Aplicação de parâmetro de resistência à fadiga para ligantes asfálticos baseado na mecânica da fratura elástico-linear

Daniela Corassa Garcia, Adalberto Leandro Faxina, Edson Denner Leonel

Resumo


Ensaios e parâmetros de fadiga para ligantes asfálticos foram desenvolvidos como alternativas ao parâmetro G*.sind, mas também apresentam limitações. Estudos recentes indicaram que o índice de tolerância ao dano por fadiga (af) do ensaio Linear Amplitude Sweep (LAS) se mostrou ineficiente para caracterizar alguns asfaltos modificados. Uma abordagem baseada na Mecânica da Fratura Elástico-Linear (MFEL) se mostrou efetiva para analisar os dados do ensaio LAS, inclusive nos casos em que não foi possível determinar o índice af. Neste trabalho, o parâmetro de tolerância à fadiga baseado na MFEL (aMFEL) foi avaliado quanto à aplicabilidade e representação do comportamento à fadiga. Os índices aMFEL, afe FFL (fator de fadiga do ligante) foram comparados quanto à aplicabilidade em ensaios realizados com seis ligantes asfálticos (dois puros e quatro modificados) em três temperaturas. O índice aMFELpôde ser obtido em um maior número de casos que o índice af, indicando maior aplicabilidade do índice baseado na MFEL em relação ao índice af. O FFL apresentou a maior aplicabilidade dentre os três índices analisados. O aMFEL apresentou boa correlação com o afe com o FFL, porém o aMFEL e o af não apresentaram correlação significativa com o parâmetro Np20do ensaio Time Sweep (TS). Dentre os índices aMFEL, af e FFL, o FFL foi o que apresentou maior correlação com o Np20.


Palavras-chave


Ensaio LAS. Mecânica da fratura. Mecânica do contínuo. Tolerância à fadiga. Resistência à fadiga. Asfaltos modificados.

Texto completo:

PDF

Referências


AASHTO (2014) Standard method of test for estimating damage tolerance of asphalt binders using the Linear Amplitude Sweep, AASHTO TP 101-14, Washington, DC.

Anderson, D. A. e T. W. Kennedy (1993) Development of SHRP binder specification (with discussion). Association of Asphalt Paving Technologists, v. 62, p. 481–507.

Anderson, D. A.; D. W. Christensen; H. U. Bahia; R. Dongre; M. G. Sharma; C. E. Antle e J. Button (1994) Binder Characterization and Evaluation Volume 3 : Physical Characterization, Report SHRP-A-369, Washington.

Anderson, D.; Y. Hir; M. Marasteanu; J. P. Planche; D. Martin e G. Gauthier (2001) Evaluation of fatigue criteria for asphalt binders. Transportation Research Record, v. 1766, p. 48–56. DOI:10.3141/1766-07

Bahia, H. U. e D. A. Anderson (1995) Strategic Highway Research Program binder rheological parameters: background and comparison with conventional properties. Transportation Research Record, v. 1488, p. 32-39.

Bahia, H. U.; D. I. Hanson; M. Zeng; H. Zhai; M. A. Kharti e R. M. Anderson (2001a) Characterization of modified asphalt binders in Superpave mix design. NCHRP report 459, National Academy Press, Washington, DC.

Bahia, H. U.; H. Zhai; M. Zeng; Y. Hu e P. Turner (2001b) Development of binder specification parameters based on character-ization of damage behavior. Association of Asphalt Paving Technologists, v. 70, p. 442-470.

Bahia, H. U.; H. Wen e C. M. Johnson (2010) Developments in intermediate temperature binder fatigue specifications. Transportation Research Circular E-C147, p. 25–33. DOI:10.17226/22903

Bonnetti, K.; K. Nam e H. U. Bahia (2002) Measuring and defining fatigue behavior of asphalt binders. Transportation Re-search Record, v. 1810, p. 33–43. DOI:10.3141/1810-05

Christensen, D. W. e D. A. Anderson (1992) Interpretation of dynamic test data for paving grade asphalt cements. Association of Asphalt Paving Technologists, v. 61, p. 67–116.

FRANC2D/L. (2016) Cornell Fracture Group, Cornell University. Disponível em: http://cfg.cornell.edu/software/. (Acesso em 10/11/2019).

