Patrícia Hennig Osmari.

O objetivo desse projeto é oferecer aos estudantes das três unidades, Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), Instituto de Química de São Carlos (IQSC) e Escola de Engenharia de Lorena (EEL) a oportunidade de desenvolver habilidades de ensino e competências de comunicação e gestão, contribuindo com a formação acadêmica e pessoal. Os estudantes de graduação, sob supervisão de docentes das três unidades, irão estimular meninas de escolas públicas a desmistificar a ideia de que a área de exatas é "coisa de menino". Buscar-se-á com este projeto incentivar alunas de ensino médio de escolas públicas pela escolha da carreira nas áreas das ciências exatas e tecnologias, com ênfase nas áreas de engenharia e de química. O desenvolvimento do projeto ocorrerá por meio de atividades promovidas por grupos de estudantes da EESC em parceria com o IQSC e com a EEL para as instituições de ensino médio da cidade de São Carlos e de Lorena. Tais atividades referem-se à participação em oficinas práticas de desenvolvimento de soluções tecnológicas e de empreendedorismo que possam, por um lado, melhorar a comunidade em que estas meninas estão inseridas e, por outro lado, fomentar conversas com a comunidade USP, conhecendo as inúmeras oportunidades que as alunas de graduação têm dentro e fora da universidade. O benefício do projeto se estende tanto aos estudantes de graduação, desenvolvendo competências necessárias para atuação no mercado de trabalho, na relação Universidade/comunidade quanto na formação das alunas do ensino médio, apresentando novas perspectivas. Este projeto dará continuidade às atividades iniciadas em 2019 com o projeto "Elas na Engenharia", nas vertentes: 1- eletrônica, 2-mecânica, 3- geotecnia, 4- transportes, 5-química, 6-biotecnologia.

A poluição provocada pelos plásticos descartados é um dos principais desafios globais, em virtude do crescente volume de resíduos descartados e pelo acúmulo deles no meio ambiente, em especial nos oceanos. O grande volume de resíduos plásticos lançados nos oceanos e nos aterros sanitários vem despertando um interesse crescente no reaproveitamento e na reciclagem desse tipo de material. Um dos campos promissores para aplicações de plásticos descartados é a pavimentação asfáltica, onde os plásticos podem ser usados na produção de asfaltos modificados (processo úmido) ou incorporados diretamente na produção das misturas asfálticas (processo seco). Esta tecnologia é interessante tanto do ponto de vista ambiental quanto técnico, uma vez que não apenas diminui a quantidade de resíduos plásticos descartados, mas também proporciona melhorias nas propriedades mecânicas das misturas asfálticas, com potencial concreto de aumentar a durabilidade dos pavimentos. O objetivo desta pesquisa é desenvolver aplicações de plásticos reciclados em misturas asfálticas usinadas a quente, tanto pela via seca quanto pela via úmida, neste último caso empregando a técnica de modificação híbrida, na qual se faz a incorporação de plástico reciclado como elemento adicional em asfaltos-borracha e asfaltos modificados com polímero elastomérico. Os resultados deste estudo embasarão a elaboração de uma minuta de protocolo disciplinando a incorporação de plásticos reciclados pelos processos seco e úmido e também indicarão qual a técnica mais atrativa para incorporação do plástico reciclado (via seca ou via úmida) e do tipo (ou tipos) de plástico mais adequados para aplicação em pavimentação, criando subsídios técnicos para a implantação de futuros trechosexperimentais.

