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Título: Avaliação dos efeitos da expansão de agregados siderúrgicos nas características do material e no desempenho de misturas asfálticas
Autor(es): Schumacher, Aecio Guilherme
Orientador: Teixeira, Jamilla Emi Sudo Lutif,
Data do documento: 24-Ago-2018
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A escória de aciaria é um co-produto siderúrgico de alta resistência e baixo custo, alternativo para uso, em substituição parcial ou total aos agregados britados de origem mineral, como material de pavimentação. Possui características físicas e mecânicas equivalentes ou até superiores às das rochas graníticas, porém sua natureza expansiva dificulta sua utilização. Existem tratamentos aplicados à escória de aciaria que podem acelerar as reações de hidratação, minimizando a expansibilidade do material quando em serviço. A avaliação deste potencial de expansão da escória de aciaria e seus respectivos efeitos no desempenho de concretos asfálticos é essencial para verificar a viabilidade de sua utilização. Dessa forma, este trabalho avalia a influência do nível de expansão de escória de aço no desempenho de misturas de concreto asfáltico usinado a quente (CAUQ) em estágio inicial. Inicialmente, amostras de escória de aço do tipo LD com diferentes níveis de expansão (6,71%, 3,16%, 1,33%) foram submetidas à caracterização física, mecânica e morfológica para avaliar os efeitos da expansão nas propriedades individuais do material. Em seguida, utilizou-se escória de aço como agregado em CAUQ para verificar os efeitos das características de expansão da escória de aciaria no desempenho volumétrico e mecânico da mistura asfáltica. Quatro diferentes misturas asfálticas foram projetadas com base no projeto de mistura Marshall, usando cimento asfáltico (grau de penetração 50/70), agregado natural (calcário) e escória de aço (em três diferentes níveis de expansão). As características mecânicas da mistura asfáltica foram avaliadas com base nos resultados de estabilidade Marshall, resistência à tração indireta e módulo de resiliência. Além disso, um método de teste modificado da Pensilvânia (PTM) foi realizado nas misturas asfálticas estudadas para verificar o potencial do concreto asfáltico de petróleo (CAP) para encapsular o potencial de expansão da escória de aciaria. Observou-se que o nível de expansão da escória de aciaria altera algumas propriedades individuais do material, o que pode afetar os parâmetros volumétricos do projeto de mistura. Além disso, o uso da escória de aciaria como agregado em CAUQ, otimiza as propriedades mecânicas das misturas asfálticas não envelhecidas, além de minimizar os efeitos expansivos deste material quando combinado com outros componentes da mistura asfáltica.
Steel slag is a high-strength, low-cost steel by-product material, and it is an alternative to a partial or full replacement of crushed aggregates of mineral origin as a paving material. It presents physical and mechanical characteristics as good as those of granitic rocks, but its expansive nature makes difficult its use. There are treatments applied to the steel slag which can accelerate the hydration reactions, minimizing the expansibility of this material when in service. The evaluation of this expansion potential of the steel slag and its respective effects on the performance of asphalt concrete is essential to verify the technical feasibility of its use. Thus, this work aims in evaluating the influence of steel slag expansion level on the performance of hot mix asphalt (HMA) in early stage. Initially, samples of LD type steel slag with different levels of expansion (6.71%, 3.16%, 1,33%) were submitted to physical, mechanical, and morphological characterization to assess the effects of expansion on individual material properties. Then, steel slag was used as aggregate in HMA to verify the effects of steel slag expansion characteristics on asphalt mixture volumetric and mechanical performance. Four different asphalt mixtures were designed based on Marshall mix design, using asphalt cement (pen. grade 50/70), natural aggregate (granite) and steel slag (in three different levels of expansion). Asphalt mixture´s mechanical characteristics were evaluated based on Marshall stability, indirect tensile strength, and resilient modulus testing results. Also, a modified Pennsylvania Testing Method (PTM) was performed in the studied asphalt mixtures to verify the potential of asphalt binder to encapsulate the expansion potential of steel slag. It was observed that the level of steel slag expansion changes some material´s individual properties which can affect mix design volumetric parameters. In addition, the use of steel slag as an aggregate in CAUQ optimizes the mechanical properties of non-aged asphalt mixtures and minimizes the expansive effects of this material when combined with other components of the asphalt mix.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/10687
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