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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81211| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Caracterização viscoelástica linear de misturas asfálticas por meio de ensaios ultrassônicos |
| Autor(es): | Rabelo, Keila Rodrigues |
| Orientador: | Soares, Jorge Barbosa |
| Coorientador: | Babadopulos, Lucas Feitosa de Albuquerque Lima |
| Palavras-chave em português: | Ensaios não destrutivos;Módulo dinâmico;Coeficiente de Poisson;Equação da Onda;Ensaios ultrassônicos |
| Palavras-chave em inglês: | Non-destructive testing;Dynamic module;Poisson's ratio;Wave Equation;Ultrasonic tests |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE TRANSPORTES |
| Data do documento: | 2022 |
| Citação: | RABELO, Keila Rodrigues. Caracterização viscoelástica linear de misturas asfálticas por meio de ensaios ultrassônicos. 2022. 80 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
| Resumo: | Com a evolução da engenharia de pavimentos para métodos cada vez mais mecanicistas de dimensionamento, ensaios não destrutivos de caracterização de propriedades relacionadas ao desempenho serão necessários para o controle e a avaliação de misturas asfálticas em campo. Nesta dissertação, foram aplicados ensaios ultrassônicos em misturas asfálticas com o objetivo de caracterizar o comportamento viscoelástico linear, por meio dos parâmetros conhecidos como módulo dinâmico e coeficiente de Poisson. Os ensaios com pulsos ultrassônicos produzem ondas mecânicas que se propagam em amostras de geometria conhecida. Mede-se o tempo de voo dessas ondas, para cálculo da velocidade das ondas. Para um dado tipo de onda e materiais elásticos lineares isotrópicos, a velocidade depende apenas da massa específica, do módulo de elasticidade e do coeficiente de Poisson (Equação da Onda). Conhecendo-se o valor da massa específica e as velocidades calculadas das ondas, tem-se uma equação em função do módulo e do coeficiente de Poisson, com essas duas variáveis dependentes entre si. Tal equação pode ser adaptada para materiais viscoelásticos lineares isotrópicos, com a principal diferença sendo a influência de valores de ângulo de fase na atenuação das ondas. Tipicamente, os ensaios são realizados com transdutores de ondas de compressão (ondas P), e se adotam valores fixos de coeficiente de Poisson para estimar um valor aproximado de módulo (primeira análise). Alternativamente, deve-se produzir uma segunda equação, por meio de medidas com outro tipo de onda, como a de tempo de voo de ondas de cisalhamento (ondas S), de maneira a se determinar o módulo e o coeficiente de Poisson simultaneamente (segunda análise). Os resultados foram sistematicamente validados com aqueles obtidos por meio do ensaio clássico de módulo complexo (DNIT, 2019), cujo valor absoluto é representado por |E*|, calibrados utilizando o modelo reológico 2S2P1D. Foi realizada uma análise de sensibilidade dos parâmetros reológicos requeridos da Equação da Onda, verificando os resultados de |E*|. Foram assumidas hipóteses simplificadoras, que envolvem considerar o ângulo de fase nulo e o valor de coeficiente de Poisson constante e adotado por hipótese (valores de 0,25 a 0,40), que resultaram em erros satisfatórios, considerando as variações de temperatura (28,6oC, 8,3oC e 0,7oC) e a frequência investigada (54kHz). No segundo tipo de análise, estudou-se a obtenção de parâmetros reológicos da mistura, a partir de ensaios de propagação de ondas de Compressão e de Cisalhamento simultaneamente. Observou-se que o tempo de propagação da onda S, desde que determinado adotando-se o valor de tempo de voo até a segunda perturbação, é determinante no valor do coeficiente de Poisson. O processo adotado resultou em erros aceitáveis, pois permite a obtenção do |E*|, sem a necessidade de adoção de valores fixos e não verificados de coeficiente de Poisson como na primeira análise. Este trabalho contribuiu ao apresentar estratégias de caracterização não-destrutiva de misturas asfálticas que podem ser adaptadas para controle tecnológico e avaliações em campo. Espera-se que com a adoção de métodos cada vez mais mecanicistas se possa evoluir o controle para não apenas avaliações de composição, mas medidas relacionadas ao desempenho, como é o caso do módulo dinâmico de misturas asfálticas. |
| Abstract: | With the evolution of pavement engineering towards increasingly mechanistic methods of design, non-destructive tests to characterize properties related to performance will be necessary to control the evaluation of asphalt mixtures in the field. In this dissertation, ultrasonic tests were applied to asphalt mixtures with the objective of characterizing the linear viscoelastic behavior, through the parameters known as dynamic modulus and Poisson's ratio. Ultrasonics velocity pulse tests produce mechanical waves that propagate in samples of known geometry. The waves’ flight time is measured to calculate their speed. For a given type of wave and isotropic linear elastic materials, the velocity depends only on the specific gravity, modulus of elasticity and Poisson's ratio (Wave Equation). Knowing the specific gravity value and the calculated waves' velocities, we have an equation as a function of the modulus and the Poisson's ratio, with these two variables dependent on each other. Such an equation can be adapted for isotropic linear viscoelastic materials, with the main difference being the influence of phase angle values on wave attenuation. Typically, tests are performed with compression wave transducers (P waves), and fixed values of Poisson's ratio are adopted to estimate an approximate value of modulus (first analysis). Alternatively, a second equation must be produced, by means of measurements with another type of wave, such as the time of flight of shear waves (S waves), in order to simultaneously determine the modulus and Poisson's ratio (second analysis). The results were systematically validated with those obtained from the classic complex module test (DNIT, 2019), whose absolute value is represented by |E*|, calibrated using the 2S2P1D rheological model. A sensitivity analysis of the required rheological parameters of the Wave Equation was performed, verifying the results of |E*|. Simplifying hypotheses were assumed, which involve considering the null phase angle and the Poisson ratio constant value and adopted by the hypothesis (values from 0.25 to 0.40), which resulted in satisfactory errors, considering variations of temperature (28.6oC, 8.3oC and 0.7oC) and the investigated frequency (54kHz). In the second analysis, it was studied the obtaining of rheological parameters of mixing, from tests of propagation of waves of Compression and Shear simultaneously. It was observed that the propagation time of the S wave, as long as it is properly determined (adopting the value of time of flight until the second perturbation) is decisive in the value of Poisson's ratio. The process adopted resulted in acceptable errors, allowing to obtain the |E*| without the need to adopt fixed and unverified values of Poisson's ratio, as in the first analysis. This work contributed by presenting strategies for non-destructive characterization of asphalt mixtures that can be adapted for technological control and field evaluations. It is expected that with the adoption of increasingly mechanistic methods, the control can evolve to evaluate composition, provide measures directly related to performance, as the dynamic modulus of asphalt mixtures. |
| Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81211 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/5773201159184878 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-2940-6309 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/9212256013670303 |
| ORCID do Coorientador: | https://orcid.org/0000-0002-9250-2635 |
| Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/4032413277446483 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DET - Dissertações defendidas na UFC |
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