O envelhecimento dos materiais asfálticos é um fenômeno intrínseco à sua natureza uma vez que ocorre durante os processos de construção dos pavimentos e durante a sua vida de serviço pela ação das variações de temperatura, da presença de oxigênio, da umidade, da radiação ultravioleta e das solicitações impostas pelo tráfego. Estudos indicam que os períodos aos quais os ligantes são envelhecidos termicamente em laboratório para simulação de suas propriedades frente aos mecanismos que ocorrem no campo não são suficientes para atingir os níveis observados nos pavimentos. Algumas agências de estradas norte-americanas têm sugerido o aumento dos períodos de envelhecimento de laboratório para atingir níveis mais representativos dos encontrados na escala real. Apesar de algumas pesquisas pontuais, ainda não há um esforço nacional para atualização desses períodos de envelhecimento uma vez que não existe um banco de dados brasileiros expressivo para dar embasamento à proposição de uma especificação que contemple este tema. Dessa forma, entende-se a necessidade de avaliar o envelhecimento de materiais asfálticos em laboratório a partir de diferentes mecanismos, como o térmico e o da radiação ultravioleta, por períodos ampliados em relação aos indicados nas especificações vigentes. Assim, esse estudo visa investigar quais procedimentos de laboratório serão necessários para obter os níveis de envelhecimento que se assemelhem aos observados em campo. Para tal, o envelhecimento de ligantes será realizado a partir da combinação do uso dos fornos convencionais, assim como do forno de radiação ultravioleta, em diferentes tempos de exposição e essas amostras serão avaliadas a partir de caracterizações reológicas, químicas e de morfologia superficial. Adicionalmente, misturas asfálticas produzidas em diferentes usinas serão envelhecidas em laboratório e extraídas do campo para comparação dos níveis de envelhecimento com os respectivos ligantes caracterizados em laboratório.

A motivação principal desta proposta de pesquisa é a necessidade do desenvolvimento de materiais alternativos ao asfalto, que é um material de construção largamente usado como agente cimentante na indústria da pavimentação para produzir misturas asfálticas. Asfaltos são derivados da destilação do petróleo e a sua disponibilidade depende basicamente do quanto durar o ciclo do petróleo, que tem seu fim previsto para as próximas duas décadas. Uma solução promissora para a iminente interrupção na produção de ligantes derivados de petróleo é o desenvolvimento do ligante de base vegetal, ou bioligante, o qual também é o objetivo principal desta proposta. Este desenvolvimento é um processo complexo similar ao desenvolvimento de um asfalto modificado por polímero, englobando diversas fases: formulação dos bioasfaltos usando diferentes insumos vegetais e outros insumos tais como polímeros, avaliação da resistência ao envelhecimento, caracterização reológica e química, em conjunto com a dosagem de misturas asfálticas preparadas com bioasfaltos e sua caracterização mecânica. Um asfalto convencional e um asfalto modificado com polímero serão usados como materiais de referência. Adicionalmente, modelagem computacional e análise mecanística serão conduzidas para avaliar o desempenho dos bioasfaltos em pavimentos simulados. No que se refere a aplicações práticas, pode-se afirmar que os bioasfaltos são uma tecnologia disruptiva, por representar a transição de agentes cimentantes derivados de fontes não-renonáveis para materiais avançados produzidos com base em fontes renováveis tais como a biomassa. Espera-se que os resultados globais do estudo proporcionem um grande banco de dados acerca da caracterização de bioasfaltos e uma nova tecnologia de aplicação imediata para a indústria da pavimentação. Espera-se também que o trabalho colaborativo com as empresas encurte o caminho entre o desenvolvimento da tecnologia e a sua disseminação como uma nova prática para estradas mais sustentáveis.

Used to surface roads, airports and parking lots, asphalt pavement can be 100 % reused. However, there's a massive obstacle: the dependence on using fossil fuel-based materials as binders, recycling agents and engineered polymers. The EU-funded REcircularPAV project will explore the feasibility of using biomaterials (used along with asphalt pavement recycling) to minimise the use of virgin aggregates and petroleum bitumen for asphalt pavements. The technology will be investigated at laboratory level and upscaled to assess operational issues during plant manufacturing and laying processes. As a training-through-research project, REcircularPAV will engineer cost-effective circular asphalt mixtures for road pavement. The mixtures will be assessed in terms of ageing behaviour and environmental and economic impact.

