Abstract The main causes of poor performance of cement-treated crushed stones (CTCS) pavement layers are material-related heterogeneity, porosity, and brittle cementitious matrix, leading to fast fatigue degradation. Seeking to improve CTCS mechanical properties and structural response it was studied different grading curves such as DER-SP, EN 14227-1 CBGM 2 and RCC-ACI were studied. The aim of the laboratory study was to rank and select among the classical particle size distribution models like Talbot & Richart, and analytical models as compressible packing model – CPM, the best grading curve which was capable of producing mixtures with the best aggregate interlocking and improved mechanical resistances. The effect of cement content (4% and 5%) as well as the potential of using silica fume in suspension (percentages of 5, 7 and 10% of cement mass) to improve the interfacial transition zone were evaluated. It was found that CPM is a powerful tool for aggregates ranking aggregates and designing well-graded mixtures like CTCS; the CBGM 2 EN 14227-1 mean curve achieved the best packing density. The effect of increasing the cement content from 4 to 5% in terms of mechanical strength has the same result as the addition of 7% of silica fume in mixtures with 4% cement. Eventually, mixtures with 5% cement and 10% silica fume showed modulus of elasticity similar to traditional CTCS; nonetheless, the HP-CTCS (high performance CTCS) split tensile strength was significantly higher (about 28%), leading to a lower Et,sp/fct,sp relationship, which is a highly positive outcome to improve mechanical durability of this innovative dry compacted concrete.

Resumo As principais causas do desempenho insatisfatório de bases de brita graduada tratada com cimento (BGTC) está relacionada à sua matriz cimentícia heterogênea, porosa e frágil que favorece o processo de degradação por fadiga. Assim, buscando melhorar as propriedades mecânicas e resposta estrutural da BGTC, o presente estudo avaliou diferentes faixas granulométricas (DER-SP, CBGM 2 EN 14227-1 e CCR-ACI) através de modelos clássicos de distribuição de partículas como Talbot & Richart e modelo analítico do empacotamento compressível (compressible packing model – CPM) para classificar e selecionar curvas granulométricas capazes de potencializar o empacotamento das partículas e melhorar a resistência mecânica da mistura. O efeito do teor de cimento (4 e 5%) foi avaliado, bem como o potencial de se utilizar sílica ativa em suspensão (em porcentagens de 5, 7 e 10% da massa de cimento) para modificar a zona de transição interfacial. Verificou-se que o CPM é uma poderosa ferramenta para a seleção e projeto de misturas bem graduadas; a curva média para a faixa CBGM 2 da norma Europeia EN 14227-1 apresentou a maior densidade de empacotamento. O efeito do aumento do teor de cimento de 4% para 5%, em termos de resistência mecânica, poderia ser compensado pela adição de 7% de sílica ativa à mistura com 4% de cimento. Por fim, misturas com 5% de cimento e 10% de sílica ativa apresentaram valores de módulo de elasticidade muito similares àqueles tradicionalmente obtidos para BGTC; contudo, a resistência à tração indireta da BGTCAD foi significativamente maior (em torno de 28%), levando à uma relação modular (Et,sp/fct,sp) menor, o que é promissor em termos durabilidade mecânica para esse tipo de concreto seco.

