A adição do material fresado foi baseada no parâmetro RAP Binder Ratio (RBR), ou seja, a proporção de ligante oriundo do RAP em relação ao total de ligante asfáltico na mistura. Diferentes misturas recicladas, contendo até 30% de RBR, foram analisadas, incluindo os ensaios Stress Sweep Rutting (SSR) e Fadiga à Tração/Compressão, que forneceram dados para um programa de análise e dimensionamento de pavimentos asfálticos. Por fim, foi realizada a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), uma técnica de gestão ambiental para avaliar os potenciais impactos ambientais na produção dessas misturas em usinas asfálticas. A dissertação foi organizada na forma de uma compilação de publicações acadêmicas. No primeiro documento, foram relacionados os impactos ambientais das misturas asfálticas recicladas com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). Concluiu-se que a reciclagem contribui de forma significativa para o alcance dos compromissos internacionais assumidos pelo Brasil em prol do desenvolvimento sustentável. O segundo documento abordou os efeitos da fração miúda do RAP na rigidez e na Resistência à Tração (RT) em misturas asfálticas a quente. Observou-se que o uso da fração fina do RAP aumentou a RT com o aumento do RBR, mas essa relação para rigidez só se manifestou nas misturas com maiores proporções de RBR. O terceiro documento apresentou um questionário estruturado destinado a auxiliar na elaboração do inventário do ciclo de vida de pavimentos asfálticos. Este instrumento pode ser aplicado por produtores de misturas asfálticas, empresas e órgãos responsáveis pela construção e manutenção de pavimentos. No quarto documento, foi realizada uma ACV da produção de misturas asfálticas. Destacou-se que a etapa de extração de matérias-primas virgens representou os maiores impactos ambientais negativos. Portanto, quanto maior a proporção de RAP na mistura, maiores são os benefícios ambientais. O quinto documento analisou a influência do RAP na resistência à deformação permanente e na previsão do desempenho ao Afundamento de Trilha de Roda (ATR) na camada asfáltica. Observou-se que as misturas recicladas apresentaram previsão de ATR menor que 11mm ao final do período simulado de 10 anos. O sexto documento avaliou as respostas ambientais e estruturais de misturas asfálticas recicladas. Concluiu-se que o RAP é viável, especialmente em cenários de tráfego médio, e que sua substituição contribui para reduzir os impactos ambientais negativos, principalmente na fase de extração de matérias primas. De forma geral, a pesquisa apontou que o uso de programas de modelagem permite tomadas de decisões mais sustentáveis ainda na fase de projeto. Assim, a partir desses programas, as misturas recicladas apresentaram viabilidade, tanto ambiental quanto estrutural, na utilização em camadas de rolamento. |
Abstract: | The road pavement industry has been striving to mitigate environmental impacts through the adoption of sustainable measures. One widely adopted alternative is the use of reclaimed asphalt pavement, known as RAP. The overall objective of this thesis was to contribute to the understanding of environmental impacts and performance prediction in pavement by replacing part of the virgin aggregates and asphalt binder with RAP in hot asphalt mixtures. The addition of the milled material was based on the RAP Binder Ratio (RBR) parameter, i.e., the proportion of binder derived from RAP in relation to the total asphalt binder in the mixture. Various recycled mixtures containing up to 30% RBR were analyzed, including Stress Sweep Rutting (SSR) and Tensile/Compression Fatigue tests, which provided data for an analysis and design program for asphalt pavements. Finally, a Life Cycle Assessment (LCA) was conducted, an environmental management technique to assess the potential environmental impacts of producing these mixtures in asphalt plants. The dissertation was organized in the form of a compilation of academic publications. In the first document, the environmental impacts of recycled asphalt mixtures were related to the Sustainable Development Goals (SDGs). It was concluded that recycling significantly contributes to Brazil's international commitments towards sustainable development. The second document addressed the effects of the fine fraction of RAP on stiffness and Tensile Strength (TS) in hot asphalt mixtures. It was observed that the use of the fine fraction of RAP increased TS with an increase in RBR, but this relationship for stiffness only manifested in mixtures with higher RBR proportions. The third document presented a structured questionnaire designed to assist in the life cycle inventory of asphalt pavements. This tool can be applied by producers of asphalt mixtures, companies, and organizations responsible for the construction and maintenance of pavements. In the fourth document, an LCA of asphalt mixture production was conducted. It was highlighted that the extraction of virgin raw materials represented the largest negative environmental impacts. Therefore, the higher the proportion of RAP in the mixture, the greater the environmental benefits. The fifth document analyzed the influence of RAP on resistance to permanent deformation and the prediction of performance in terms of Wheel Track Rutting (WTR) in the asphalt layer. It was observed that recycled mixtures had a predicted WTR of less than 11mm at the end of a simulated 10-year period. The sixth document evaluated the environmental and structural responses of recycled asphalt mixtures. It was concluded that RAP is viable, especially in scenarios of medium traffic, and that its substitution contributes to reducing negative environmental impacts, particularly in the phase of raw material extraction. In general, the research pointed out that the use of modeling programs allows for more sustainable decision-making, even in the design phase. Thus, based on these programs, recycled mixtures demonstrated both environmental and structural viability for use in pavement wearing courses. |
Descrição: | Frota, T. M. Considerações mecânicas e ambientais sobre misturas asfálticas recicladas a quente para o suporte à tomada de decisão. 2023. 158f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74354 |
Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/3582637410297524 |
Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/9212256013670303 |
Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/3173858979186043 |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | DET - Dissertações defendidas na UFC |
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