Caracterização e uso de agregados lateríticos do Distrito Federal e do estado de Roraima em CBUQ

Abstract

Esta tese apresenta o comportamento mecânico de quatro misturas betuminosas usinadas a quente fabricado com agregados lateríticos do Estado de Roraima e do Distrito Federal e CAP 50/70. Após lavagem e secagem ao ar, os agregados foram britados e enquadrados na faixa C do DNIT. Foi mantida a mesma granulometria para as quatro misturas, variando apenas o tipo de agregado. As misturas betuminosas foram constituídas por 32,5% de agregado graúdo laterítico, 60% de areia lateítica e 7,5% de fíler laterítico. Foram determinados para os agregados: a absorção, massa específica real e aparente dos agregados em função do diâmetro, índices de degradação Marshall e de Washington, abrasão Los Angeles, resistência ao esmagamento, resistência à produção 10% de finos e impacto Treton. Procurou-se verificar a influência da secagem no comportamento mecânico dos agregados, além de suas caracterizações químicas e mineralógicas. Também foram obtidos parâmetros das misturas betuminosas por meio da metodologia Marshall, resistência à tração a 25°C, desgaste Cântabro para vários teores de ligantes, resistência à tração retida, módulo de resiliência, resistência à fadiga e deformação permanente. Os resultados obtidos mostraram diferente comportamento dos agregados lateríticos em relação aos parâmetros de resistência medidos, massa específica dos agregados variando em função do diâmetro e comportamento mecânico de alguns tipos de agregados fortemente sensível à variação de temperatura. Para as misturas betuminosas foram obtidos elevados valores de estabilidade e resistência à tração, desgaste Cântabro decrescendo com o aumento do teor de ligante e variando também com o tipo de agregado, vida de fadiga compatível com misturas densas convencionais e mistura betuminosa com baixa deformação permanente, medida em simulador de tráfego. Em particular, foi dado um foco especial à utilização da fração mais fina como material de enchimento (fíler), cujos resultados foram satisfatórios, quando comparados com o fíler cal, substituindo o laterítico nas misturas. Também foi simulado, usando o programa kenlayer, o comportamento mecânico de estruturas de pavimentos, usando como material de revestimento misturas betuminosas desta pesquisa. É apresentado um estudo econômico simplificado, dos custos comparativos de misturas convencionais, usualmente empregadas no Distrito Federal e no Estado de Roraima, e alternativas, propostas neste trabalho. _____________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This thesis investigates the mechanical behavior of four hot mix asphalts prepared using lateritic concretions from the state of Roraima and from the Federal District, Brazil, and using CAP20 as asphalt binder. The lateritic aggregates were dried, then crushed into smaller fractions and mixed to meet the requirements of the gradation envelope C of DNIT. The same gradation was used in all mixes and only the type of aggregate was changed. The mixes were composed of 32,5% of coarse lateritic aggregate, 60% of lateritic sand and 7,5% of lateritic filler. Besides full characterization, the following tests were performed on the aggregates: real specific mass, apparent specific mass, resistance to crushing, loss of mass during Treton impact, index of degradation of Washington, Los Angeles abrasion, index of Marshall degradation. Adhesion tests between the coarse and fine fractions of aggregate and the asphalt binder were also performed. It was also investigated the influence of different heating temperatures on the mechanical behavior of aggregates, besides the changes on their chemical and mineralogical properties. The hot asphalt mixture was designed using Marshall Method and the following tests were carried out: indirect tensile strength, loss of strength due to induced humidity, Cantabro loss of mass, resilient modulus and rutting due to permanent deformation. The results show distinct behavior for different lateritic aggregates in relation to the measured parameters of resistance, real and apparent specific mass dependent on the grain size and mechanical behavior of some types of aggregates strongly sensible to the temperature variation. For the hot asphalt mixes the results show: a satisfactory adhesion between the coarse fraction of aggregates and the binder, either with the aggregates subject to pre-washing or not; high values of Marshall stability; high tensile strength; high resilient modulus; low Cantabro loss and excellent resistance against rutting. It was verified the excellent results obtained with lateritic filler when compared to those obtained from samples that used the same amount of the conventional limestone filler. A mechanistic analysis of pavement was performed, using Kenlayer program. Finally, a simplified economic analysis was presented to compare the costs of mixes prepared with conventional materials and the full use of crushed lateritic aggregates. The results also showed that these mixes are economically viable up to a given bitumen content.