Griffith, A. A. (1921) The phenomena of rupture and flow in solids. Philosophical Transactions of The Royal Society of London, v. 221, p.163–198.

Hintz, C.; R. Velasquez; C. Johnson e H. U. Bahia (2011) Modification and validation of linear amplitude sweep test for binder fatigue specification. Transportation Research Record, v. 2207, p. 99–106. DOI:10.3141/2207-13

Hintz, C. (2012) Understanding mechanisms leading to asphalt binder fatigue. Tese (doutorado). The University of Wisconsin, Madison.

Irwin, G. R. (1957) Analysis of stresses and strains near the end of a crack traversing a plate. Journal of Applied Mechanics, v. 24, n. 3, p. 361–364.

Johnson, C. M. (2010) Estimating asphalt binder fatigue resistance using an accelerated test method. Tese (doutorado). Universi-ty of Wisconsin, Madison.

Kim, Y.; H. J. Lee; D. N. Little e Y. R. Kim (2006) A simple testing method to evaluate fatigue fracture and damage performance of asphalt mixtures. Association of Asphalt Paving Technologists, v. 75, p. 755–788.

Martins, A. T. (2014) Contribuição para a validação do ensaio de resistência ao dano por fadiga para ligantes asfálticos. Dissertação (mestrado). Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ.

Nascimento, L. A. H.; S. M. N. Rocha; E. H. Carlos; Y. R. Kim; M. Chacur e A. T. Martins (2014) Uso da mecânica do dano contínuo na caracterização de misturas asfálticas brasileiras. 21o Encontro de Asfalto, p. 1–14.

Nuñez, J. Y. M. (2013) Caracterização à fadiga de ligantes asfálticos modificados envelhecidos a curto e longo prazo. Dissertação (mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos.

Nuñez, J. Y. M.; E. D. Leonel e A. L. Faxina (2016) Fatigue characteristics of modified asphalt binders using fracture mecha-nics. Engineering Fracture Mechanics, v. 154, p. 1–11. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2016.01.001

Pamplona, T. F.; J. Y. M. Nuñez e A. L. Faxina (2014) Desenvolvimentos recentes em ensaios de fadiga em ligantes asfálticos. Transportes, v. 22, n. 3, p. 12-25. DOI:10.14295/transportes.v22i3.682

Pronk, A. C. e P. C. Hopman (1991) Energy dissipation: the leading factor of fatigue. Highway Research: Sharing the Benefits. The United States Strategic Highway Research Program, p. 255–267. London, England.

Sabouri, M.; D. Mirzaeian e A. Moniri (2018) Effectiveness of Linear Amplitude Sweep (LAS) asphalt binder test in predicting asphalt mixtures fatigue performance. Construction and Building Materials, v. 171, p. 281–290. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2018.03.146

Safaei, F. e C. H. Castorena (2016) Temperature effects of Linear Amplitude Sweep testing and analysis. Transportation Re-search Record, v. 2574, p. 92–100. DOI:10.3141/2574-10

Shenoy, A. (2002) Fatigue testing and evaluation of asphalt binders using the dynamic shear rheometer. Journal of Testing and Evaluation, v. 30, n. 4, p. 303–312. DOI:10.1520/JTE12320J

Soenen, H.; C. de La Roche e P. Redelius (2003) Fatigue behaviour of bituminous materials: from binders to mixes. Road Materials and Pavement Design, v. 4, n. 1, p. 7–27. DOI:10.1080/14680629.2003.9689938

Timoshenko, S. P. e J. Gere (1983) Mecânica dos Sólidos. LTC Ed., v. 1, Rio de Janeiro.

Underwood, B. S. (2011) Multiscale constitutive modeling of asphalt concrete. Tese (doutorado). North Carolina State Universi-ty, Raleigh, North Carolina.




DOI: https://doi.org/10.14295/transportes.v28i5.2090

Métricas do artigo

Carregando Métricas ...

Metrics powered by PLOS ALM


Direitos autorais 2020 Daniela Corassa Garcia, Adalberto Leandro Faxina, Edson Denis Leonel

TRANSPORTES (ISSN: 2237-1346) é uma publicação da ANPET - Associação Nacional de Pesquisa e Ensino em Transportes (www.anpet.org.br)

 

Licença Creative Commons

Este obra está licenciado com uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.