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Title: Estudo do "fator Healing" em misturas asfálticas modificadas por polímeros utilizando o modelo S-VECD
Other Titles: Estudo do "fator Healing" em misturas asfálticas modificadas por polímeros utilizando o modelo S-VECD
???metadata.dc.creator???: GUEDES, Leonardo Rodrigues.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: RODRIGUES, John Kennedy Guedes.
???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: PATRÍCIO, Jonny Dantas.
???metadata.dc.contributor.referee1???: LUCENA, Adriano Elísio de Figueiredo Lopes.
???metadata.dc.contributor.referee2???: FAXINA, Adalberto Leandro.
???metadata.dc.contributor.referee3???: FABBRI, Glauco Túlio Pessa.
Keywords: Reologia;Ácido Polifosfórico;Performance mecânica;Terpolímero de Etileno;Rheology;Polyphosphoric Acid;Mechanical Performance;Ethylene Terpolymer
Issue Date: 23-Feb-2024
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: GUEDES, Leonardo Rodrigues. Estudo do "fator Healing" em misturas asfálticas modificadas por polímeros utilizando o modelo S-VECD. 2024 190 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024.
???metadata.dc.description.resumo???: O colapso de revestimentos asfálticos, causada pelo trincamento por fadiga, envolve a formação de microfissuras com propriedades não lineares. Originado das cargas repetidas de veículos e influenciado pelo envelhecimento e pela temperatura, esse fenômeno pode levar à falha estrutural do revestimento. Para a avaliação de materiais asfálticos, é crucial compreender a fadiga e o processo de "healing", ou seja, processo de auto regeneração do revestimento asfáltico quando não submetido a carregamentos. Pesquisas recentes vêm utilizando o ensaio de fadiga à tração direta aplicado ao modelo viscoelástico de dano contínuo simplificado (S-VECD) para compreender esses fenômenos. Este trabalho teve como objetivo analisar o dano por fadiga em misturas asfálticas modificadas com a adição de polímeros, a partir de resultados de ensaios de fadiga à tração direta utilizando o modelo S VECD, bem como a análise do fenômeno do <Healing= na vida de fadiga das misturas asfálticas estudadas. Foram analisados três tipos de misturas asfálticas: uma com ligante asfáltico convencional (CAP 50/70), uma modificada por polímero estireno-butadieno-estireno (SBS) e uma modificada proposta com a composição de 97,75% de CAP 50/70 + 1,8% de Etileno Metil Acrilato e Glicidil Metacrilato (EMA-GMA) + 0,3% de Polietileno tereftalato (PET) + 0,15% de Ácido Polifosfórico (PPA116%). Foram realizados ensaios para estimar as propriedades físicas e reológicas dos ligantes asfálticos, bem como os efeitos da fadiga por meio do teste LAS (Linear Amplitude Sweep), com aplicação do modelo S-VECD. Foram mensuradas as propriedades mecânicas a partir dos ensaios de resistência à tração, módulo de resiliência, fadiga com tração indireta por compressão diametral, dano por umidade induzida e deformação permanente FN. O comportamento linear viscoelástico (LVE) foi caracterizado com base no ensaio de módulo dinâmico, enquanto o desempenho à fadiga foi estudado por meio do ensaio de tração direta uniaxial, com a aplicação do modelo S-VECD e o <Fator Healing= foi estudado com a aplicação de períodos de repouso ao ensaio de tração direta uniaxial com uso do modelo S-VECD. Os resultados do teste LAS indicaram que o ligante modificado proposto estudado apresentou desempenho superior ao convencional, em termos de fadiga, sendo classificado como intermediário de acordo com o fator de fadiga do ligante (FFL). As misturas com ligantes modificados por polímeros indicaram uma tendência de desempenho mecânico. No ensaio de tração direta, com base no critério de falha GR, as misturas modificadas apresentaram um desempenho superior em termos de fadiga. Com base no critério de falha DR e na capacidade de dano de Sapp, a mistura com polímeros proposta foi classificada com um desempenho melhor em relação à fadiga. Portanto, a utilização de ligantes modificados por polímeros resultou em misturas asfálticas com um desempenho superior no que se refere ao dano por fadiga. O processo de healing, baseado na taxa de regeneração (%Hs), indicou uma regeneração mais eficaz na mistura com SBS, enquanto as misturas com ligante modificado proposto e o ligante base apresentaram respostas semelhantes. Em relação ao ganho de vida em fadiga (Nf), todas as misturas estudadas mostraram uma duplicação no tempo de vida de fadiga.O conhecimento do fator <healing= a partir de observações analíticas sobre os resultados de ensaios mecânicos pode conduzir a curvas fadiga mais realísticas com as condições inerentes ao que acontece realmente <in situ=, sendo, portanto, crucial para estimativa da vida útil de revestimentos asfálticos.
