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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/51476| Type: | Dissertação |
| Title: | Efeito dos períodos de repouso no ensaio de fadiga em misturas asfálticas e em ligantes |
| Authors: | Oliveira, Letícia Sousa de |
| Advisor: | Soares, Jorge Barbosa |
| Co-advisor: | Babadopulos, Lucas Feitosa de Albuquerque Lima |
| Keywords: | Transportes;Pavimentos - Fadiga;Loss of stiffness;Rest periods;Healing;Reversible phenomena |
| Issue Date: | 2019 |
| Citation: | OLIVEIRA, Letícia Sousa de. Efeito dos períodos de repouso no ensaio de fadiga em misturas asfálticas e em ligantes. 2019. 154 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019. |
| Abstract in Brazilian Portuguese: | A repetição do tráfego nos pavimentos pode levar ao dano por fadiga na mistura asfáltica que compõe a camada de revestimento. A fadiga é avaliada em laboratório por meio de ensaios cíclicos contínuos. Enquanto isso, em campo, o carregamento é intermitente. No ensaio de laboratório, observa-se a perda de rigidez ao longo do ensaio e a quantidade requerida de ciclos para provocar a falha por fadiga. Devido à intermitência do carregamento em campo, um estudo mais aprofundado do efeito dos períodos de repouso (Rest Periods – RPs) sobre a rigidez é importante. Ademais, devido à expectativa de que o repouso possa provocar uma auto-cicatrização de microtrincas (fenômeno chamado na literatura de healing), também torna relevante uma investigação sobre o efeito dos RPs na vida de fadiga. O objetivo do trabalho foi estudar a influência dos RPs sobre a vida de fadiga demonstrando a relação entre as propriedades de danos nas escalas do ligante e da respectiva mistura. Os materiais utilizados na pesquisa foram dois agregados de origem granítica, cinza pesada, CAPs 50/70 provenientes da Petrobras/Lubnor de duas coletas diferentes e um CAP 50/70 proveniente da REFAP. A caracterização de rigidez foi realizada por meio do ensaio de módulo complexo (E*) por compressão axial para as misturas e do ensaio de módulo de cisalhamento (G*) complexo por torção para os ligantes. Os ensaios de fadiga foram realizados a temperatura de 19ºC e com repetições em diferentes amplitudes de deformação. Também foram realizados, nos mesmos materiais e mesmas condições de temperatura e de amplitude de deformação os ensaios de fadiga com introdução de 5 períodos de repouso de 4h. Para a modelagem viscoelástica linear (VEL) foi utilizado o modelo 2S2P1D (2 springs, 2 parabolic elements and 1 linear dashpot), com 7 constantes, e a equação WLF (Williams-Landel-Ferry), com 2 constantes independentes, para a representação do Princípio da Superposição Tempo-Temperatura (PSTT). O modelo 2S2P1D, associado à equação WLF, se mostrou satisfatório para a modelagem das misturas e dos ligantes. Das 9 constantes dos modelos ajustados ao G* de ligantes, 6 puderam ser mantidas para as suas respectivas misturas, todas ligadas a propriedades dependentes do tempo, demonstrando que o comportamento viscoelástico da mistura é herdado do ligante asfáltico e pode ser descrito por uma transformação conhecida na literatura como SHStS. Através da utilização dessas metodologias foi possível relacionar o comportamento VEL da mistura com o comportamento reológico do ligante que a compõe. O dano por fadiga nas misturas se mostrou diretamente relacionado ao dano ocorrido nos ligantes correspondentes. Obteve-se a relação entre os efeitos dos RPs em ambas as escalas investigadas. Há diferenças em uma mesma escala no comportamento quanto à fadiga com e sem RPs e apesar de se observar uma recuperação do módulo durante os períodos de repouso, esta recuperação não se reflete na quantidade de repetições até a falha por fadiga (Nf), que não se alterou significativamente com o repouso. Conclui-se que a recuperação do módulo deve estar relacionada a outros efeitos (de fenômenos reversíveis), não a auto-cicatrização. |
| Abstract: | Traffic loading repetition can lead to fatigue damage in the asphalt mixtures used in pavement surface courses. Fatigue is evaluated in the laboratory through continuous cyclic tests. Meanwhile, in the field, loading is intermittent. In the laboratory test, the loss of stiffness throughout the test and the required amount of cycles to cause fatigue failure is observed. Different phenomena can cause loss of stiffness throughout loading and recovery over rest. Due to intermittent field loading, further study of the effect of rest periods (RPs) on stiffness is important. In addition, due to the expectation that rest may lead to self-healing of microcracks (a phenomenon designated as healing in the literature), it also makes relevant an investigation into the effect of RPs on fatigue life. The aim of this work is to contribute to the study of the fatigue cracking phenomenon in asphalt mixtures by evaluating the effect of RPs on the scales of the binder and the respective complete asphalt mixture. Materials at both scales will be submitted to fatigue tests with the same PRs. The materials used in the research are two granitic aggregates, fly ash, two asphalt cements (AC) 50/70 from Petrobras/LUBNOR and an AC 50/70 from Petrobras/REFAP. The characterization of the rigidity was performed using the axial compression dynamic modulus for the mixtures (E*) and the twisted complex shear modulus test for the binders (G*). Fatigue tests were performed at 19ºC and with repetitions at different strain ranges. In the same materials and under the same conditions of temperature and strain, the fatigue tests with 5 RPs of 4h were introduced. For the linear viscoelastic modeling (LVE) we used the 2S2P1D model (2 springs, 2 parabolic elements and 1 linear dashpot), with 7 constants, and the WLF (Williams-Landel-Ferry) equation, with 2 independent constants, for the representation. of the Time-Temperature Superposition Principle (TTSP). The 2S2P1D model, associated with the WLF equation, was satisfactory for the modeling of mixtures and binders. Out of the 9 fitted model constants values for binders, 6 could be kept for their respective mixtures, all linked to time-dependent properties, demonstrating that the viscoelastic behavior of the mixture is inherited from the asphalt binder and can be described by method known in the literature as SHStS transformation. Through the use of those methodologies, it was possible to relate the LVE behavior of the mixture with the rheological behavior of the its binder. Fatigue damage in the mixtures was directly related to damage in the corresponding binders. The relationship between the effects of the RPs in both investigated scales was investigated. There are differences in the material behavior regarding fatigue with and without RPs and although there is a recovery of the modulus during rest periods, this recovery is not observed in terms of an increase in the number of cycles at failure (Nf) for the tests with rest, which did not change significantly with rest. It is concluded that the modulus recovery must be related to other effects (reversible phenomena), not to healing. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/51476 |
| Appears in Collections: | DET - Dissertações defendidas na UFC |
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