A Matriz de Agregados Finos (MAF), uma fração intermediária entre o ligante e o concretoasfáltico, tem sido considerada como um constituinte importante de misturas asfálticas, ondegrande parte do seu dano ocorre. O processo de fabricação de MAFs isoladas, que sejamrepresentativas de MAFs constituintes de misturas asfálticas, requer o conhecimento de parâmetrosdestas misturas, entre os quais destacam-se informações de dosagem, como os teores e as massasespecíficas de ligante e de agregados, a distribuição granulométrica de agregados e o volume devazios. Além disso, é fundamental a seleção adequada do tamanho máximo nominal (TMN) deagregados que irá compor a granulometria da MAF. Diferentes procedimentos de dosagem têmsido propostos recentemente para a fabricação de MAFs. No entanto, ainda não há consenso sobrequal destes procedimentos produz MAFs de fato representativas. Estes procedimentos têmfundamentação teórica com diferentes níveis de profundidade. Entre os baseados emfundamentação teórica mais robusta, nota-se que diversos parâmetros importantes ainda sãoassumidos e não determinados diretamente a partir de ensaios de laboratório. Estes parâmetrosincluem o volume de vazios da mistura que de fato está presente na MAF, a área de superfície dosagregados e a espessura do filme de ligante. Neste trabalho, procedimentos experimentaisavançados serão adotados para a determinação de diferentes parâmetros e dos seus efeitos nocomportamento mecânico das MAFs. Incialmente, será avaliado o efeito do TMN de agregadosno seu comportamento reológico. A partir de análises de tomografia de mistura asfáltica, seráinvestigado o volume de vazios que está presente na MAF correspondente. Um estudo adicionalde tomografia de MAF será realizado para identificar a distribuição de vazios em corpos de provade compactados para permitir a seleção adequada das posições de extração de corpos de prova comcaracterísticas semelhantes para serem usados nos ensaios reológicos. Ensaios no MicroscópioEletrônico de Varredura (MEV) serão realizados na busca pela identificação da espessura de filmede ligante ao redor de agregados da MAF. Por fim, um estudo também será realizado na tentativade se determinar a área de superfície de agregados a partir de ensaios de laboratório. Espera-se quea caracterização destes parâmetros e o entendimento sobre os seus efeitos no comportamentoglobal da MAF contribua para o avanço do conhecimento sobre os processos de dosagem efabricação de MAFs mais representativas daquelas que compõem as misturas asfálticas.

O novo método brasileiro de dimensionamento de pavimentos asfálticos, de cunho mecanístico-empírico, vem sendo desenvolvido no âmbito da Rede Temática de Tecnologia em Asfaltos, numa parceria capitaneada pela Petrobras e que envolve diversas universidades nacionais, incluindo a COPPE, que também tem parceria direta com o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes - DNIT, para a implantação deste método nas rodovias federais. Nas ações da Rede Temática de Tecnologia em Asfaltos, a COPPE contribuiu com a geração de dados de desempenho de pavimentos a partir da construção e monitoramento de seções experimentais de pavimentos na Ilha do Fundão, na Concessionária CONCER e no DER - MG, acompanhados de forma sistemática, de modo a gerar dados de desempenho e de propriedades de materiais para validação e calibração do método proposto. Também foi possível com os projetos cooperativos montar uma estrutura laboratorial e de campo bem completa, que permite agora ampliar as pesquisas com novos focos. Atualmente, este novo método encontra-se definido no seu nível A, que contempla as técnicas de ensaios inicialmente desenvolvidas na COPPE e atualmente implantadas em larga escala no país. Neste nível, as análises são baseadas em avaliações do comportamento mecânico de misturas asfálticas por ensaios de compressão diametral, tanto para a determinação do módulo de resiliência quanto para a caracterização do desempenho relacionado à resistência ao dano por fadiga. A versão beta do nível A do SisPavBR foi disponibilizada no início de 2016. O próximo nível do método, nível B, será implementado considerando características dos materiais obtidas a partir de ensaios ainda mais representativos, tais como o módulo dinâmico e a fadiga por tração direta, tendo esta última sido introduzida no país por Nascimento (2015). Ainda é necessário o preenchimento de algumas lacunas ligadas à deformação permanente nas diferentes camadas do pavimento, além de calibrações adicionais para o modelo de previsão do dano por fadiga. Com relação à deformação permanente, um esforço deve ser realizado para aumentar o banco de dados já existente com informações sobre características de solos e materiais britados que compõem as camadas de base, sub-base e subleito dos pavimentos. O modelo para previsão de deformação permanente de solos e britas seguirá a proposição da tese de doutorado da COPPE de Guimarães (2009). As caracterizações experimentais e definição de critérios de aceitação dos parâmetros de deformação permanente avaliados serão realizadas pela equipe do projeto, contando com o suporte técnico do professor Antônio Guimarães, do Instituto Militar de Engenharia. Tais características servirão para alimentar o modelo numérico que será desenvolvido com o suporte técnico do Prof. Richard Kim (North Carolina State University, NCSU, EUA), e posteriormente adaptado ao programa do método de dimensionamento com o suporte técnico do Dr. Filipe Franco. A continuidade do monitoramento das pistas experimentais da Rede Temática, com a coleta dos materiais que compõem os pavimentos para serem ensaiados na COPPE, ajudará a gerar curvas de desempenho voltadas para a previsão do afundamento de trilha de roda. Esta atividade é muito importante para a definição de funções de transferência que relacionam as características dos materiais obtidas em laboratório e usadas nos cálculos durante o processo de dimensionamento ao dano observado em campo.