RESUMO O objetivo principal deste trabalho é avaliar o impacto da formulação de diferentes composições granulométricas nas propriedades mecânicas e funcionais de misturas asfálticas densas, a partir dos métodos denominados tentativa, teórico e controlado. O primeiro é especificado pelos órgãos rodoviários oficiais brasileiros para a produção de misturas asfálticas, em que o objetivo é enquadrar as curvas granulométricas formuladas em faixas limítrofes estabelecidas nas diretrizes normativas. Quanto ao método teórico, também denominado racional, compreende a seleção discretizada dos diâmetros de partículas, permitindo assim controlar com precisão a distribuição dos percentuais granulares, dispensando o uso de faixas granulométricas, a partir das equações de Füller-Talbot. O método controlado trata-se de uma adaptação realizada nesta pesquisa, em que foi procedido o fracionamento individual das partículas granulares previstas na formulação por tentativa, porém, respeitando a mesma série de peneiras e os percentuais de distribuição originalmente adotados. Para tanto, foram caracterizados e utilizados granulares de origem gnáissica provenientes de jazida localizada na região metropolitana de Joinville/SC, bem como o ligante asfáltico de classificação por penetração 50/70 (0,1mm) fornecido por refinaria localizada em Paulínia/SP. Foram testadas as propriedades mecânicas de habilidade de compactação com a prensa de compactação por cisalhamento giratório (PCG), resistência à ação deletéria da água no ensaio de Duriez a 18ºC, e resistência à deformação permanente, enquanto as propriedades funcionais como macrotextura e tempo de escoamento superficial da água foram avaliadas pelos ensaios de altura de mancha de areia e drenabilidade. Os resultados obtidos indicam que o método de formulação teórico é mais eficiente que os demais estudados, em razão de apresentar os melhores indicadores mecânicos e funcionais em todos os parâmetros avaliados, e que o método por tentativa demonstrou ser o mais precário tecnicamente, devendo ser substituído por uma metodologia mais científica e acurada no Brasil.

ABSTRACT The main aim of this manuscript is to evaluate the impact of the formulation of aggregate gradations on the mechanical and functional properties of dense asphalt mixes, comprising methodologies so-called by trial, theoretical and controlled. The first is standardized by Brazilian official road departments for producing asphalt mixes, in which the goal is to fit formulated gradation curves into the thresholds of gradation bands. With regards to the theoretical method, also named rational, it comprises a discrete selection of particle diameters in sieving plants, allowing to control precisely the percent distribution of the grains, without the need to consider gradation bands, by using Füller-Talbot equations. The controlled method means an adjustment performed in that research, in which was proceeded the individual fractioning of the granular particles predicted to by trial formulation, however, maintaining the same sieve sequence and the percent distribution originally adopted. They were characterized and used granular particles provided by gneissic crushed massive rock located in the metropolitan region of Joinville/SC and bituminous binder 50/70 (0.1mm) penetration supplied by a refinery placed in Paulínia/SP. They were tested mechanical properties such as compacting ability with Compacting Shear Press, resistance to deleterious action of water in Duriez test at 18ºC and to rutting, while functional properties as macrotexture and surface run-off time were evaluated by sand path height and drainability tests. The results obtained indicate the theoretical method is more efficient than the others studied, due to have presented the best mechanical and functional indicators in all evaluated parameters, while the method by trial proved to be the worst technically, and should be replaced by a more scientific and accurate methodology in Brazil.

Resumen El uso de capas intermedias que toleren los altos esfuerzos de tensión y cortantes que existen alrededor de las grietas de pavimentos deteriorados se ha constituido en una solución interesante para prevenir la reflexión de grietas. Avances recientes en la tecnología de polímeros han generado ligantes que pueden ser usados para producir mezclas para capas intermedias con buenas propiedades mecánicas. En este estudio, dos asfaltos modificados con polímeros fueron evaluados, ambos empleados en la producción de mezclas asfálticas de alivio de deformaciones usadas como capas intermedias en campo. La caracterización de los ligantes se presentó en dos grupos: (i) los ensayos empíricos requeridos por la especificación brasilera, y (ii) las propiedades reológicas (barrido de frecuencia/temperatura y ensayos MSCR). Los resultados mostraron que el ligante asfáltico usado para las mezclas asfálticas de alivio de deformaciones presentó propiedades reológicas considerablemente diferentes, a pesar de que su caracterización a través de ensayos empíricos es similar. Los parámetros G*/sinδ y MSCR (Jnr y porcentaje de recuperación) lograron diferenciar los ligantes asfálticos, aunque los parámetros del MSCR mostraron mayor sensibilidad.

