Evaluation of the fatigue damage behavior of fine aggregate matrices prepared with modified asphalt binders

Abstract

ACKNOWLEDGEMENTSPrimeiramente gostaria de agradecer aos meus pais Ng Chi Wai e Jussara Ng pelo apoio durante a minha formação acadêmica e por estarem presente mesmo estando longe. Os senhores sempre deram o devido valor para a nossa educação não medindo esforços para que tivéssemos uma boa formação. Serei eternamente grata pela dedicação de vocês. Amo vocês.Ao meu orientador, professor Adalberto Leandro Faxina, pelo enorme aprendizado durante o doutorado e pela orientação durante o desenvolvimento deste trabalho. Também a sua esposa Marcia Guidini Faxina e seu filho Ettore Guidini Faxina, por me acolherem como parte da família no período em que moramos em Austin, TX e pelos bons momentos que passamos juntos.As agências de fomento CNPq pela bolsa de doutorado (870343/1997-1) e a CAPES pela bolsa de doutorado sanduíche no exterior (BEX: 6394-15-9).Aos professores Glauco Tulio Pessa Fabbri e Verônica Castelo Branco pelas contribuições feitas no meu exame de qualificação.To Dr. Amit Bhasin for the opportunity to work in your research group at the University of Texas at Austin, US. I learned much more than I expected during the period that I worked with you. Thank you so much for your patience and for the opportunity. O processo de trincamento por fadiga ocorre devido ao carregamento dinâmico repetido do tráfego de veículos pesados. Este fenômeno tem o início por meio de microtrincas e se propaga por meio de duas condições: (i) após a ruptura adesiva, quando a trinca ocorre na interface entre agregado e mástique, e/ou (ii) após a ruptura coesiva, quando o processo de trincamento ocorre no mástique. Com base nesta interpretação para o trincamento por fadiga em mistura asfáltica, pesquisadores vêm usando matrizes de agregado fino (MAFs) para estimar o comportamento da mistura asfáltica completa quanto ao dano por fadiga. Boa correlação é observada entre as propriedades da MAF e da mistura asfáltica completa (MAC) em estudos relacionados ao dano por umidade, fadiga e deformação permanente. Com relação a resistência de pavimentos flexíveis, é importante avaliar o efeito do uso de ligantes asfálticos modificados e do envelhecimento do ligante nas propriedades da mistura asfáltica, uma vez que ligantes modificados podem melhorar o comportamento da mistura asfáltica quanto ao dano por fadiga, e o envelhecimento do ligante asfáltico pode enrijecer o material tornando-o mais frágil, reduzindo a vida de fadiga das misturas asfálticas. Levando em consideração as evidências apresentadas, este estudo tem por objetivo avaliar o efeito de ligantes asfálticos modificados e o nível de envelhecimento na vida de fadiga das MAFs, mástiques e ligantes asfálticos. Estas três escalas da mistura asfáltica completa foram compostas por quatro ligantes asfálticos (CAP 50/70, CAP+PPA, CAP+SBS e CAP+borracha) envelhecidos a curto e a longo prazo. As propriedades das três escalas quanto ao dano por fadiga foram avaliadas por meio dos conceitos da teoria do dano contínuo em meio viscoelástico (VECD), uma vez que esta teoria é capaz de prever o com...

Determination of Volumetric Characteristics of FAM Mixtures using X-Ray Micro-Computed Tomography and Their Effects on the Rheological Behavior of the Material

“…As shown in Table 6, the Tcalc values were all lower than the respective Tcrit, which indicates that there was no statistical evidence to conclude that the air void contents produced by Ng ( 25 ) for FAMs with several types of binders affected their |G*|. This corroborates the statistical analysis results observed in Table 5 for the smallest air void range evaluated in this study, that is, 3.41% to 6.72%, which also includes the air voids produced by Ng ( 25 ).…”

“…An additional statistical analysis was performed to evaluate the effects of the variation of air voids on the |G*| of FAMs characterized in the study by Ng ( 25 ), which included unmodified and modified binders in their composition. As shown in Table 6, the Tcalc values were all lower than the respective Tcrit, which indicates that there was no statistical evidence to conclude that the air void contents produced by Ng ( 25 ) for FAMs with several types of binders affected their |G*|. This corroborates the statistical analysis results observed in Table 5 for the smallest air void range evaluated in this study, that is, 3.41% to 6.72%, which also includes the air voids produced by Ng ( 25 ).…”

“…Finally, a statistical analysis was performed considering specimens extracted by Ng ( 25 ) in different locations of the corresponding SGC samples, produced with neat, polyphosphoric acid (PPA)-, and styrene-butadiene-styrene (SBS)-modified binders. As shown in Table 8, there was no statistical evidence that the location of extraction of the FAM specimens out of the SGC samples affected their |G*|.…”

“…The choice for the extreme frequencies tested in the laboratory allowed the observation of the most distinct mechanical responses of the FAMs. Additional comparisons were also made employing data from Ng ( 25 ), which investigated FAMs prepared with different materials such as modified binders.…”

Evaluation of the specific surface method as a tool to determine the asphalt content of fine aggregate matrices (FAM)

“…In order to facilitate the estimation of the initial value of binder content for the production of FAM specimens, a procedure based on the concept of the specific surface of mineral aggregates is evaluated. It is believed that a procedure based on this concept is simpler and easier to apply, besides being free of some inherent limitations of the experimental methods available in the literature for determining the FAM binder content (Ng, 2017). Such limitations are related not only to the need for the laboratory to have specific equipment and to the time to perform the whole procedure, but also, and mainly, to the existence of a series of stages on which there is a great influence of the operator.…”