BABADOPULOS, L. F. A. L. A Contribution to couple aging to hot mix asphalt (HMA) mechanical characterization under load-induced damage. 2014. 139 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-03-17T12:56:14Z
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Previous issue date: 2014-06-26 / Although aging simulation in binder is performed through RTFO and PAV tests, n
o
considerations of
asphalt
mixture
aging are
made
in regular laboratory characterization.
T
he
present work is focused in
incorporating aging
to
the
modeling of the
mechanical behavior of
hot
mix asphalt (HMA) during
load
-
induced
damage. This is
accomplished
by
combining
existing models
and the adaptation of mixture aging procedures
.
The aging model
used
is
based on the evolution of an internal state v
ariable,
associated to oxygen availability,
aging
temperature a
nd
four
material parameters. The
se parameters are related to aging
susceptibility
, reaction kinetics
and
dependency on aging history and on aging temperature.
The model allows to establish
relation
ship
s
between different aging processes. Results at
four
aging states
(using two different temperatures)
we
re
analyzed
and
the aging model parameters
w
ere estimated.
Capturing aging dependency on temperature constitutes a contribution of the
presen
t work with respect to
previous
results
reported
in the literature
.
T
he aging model
is
coupled to viscoplasticity and damage, comparing
the
behavior observed at
the
different aging
states.
Concerning
the
damage models, t
his thesis
used
mechanical models de
rived from
Schapery's work potential theory
to model fatigue behavior
.
T
he Simplified Viscoelastic
Continuum Damage
(S
-
VECD)
model
was
selected
.
U
nconfined dynamic creep tests were
used to
evaluate the effect of
aging in the mixture resistance to permanent
deformation.
In
addition to
the
state
-
of
-
the
-
art modeling of HMA,
the
characterization
methods
currently in
use in Brazil (tensile strength, resilient modulus and
controlled force indirect tensile
fatigue
tests)
were
also
conducted
.
T
he
possibility to sim
ulate the material behavior
for
various
loading conditions
constitutes a
n advantage
of the state
-
of
-
the
-
art model
over
the state
-
of
-
the
practice method
for fatigue characterization, used primarily
to
rank mixtures.
It was
concluded that, depending on pavem
ent conditions and layer geometry, aging not necessarily
affects
negatively
the
fatigue behavior, while certainly improving
the
permanent deformation
characteristics.
That happens de
s
pite the fact that aging produces less damage tolerant
materials, i.e., m
aterials that fail for less evolved damage states.
T
he framework (
testing
and
analysis) for damage characterization of asphalt mixtures was implemented
and it is expected
to contribute to further developments
in aging modeling of asphalt mixtures / Apesar de simulação de envelhecimento ser realizada em ligantes asfálticos através dos ensaios de RTFOT e PAV, nenhuma consideração sobre envelhecimento de misturas é feita na caracterização laboratorial comum. O presente trabalho se concentra na incorporação do envelhecimento na modelagem do comportamento mecânico de concretos asfálticos (CA) para carregamentos que induzem dano. Isto é feito através da combinação de modelos e da adaptação de procedimentos de envelhecimento existentes. O modelo de envelhecimento utilizado se baseia na evolução de uma variável interna de estado e é associado à disponibilidade de oxigênio, à temperatura e a quatro parâmetros materiais. Estes parâmetros são relacionados à susceptibilidade ao envelhecimento, à cinética de reação e à dependência sobre o histórico e sobre a temperatura de envelhecimento. O modelo permite estabelecer relações entre diferentes processos de envelhecimento. Resultados em quatro estados de envelhecimento (em duas temperaturas diferentes) foram analisados, e os parâmetros do modelo estimados. Capturar a dependência do processo quanto à temperatura constitui uma contribuição do trabalho quanto a resultados da literatura. O modelo de envelhecimento é acoplado à resposta viscoplástica e ao dano, comparando-se o comportamento nos diferentes estados. Quanto aos modelos de dano, esta dissertação trata dos derivados da teoria do potencial de trabalho de Schapery para análise da fadiga. O modelo simplificado de dano contínuo em meio viscoelástico (S-VECD) foi selecionado. Ensaios de Creep Dinâmico não confinado foram utilizados para avaliar o efeito do envelhecimento na resistência à deformação permanente. Além da modelagem mecânica do comportamento do CA usando modelos do Estado da Arte, também foram executados métodos de caracterização em uso no Brasil (resistência à tração, módulo de resiliência e ensaios de fadiga por compressão diametral). A possibilidade de se simular a resposta do material em várias condições de carga constitui uma vantagem do método do Estado da Arte sobre o do Estado da Prática, usado principalmente para comparar misturas. Concluiu-se que, dependendo das condições do pavimento e da geometria das camadas, o envelhecimento não necessariamente diminui a resistência à fadiga, embora certamente melhore a resistência à deformação permanente. Isso acontece apesar de o envelhecimento produzir materiais menos tolerantes ao dano, i.e., materiais que rompem para estados de dano menos evoluídos. O procedimento para a caracterização do dano em misturas asfálticas foi implementado e espera-se ter contribuído para um maior desenvolvimento da modelagem de misturas quanto ao envelhecimento.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/11164 |
| Date | 26 June 2014 |
| Creators | Babadopulos, Lucas Feitosa de Albuquerque Lima |
| Contributors | Soares, Jorge Barbosa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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