Diversos métodos de avaliação macroscópica já foram desenvolvidos para investigar as propriedades fundamentais de materiais asfálticos. No entanto, acredita-se que estudos em escalas microscópicas também podem contribuir para o entendimento das alterações sofridas pelo material durante os diferentes processos aos quais está sujeito em campo. Este trabalho propõe a utilização de uma metodologia de análise microestrutural de caráter quantitativo de ligantes asfálticos brasileiros a partir de imagens de morfologia superficial obtidas em um microscópio de força atômica. Para tal, características de diversos ligantes asfálticos, nos estados virgem, envelhecido a curto e a longos prazos serão investigadas seguindo uma técnica de processamento digital de imagens recentemente desenvolvida, que permite a quantificação de importantes variáveis como fração de área, distribuição espacial e por tamanho dos diferentes constituintes do ligante. Adicionalmente, ensaios de caracterização reológica dos ligantes serão realizados para a determinação do seu grau de desempenho, módulo de cisalhamento dinâmico, ângulo de fase e características de resistência ao dano por deformação permanente e trincamento, a partir dos ensaios de Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR) e Linear Amplitude Sweep (LAS), respectivamente. As propriedades reológicas e microestruturais dos ligantes nos estados virgem e envelhecido serão comparadas para a identificação de correlações entre elas. Espera-se que as avaliações microestruturais de ligantes asfálticos realizadas neste estudo possam facilitar o entendimento aprofundado sobre o comportamento macroscópico destes materiais. Adicionalmente, esta pesquisa é complementar a outro esforço amplo, multidisciplinar e interinstitucional sobre a caracterização experimental em multiescala de materiais e misturas asfálticas, que pretende identificar correlações entre propriedades dos materiais medidas em diferentes escalas e facilitar a seleção otimizada de materiais asfálticos e seus modificadores. Acredita-se que este estudo amplo contribuirá eventualmente para o desenvolvimento de um novo método de classificação de ligantes brasileiros por desempenho, já que este desenvolvimento depende da identificação de propriedades dos materiais e de seus limites aceitáveis que resultem em misturas resistentes às ações do tráfego e de agentes ambientais.

Este trabalho avaliou os efeitos de três produtos, um comercial (AR 5) e dois alternativos (resíduo de óleo de cozinha e óleo de mamona), no processo de rejuvenescimento de ligantes asfálticos. As análises foram realizadas em escalas macroscópica e microscópica, incluindo caracterizações químicas, de morfologia superficial e reológicas de dois ligantes nos estados virgem, envelhecido e rejuvenescido. Para identificar as alterações nas composições químicas, foram realizados os ensaios químicos SARA, Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier, Cromatografia de Permeação em Gel e Ressonância Magnética Nuclear. Um Microscópio de Força Atômica foi empregado para identificar alterações microestruturais nos constituintes das amostras. Para tal, um procedimento de quantificação destes elementos foi desenvolvido a partir de uma técnica de processamento digital de imagens, que avaliou informações como as distribuições espacial e por tamanho das diferentes frações dos ligantes. Um Reômetro de Cisalhamento Dinâmico foi utilizado para a determinação de características reológicas dos materiais. A adição de rejuvenescedores aos ligantes envelhecidos geralmente promoveu a recuperação de características a níveis semelhantes aos dos correspondentes ligantes virgens. Também foi demonstrado que existem fortes correlações entre propriedades e características determinadas nos ensaios, o que indica que a integração de análises químicas, reológicas e de caracterização microestrutural dos ligantes pode fornecer informações cruciais sobre os seus mecanismos de envelhecimento e rejuvenescimento.