Abstract The use of ´interlayers´ that tolerate high tensile and shear strain that exists above cracks in deteriorated pavements is becoming an interesting solution to prevent reflective cracking. Recent advances in polymer technology have led to binders that can be used to produce interlayer mixtures with good mechanical properties. In this study, two polymer-modified asphalt binders were evaluated, both from the production of strain relief asphalt mixtures used as interlayers in the field. The binder characterization was presented in two groups: (i) the empirical tests required in the Brazilian specification, and (ii) the rheological properties (frequency/temperature sweep and MSCR tests). Results showed that the difference in rheological properties of the asphalt binder used for strain relief asphalt mixtures did not follow the same difference obtained according to the empirical tests of the Brazilian specification. The G*/sinδ and MSCR parameters (Jnr and percentage of recovery) were able to differentiate the asphalt binders, but the MSCR parameters were more sensitive.

O objetivo desta pesquisa é discutir a importância de estudos sobre materiais denominados fíleres de diferentes origens, para utilização na composição de misturas asfálticas, mais especificamente na formulação de mástiques. Os testes laboratoriais foram executados com amostras finamente pulverizadas de rocha calcária e granítica, além do ligante betuminoso classificado como 50/70. As amostras foram avaliadas a partir dos seguintes testes: análise química semi-quantitativa por fluorescência de raio-X, granulometria por emissão de raio laser de baixo ângulo, microscopia eletrônica de varredura, ponto de amolecimento, penetração, adesividade dos sistemas agregado-ligante betuminoso puro e agregado-mástique. Os resultados obtidos enfatizam tendências convergentes, indicando que a comportamento ativo dos fíleres na formulação dos mástiques não está relacionado com o tamanho das partículas, mas sobretudo com a sua forma, textura superficial, área da superfície específica e natureza mineralógica, permitindo que o conceito de atividade dos fíleres possa ser dividido em duas componentes: física (enrijecimento) e química (adesão).

This paper discusses the importance of studies on materials known as fillers from different mineral origins, used in asphalt mixes, specifically in the formulation of mastics. The research was carried out on samples of limestone and granite rock filler and asphalt binder (50/70). The samples were evaluated through semiquantitative chemical analyses by X-ray fluorescence, granulometry by low angle laser emission, scanning electron microscopy, softening point tests, penetration tests, and aggregate-asphalt binder and aggregate-mastic adhesion tests. The results highlighted convergent trends, indicating that the active behavior of the fillers in the mastic formulation is not related to the size of the particles, but rather to their form, surface texture, specific surface area and mineralogical nature, allowing the filler activity concept to be divided into two components: physical (hardening) and chemical (adhesion).

No atual sistema de concessões rodoviária do Brasil ambos, concessionárias e agências reguladoras têm a missão de melhorar a qualidade dos pavimentos rodoviários no País. Tal situação requer a pesquisa e a identificação de novas ferramentas que facilitem o levantamento das condições dos pavimentos rodoviários num tempo e custos menores que os métodos usuais. Recentemente, se verificou um grande aumento da disponibilidade de imagens de sensoriamento remoto com alta resolução espacial, seguindo uma tendência do mercado de novos satélites de sensoriamento remoto, e de sensores aerotransportados. De forma similar, imagens multi e hiperespectrais estão disponíveis tanto comercialmente quanto para a pesquisa científica. O artigo apresenta uma nova metodologia para a identificação das condições do asfalto em superfícies pavimentadas e uma classificação dos tipos de defeitos identificáveis a partir de imagens hiperespectrais adquiridas por sensores aerotransportados. O objetivo do artigo é o de mostrar que índices das condições das superfícies dos pavimentos asfaltados gerados via imagens hiperespectrais podem ser comparados com os indicadores vigentes, utilizados pela agência reguladora nacional.

With the current system of concession roads in Brazil, both concessionaires and regulatory agents have been charged with improving the quality of the pavement on Brazilian highways. This situation requires the search for new tools that can facilitate the survey of pavement conditions in less time and at a lower cost than traditional methods. Recently, an increasing number of high-resolution spatial images have become available on the world market following the development of new remote sensing satellites and airborne sensors. Similarly, multispectral images and even hyperspectral images are now available commercially and for scientific research. The paper presents a new methodology for the identification of asphalted pavement surfaces condition and the classification of the main types of asphalt defects using hyperspectral images from airborne digital sensors. The objective of this study was to generate indexes of pavement conditions from images that can be compared with the indicators of pavement surface conditions already used by national regulatory agencies.

