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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33043| Título: | Análise do desempenho à fadiga de ligantes e misturas asfálticas densas em função da origem e da modificação por polímero |
| Título(s) alternativo(s): | Analysis of the fatigue performance of asphalt binders and dense-graded asphalt mixtures depending on the crude source and the polymeric modification type |
| Autor(es): | Raffler, Andréia |
| Orientador(es): | Domingos, Matheus David Inocente |
| Palavras-chave: | Pavimentos de asfalto - Fadiga Concreto asfáltico Asfalto Copolímeros Misturas com emulsão asfáltica Resistência de materiais - Testes Deformações e tensões Pavements, Asphalt - Fadigue Asphalt concrete Asphalt Copolymers Asphalt emulsion mixtures Strength of materials - Testing Strains and stresses |
| Data do documento: | 26-Set-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | RAFFLER, Andréia. Análise do desempenho à fadiga de ligantes e misturas asfálticas densas em função da origem e da modificação por polímero. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | Os pavimentos brasileiros têm apresentado rupturas precoces quando aplicados em campo, sobretudo por fadiga e deformação permanente, e isto pode ser parcialmente atribuído aos métodos inadequados de dimensionamento. Mesmo diante dos avanços na engenharia rodoviária brasileira com o desenvolvimento do novo Método de Dimensionamento de Pavimentos Asfálticos (MEDINA), ainda existem carências de pesquisas nacionais que correlacionam o protocolo de ensaio do MEDINA para fadiga em misturas asfálticas às caracterizações reológicas de ligantes asfálticos à fadiga. Neste sentido, o objetivo geral do presente trabalho consiste na análise da suscetibilidade de ligantes e misturas asfálticas altamente modificados por polímero (HiMA) e modificados pelo copolímero de estirenobutadieno-estireno (SBS), considerando o mecanismo de ruptura por fadiga e materiais nacionais e importados da Rússia e da Colômbia. As misturas asfálticas foram enquadradas em uma granulometria densa definida pela Faixa “C” do DNIT, e seu processo de dosagem foi estabelecido pelo método SUPERPAVE. Foi selecionado um volume de vazios de 4% após 100 giros no Compactador Giratório SUPERPAVE para todas as formulações. Dentre os ensaios mecânicos, é possível citar os seguintes: resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência, IDEAL-CT e fadiga por compressão diametral. Em termos dos ligantes asfálticos, os protocolos dos ensaios de Varredura de Amplitude Linear (LAS) e de carregamento em regime oscilatório para construção das curvas mestre – ambos conduzidos em um Reômetro de Cisalhamento Dinâmico (DSR) – foram considerados. Os materiais foram ordenados quanto à sua resistência à fadiga e, para fins de verificação da capacidade de os parâmetros do CAP refletirem os desempenhos das misturas asfálticas correspondentes, foram obtidas correlações lineares entre tais parâmetros. O CAP puro de origem colombiana (CAP 60-70 CO) teve um desempenho superior ao dos CAPs nacionais puros e modificados por SBS, o que pode ser atribuído à composição química diferenciada deste material. A formulação de origem russa (AMP 65/90 RU) registrou um desempenho muito superior aos dos outros ligantes asfálticos, o que indica uma boa resistência deste material à fadiga no pavimento de campo. Além da formulação russa, o CAP nacional altamente modificado por polímero (HiMA BR) também mostrou resultados promissores nos ensaios de fadiga e em ambas as escalas do CAP e da mistura asfáltica. Em linhas gerais, os parâmetros Glower-Rowe (G-R) e Δtc registraram aplicabilidade limitada neste trabalho porque suas correlações com os parâmetros de fadiga das misturas asfálticas seguiram tendências opostas às reportadas na literatura. Fatores como o nível de envelhecimento do CAP e os tipos de ensaio feitos no trabalho podem justificar tais constatações. |
| Abstract: | Brazilian asphalt pavements have been shown premature failure in the field, especially by fatigue cracking and rutting. This may be explained by factors such as superseded design methods. Despite the advances in Brazilian Highway Engineering with the advent of the new flexible pavement design method (MEDINA, in Portuguese), there are deficiencies in terms of publications that correlated the MEDINA fatigue mixture test protocol with the rheological tests for fatigue characterization of asphalt binders. In this manner, the general objective of the present study is to analyze the susceptibility of highly-modified asphalt binders and mixtures (HiMA) and the ones modified with the styrene-butadiene-styrene (SBS) to fatigue. In addition to Brazilian binders, materials from Russia and Colombia were also included in the investigation. The asphalt mixtures were fitted to a dense-graded curve labeled as “Band C” according to the National Department of Transport Infrastructure (DNIT, in Portuguese), and their design process followed the SUPERPAVE mixture design criterion. A fixed air voids content of 4% after 100 gyrations in the SUPERPAVE Gyratory Compactor was set to all formulations. The mechanical tests included splitting tensile strength, resilient modulus, IDEAL-CT and indirect tensile test for fatigue. The binder tests included the Linear Amplitude Sweep (LAS) test protocol and oscillatory shear test for the construction of master curves – both of them carried out in a Dynamic Shear Rheometer (DSR). The binders and mixtures were ranked according to their fatigue resistances, and linear correlations were constructed to analyze the feasibility of binder parameters in estimating the susceptibility of their corresponding mixtures to fatigue. The Colombian unmodified binder (AC 60-70 CO) showed a superior performance when compared with the Brazilian unmodified and SBS-modified binders, and this might be explained by the particular chemical composition of this material. The Russian SBS-modified binder (AMP 65/90 RU) provided a much better fatigue performance in comparison to the other studied binders, which suggests a good field performance of this material in the pavement. In addition to the Russian formulation, the Brazilian highly-modified binder (HiMA BR) also showed promising results in the fatigue tests and in both mixture and binder scales. In general, the Glower-Rowe (G-R) and Δtc parameters showed a limited applicability in this study because their correlations with the mixture fatigue parameters showed opposite trends, in comparison with previously published studies. Factors such as the aging level and the tests performed in the study may justify such conclusions. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33043 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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