Conventional hot mix asphalt (HMA) is produced by heating the aggregate and the asphalt binder to elevated temperatures that are typically in the range of 150C to 160C. These temperatures ensure that the viscosity of the asphalt binder is low enough to effectively coat the aggregate particles. During the past decade, warm mix asphalt (WMA) has been introduced to reduce the mixing temperatures by approximately 30C compared to HMA. Workability at these reduced temperatures is typically achieved by the use of chemical additives in the asphalt binder or by foaming the asphalt binder using small percentages of water. The use of WMA is associated with advantages such as reduced emissions during mixture production, extended paving season and reduced aging in the asphalt binder. In case of the WMA and the HMA, one of the important physical properties that dictates the quality of coating is the surface tension of the asphalt binder at mixing temperatures. In this study, the surface tension of ddifferent liquid asphalt binders was measured at typical mixing temperatures. The effect of binder type, temperature, and chemical additives used to produce WMA on the surface tension of the binder was evaluated. Three different binders with and without three different chemical additives were used in this study. The dynamic surface tension was measured using four different rates of surface formation and at several different temperatures within the range of 140C and 170C. Results show that the surface tension of asphalt binder depends on the rate of surface formation, temperature and source of the asphalt binder. Dynamic surface tension of asphalt binders suggests that asphalt binders behave similar to surfactants. The addition of chemical warm mix additives did not significantly reduce the surface tension of the binder compared to the control.

Conventional hot mix asphalt (HMA) is produced by heating the aggregate and the asphalt binder to elevated temperatures that are typically in the range of 150C to 160C. These temperatures ensure that the viscosity of the asphalt binder is low enough to effectively coat the aggregate particles. During the past decade, warm mix asphalt (WMA) has been introduced to reduce the mixing temperatures by approximately 30C compared to HMA. Workability at these reduced temperatures is typically achieved by the use of chemical additives in the asphalt binder or by foaming the asphalt binder using small percentages of water. The use of WMA is associated with advantages such as reduced emissions during mixture production, extended paving season and reduced aging in the asphalt binder. In case of the WMA and the HMA, one of the important physical properties that dictates the quality of coating is the surface tension of the asphalt binder at mixing temperatures. In this study, the surface tension of ddifferent liquid asphalt binders was measured at typical mixing temperatures. The effect of binder type, temperature, and chemical additives used to produce WMA on the surface tension of the binder was evaluated. Three different binders with and without three different chemical additives were used in this study. The dynamic surface tension was measured using four different rates of surface formation and at several different temperatures within the range of 140C and 170C. Results show that the surface tension of asphalt binder depends on the rate of surface formation, temperature and source of the asphalt binder. Dynamic surface tension of asphalt binders suggests that asphalt binders behave similar to surfactants. The addition of chemical warm mix additives did not significantly reduce the surface tension of the binder compared to the control.

É premissa básica de qualquer projeto de engenharia o conhecimento dos materiais envolvidos e do substrato no qual a obra será assentada. Em algumas obras da Engenharia Civil o solo é tomado como material de construção de aterros, taludes, estruturas de contenção, camadas de pavimentação etc., e em outras como camada de suporte de estruturas como edificações, barragens e pavimentos. No primeiro grupo o solo é estabilizado através de uma ou mais técnicas (a mais comum é a estabilização mecânica - compactação) e no segundo mantém sua estrutura natural. É indiscutível a importância das rodovias, portos e barragens para a sociedade moderna, todavia, é inegável o impacto ambiental causado por tais empreendimentos. O conceito de empreendimento sustentável (entenda-se aqui obras civis), devolve ao meio ambiente todo ou parte dos recursos que processou e garante uma boa qualidade de vida as populações que nele atuam ou que vivam nas imediações ou nas áreas afetadas pelo projeto. Neste contexto de redução da disponibilidade de materiais naturais, aliado às novas exigências/limitações das obras de engenharia é imperativo que o meio universitário (pesquisadores e docentes) estejam atentos a isto, focando suas atividades de pesquisa de forma a contribuir com o avanço da ciência, com a prática de engenheiros qualificados para o momento atual e futuro.