Abstract: The delamination of asphalt coatings, caused by fatigue cracking, involves the formation of microcracks with nonlinear properties. Originating from repeated vehicle loads and influenced by aging and temperature, this phenomenon can lead to structural failure of the coating. For the evaluation of asphalt materials, it is crucial to understand fatigue and the "healing" process, i.e., the self-regeneration process of the asphalt coating when not subjected to loadings. Recent research has been using direct tension fatigue testing applied to the simplified continuous viscoelastic damage model (S-VECD) to understand these phenomena. This study aimed to analyze fatigue damage in polymer-modified asphalt mixtures, based on direct tension fatigue test results using the S-VECD model, as well as the analysis of the "Healing" phenomenon in the fatigue life of the studied asphalt mixtures. Three types of asphalt mixtures were analyzed: one with conventional asphalt binder (CAP 50/70), one modified by styrene-butadiene-styrene (SBS) polymer, and one proposed modification with a composition of 97.35% CAP 50/70 + 1.8% Ethylene Methyl Acrylate and Glycidyl Methacrylate (EMA-GMA) + 0.3% Polyethylene terephthalate (PET) + 0.15% Polyphosphoric Acid (PPA116%). Tests were conducted to estimate the physical and rheological properties of asphalt binders, as well as the effects of fatigue through the Linear Amplitude Sweep (LAS) test, applying the S-VECD model. Mechanical properties were measured from tensile strength tests, resilience modulus, fatigue with indirect tension by diametrical compression, moisture-induced damage, and permanent deformation FN. The linear viscoelastic behavior (LVE) was characterized based on the dynamic modulus test, while fatigue performance was studied through uniaxial direct tension testing, using the S-VECD model, and the "Healing Factor" was studied by applying rest periods to the uniaxial direct tension test using the S-VECD model. LAS test results indicated that the proposed modified binder studied showed superior performance compared to the conventional one, in terms of fatigue, being classified as intermediate according to the binder fatigue factor (FFL). Mixtures with polymer-modified binders indicated a trend of mechanical performance improvement. In the direct tension test, based on the GR failure criterion, modified mixtures showed superior fatigue performance. Based on the DR failure criterion and Sapp damage capacity, the proposed polymer mixture was classified as having better fatigue performance. Therefore, the use of polymer-modified binders resulted in asphalt mixtures with superior performance regarding fatigue damage. The healing process, based on the regeneration rate (%Hs), indicated more effective regeneration in the SBS mixture, while mixtures with proposed modified binder and base binder showed similar responses. Regarding the fatigue life gain (Nf), all studied mixtures showed a doubling in fatigue life. Knowledge of the "healing" factor from analytical observations of mechanical test results can lead to more realistic fatigue curves with conditions inherent to what actually happens "in situ," being crucial for estimating the service life of asphalt coatings.
Keywords: Reologia
Ácido Polifosfórico
Performance mecânica
Terpolímero de Etileno
Rheology
Polyphosphoric Acid
Mechanical Performance
Ethylene Terpolymer
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Civil e Ambiental
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36732
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