Monitorar a condição de uso de toda a extensão das rodovias brasileiras é tarefa dispendiosa e demorada. Este trabalho trata de novas técnicas que permitem o levantamento da condição da superfície dos pavimentos rodoviários de forma ágil utilizando imagens hiperespectrais de sensor digital aeroembarcado. Nos últimos anos, um número crescente de imagens de alta resolução espacial tem surgido no mercado mundial com o aparecimento dos novos satélites e sensores aeroembarcados de sensoriamento remoto. Propõe-se uma metodologia para identificação dos pavimentos asfálticos e classificação das principais ocorrências dos defeitos na superfície do pavimento. A primeira etapa da metodologia é a identificação da superfície asfáltica na imagem, utilizando uma classificação híbrida baseada inicialmente em pixel e depois refinada por objetos. A segunda etapa da metodologia é a identificação e classificação das ocorrências dos principais defeitos nos pavimentos flexíveis que são observáveis nas imagens de alta resolução espacial. Esta última etapa faz uso intensivo das novas técnicas de classificação de imagens baseadas em objetos. O resultado final é a geração de índices da condição da superfície do pavimento a partir das imagens que possam ser comparados com os indicadores vigentes da condição da superfície do pavimento já normatizados pelos órgãos competentes no país.

Monitoring every Brazilian road use condition is an expensive and time consuming task. This research deals with new techniques which will yield a quick survey of road surface pavement condition by using hyperspectral images from airborne remote sensing. Recently, an increasing number of images with high spatial resolution has emerged on the world market with the advent of new remote sensing satellites and airborne sensors. Hyperspectral images from digital airborne sensor have been used in this work. A new identification methodology for a pavement surface and also for classification of the main defects of the surface has been devised. The first step of the methodology is the identification of the asphalt surface in the image, by using hybrid classification based on pixel initially and then improved by objects. The second step of the methodology is the identification and classification of the main defects of pavement surface that are observable in high spatial resolution imagery. This step makes intensive use of new techniques for classification of images based on objects. The goal is the generation of pavement surface condition index from the images which can be compared to quality index of pavement surface already managed by the regulatory agency in the country.

O asfalto é utilizado na produção de misturas asfálticas a quente (HMA) para a pavimentação e, devido às altas temperaturas empregadas, gera fumos que contêm n-alcanos e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs). As misturas asfálticas preparadas em temperaturas mais baixas, como as misturas asfálticas mornas (WMA), podem contribuir na redução das emissões daqueles compostos e economizar energia. Este trabalho investiga os n-alcanos e os HPAs nas partículas totais em suspensão durante a preparação de uma WMA, em comparação com uma HMA, em laboratório. Os resultados mostraram que os n-alcanos da WMA e da HMA apresentaram Cmáx no n-C26 e n-C28, respectivamente, e o teor de n-alcanos total foi maior na HMA do que na WMA. Ademais, verificou-se que o benzo[b]fluoranteno e benzo[a]antraceno constituíam os maiores HPAs na WMA, enquanto as temperaturas mais altas da HMA volatilizaram todos seus grandes HPAs, demonstrando maior potencial de exposição por inalação.

Asphalt binder is used in the production of hot mixes asphalt (HMA) for paving and, due to the high temperatures used, generates fumes thatcontainn-alkanes and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). Asphalt mixes prepared at lower temperatures, such as warm mixes asphalt (WMA), may contribute to reduce the emissions of those compounds and save energy. This paper investigatesn-alkanes and PAH in the total suspended particles during the preparation of WMA, in comparison with HMA, in laboratory. The results showed that the n-alkanes of the WMA and HMA presented Cmax at n-C26 and n-C28, respectively; also, the total content of n-alkanes was higher for the HMA than forthe WMA. Besides, benzo[b]fluoranthene and benzo[a]anthracene were the major PAH in the WMA, while the higher temperatures of the HMA were observed to volatilize all larger PAH, demonstrating higher potential of inhalation exposure.