Os métodos de dimensionamento de pavimentos asfálticos mais empregados no Brasil foram desenvolvidos com pesada base empírica. Tais metodologias fundamentadas na observação de campo de desempenho de trechos experimentais possibilitaram importantes descobertas no meio rodoviário. No entanto, são métodos desenvolvidos a mais de 15 anos, alguns datados da década de 1960.Atualmente, projetistas de infraestrutura viária são compelidos, após o dimensionamento estrutural das vias pelos métodos recomendados pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT) e pelo Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem do RS (DAER), a proceder verificações adicionais a fim de certificar-se quanto à previsão de vida útil dos pavimentos frente a distintos mecanismos de ruptura que não são adequadamente considerados nas metodologias tradicionais. Para tanto, há a necessidade de emprego da mecânica de pavimentos, uma ferramenta capaz de fazer análise tensional e de deformabilidade dos pavimentos frente à ação de diferentes configurações de eixos e cargas previstos para o horizonte de projeto. Nesta fase, o emprego de softwares fundamentados em elementos finitos ou na teoria elástica de camadas facilita o desenvolvimento do projeto estrutural de pavimentos asfálticos. Recentemente, a Universidade de São Paulo (USP), conjuntamente com a Universidade de Minessota (EUA), financiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), desenvolveram um software específico de solicitações em pavimentos asfálticos, chamado MnLayer. Como este programa encontra-se em fase final de testes, esta pesquisa fará uma comparação entre os resultados de solicitações geradas pelo MnLayer e àquelas obtidas pelo software mais difundido no meio rodoviário, o ELSYM 5, colaborando, de maneira efetiva, par ao desenvolvimento desta importante ferramenta de dimensionamento de pavimentos asfálticos.

A crise energética mundial tem conduzido a humanidade à busca cada vez maior de fontes de energias renováveis, que se apresentam como quase inesgotáveis como a biomassa, além de apresentarem inúmeras vantagens em relação às energias sujas (nuclear, carvão mineral e petróleo), como: assegurar a sustentabilidade da geração de energia em longo prazo; reduzir as emissões atmosféricas de poluentes; criar novas oportunidades de empregos; e diminuir o desmatamento de nossas florestas. Uma dessas fontes é a casca de arroz, cereal produzido em grande quantidade, cujo resíduo após a queima pode ser utilizado em substituição parcial do cimento no concreto. Assim, a utilização da cinza de casca de arroz no concreto apresenta-se como uma resposta positiva ao questionamento a respeito do que se fazer com esse resíduo agrícola. A sua utilização se justifica por razões de ordem tecnológica, econômica e ecológica. Um dos obstáculos ao incremento na utilização da cinza de casca de arroz deve-se a coloração escura final do concreto. O projeto proposto tem por objetivo investigar a influência do período de cura na retração hidráulica e na penetração de cloretos após a retração de concretos compostos com cinza de casca de arroz obtida por queima controlada, em leito fluidizado, submetida a tratamento térmico e moída posteriormente em moinho de bolas, apresentando cor clara. Investigar-se-á a resistividade elétrica e a condutividade elétrica da solução dos poros, uma vez que, quando despassivada a velocidade da corrosão do aço no concreto é muito dependente da resistividade elétrica ou, por outro lado, da condutividade iônica do eletrólito (fase líquida do concreto). Em pasta serão realizados ensaios de caracterização da sua microestrutura: serão realizados os ensaios de MEV, DRX, TG, água combinada, porosimetria de mercúrio e condutividade elétrica da solução dos poros.

O projeto Minibaja consiste basicamente da construção de um carro protótipo de carroceria gaiola e participação de uma competição anual realizada em São Paulo. Além de um enduro, diversos itens são examinados para construir a pontuação final: avaliação de segurança, aceleração, shalon, velocidade, rampo, tração, avaliações estáticas e relatório de custos.