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EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO (249-8-13) Leto Momm Breno Salgado.

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1 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO ( ) Leto Momm Breno Salgado Barra Yader Alfonso Guerrero Pérez Keyla Junko Shinohara

2 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO O presente trabalho interpreta os efeitos da modificação dos ligantes por polímero SBS e EVA e os aditivos de preparação de misturas mornas nos gráficos resultantes do ensaio de módulo complexo, (plano COLE-COLE) em relação à fadiga. INTRODUÇÃO

3 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Aplicar ao corpo viscoelástico uma tensão senoidal da forma: = m sen( ) A resposta defasada: = m sen( ) O MÓDULO COMPLEXO E*( ) = *(i ) / *(i ) = m/ m i = |E*| i E* = E1 + i E2 INTRODUÇÃO

4 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO A energia produzida por dissipação viscosa por ciclo e por unidade de volume é dada pela expressão: Wi = i i sen( i) (5) Wi é a energia no ciclo i; i é amplitude de deformação no ciclo i; i é amplitude de tensão no ciclo i; i é defasagem entre tensão e deformação no ciclo i. INTRODUÇÃO

5 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 1. Representação do módulo no plano COLE-COLE INTRODUÇÃO

6 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 2. Módulo complexo – Concreto asfáltico com CAP convencional e modificado por EVA (SHINOHARA, 2012) CONCRETO ASFÁLTICO MODIFICADO POR POLÍMERO EVA Redução dos valores de módulo imaginário em todo o domínio de temperaturas e frequências dos ensaios.

7 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 2. Módulo complexo – Concreto asfáltico com CAP convencional e modificado por EVA (SHINOHARA, 2012) CONCRETO ASFÁLTICO MODIFICADO POR POLÍMERO EVA Redução do módulo real nas baixas temperaturas e aumento nas altas temperaturas e nas temperaturas intermediárias (20ºC) não alterou o módulo real.

8 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 2. Módulo complexo – Concreto asfáltico com CAP convencional e modificado por EVA (SHINOHARA, 2012) CONCRETO ASFÁLTICO MODIFICADO POR POLÍMERO EVA A temperatura de 10ºC, em que o ensaio de fadiga é realizado, não é exatamente a temperatura crítica de fadiga.

9 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 2. Módulo complexo – Concreto asfáltico com CAP convencional e modificado por EVA (SHINOHARA, 2012) CONCRETO ASFÁLTICO MODIFICADO POR POLÍMERO EVA ( 6 ) = 161,55 microdeformações na formulação com cimento asfáltico convencional e ( 6 ) = 178,25 microdeformações para a formulação com cimento asfáltico modificado por polímero.

10 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 2. Módulo complexo – Concreto asfáltico com CAP convencional e modificado por EVA (SHINOHARA, 2012) CONCRETO ASFÁLTICO MODIFICADO POR POLÍMERO EVA G sen( ) não é suficiente para compreender a influência da modificação do cimento asfáltico por polímero EVA.

11 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 3. Módulo complexo no plano COLE-COLE do concreto asfáltico com ligante CAP convencional e com ligante CAP modificado por SBS ) CONCRETO ASFÁLTICO MODIFICADO POR POLÍMERO SBS (e 6 ) = 161,55 microdeformaçõe s para o concreto asfáltico preparado com CAP convencional e (e 6 ) = 184,0 microdeformaçõe s para o modificado por SBS, na temperatura de 10ºC.

12 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 3. Módulo complexo no plano COLE-COLE do concreto asfáltico com ligante CAP convencional e com ligante CAP modificado por SBS ) CONCRETO ASFÁLTICO MODIFICADO POR POLÍMERO SBS Nas temperaturas altas, de 20ºC a 40ºC a modificação por polímero SBS pode ser prejudicial para a fadiga, reduzindo o valor de deformação de 1 milhão de ciclos.

13 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 4. Módulo complexo no plano COLE-COLE de concreto asfáltico com cimento asfáltico com CAP e com CAP modificado por SBS) CONCRETO ASFÁLTICO DE ELEVADA CONSISTÊNCIA MODOFICADO POR SBS A modificação por polímero no cimento asfáltico CAP provoca redução do módulo imaginário em todo o domínio de temperaturas estudado em relação ao cimento asfálticos CAP sem modificação.

14 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 4. Módulo complexo no plano COLE-COLE de concreto asfáltico com cimento asfáltico com CAP e com CAP modificado por SBS) CONCRETO ASFÁLTICO DE ELEVADA CONSISTÊNCIA MODOFICADO POR SBS (e 6 ) = 161,55 microdeformações para a mistura com cimento asfálticos CAP e (e 6 ) = 199,0 microdeformações para a mistura de CAP modificado com SBS.

15 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 5. Módulo complexo no plano COLE-COLE dos concretos asfálticos com CAP e CAP modificados por polímero SBS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR SBS – CAP E CAP Concreto asfáltico modificado por polímero SBS revela redução do módulo imaginário para o concreto asfáltico com cimento asfáltico de maior consistência (CAP 30-45) em todo o domínio de temperaturas estudado.

16 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 5. Módulo complexo no plano COLE-COLE dos concretos asfálticos com CAP e CAP modificados por polímero SBS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR SBS – CAP E CAP ( 6 ) = 199,0 microdeformação para CAP modificado com SBS e ( 6 ) = 184,0 microdeformação para o CAP modificado com SBS.

17 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Figura 6. Módulo complexo no plano COLE-COLE dos concretos asfálticos com CAP (outra refinaria) e concreto asfáltico morno com Zeólitas (Guerrero Pérez, 2013) CONCRETO ASFÁLTICO MORNO COM ZEÓLITAS ( 6 ) = 146,70 microdeformação para CAP 50/70 (refinaria II) ( 6 ) = 142,15 microdeformação para o CAP WMA com Zeólitas. Aumentou o módulo imaginário, reduziu a deformação de 1 milhão de ciclos.

18 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Segundo as diretrizes de dimensionamento dos pavimentos franceses, a deformação admissível é definida segunda a seguinte equação (LCPC – Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 1997 ): ε t, ad (NE, q eq, f) = ε 6 (10°C, 25Hz).[E(10°C)/E(θ eq )] 0,5.(NE/10 6 ) b.kr.kc.ks FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

19 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Segundo as diretrizes de dimensionamento dos pavimentos franceses, a deformação admissível é definida segunda a seguinte equação (LCPC – Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 1997 ): ε t, ad (NE, q eq, f) = ε 6 (10°C, 25Hz).[E(10°C)/E(θ eq )] 0,5.(NE/10 6 ) b.kr.kc.ks FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

20 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Segundo as diretrizes de dimensionamento dos pavimentos franceses, a deformação admissível é definida segunda a seguinte equação (LCPC – Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 1997 ): ε t, ad (NE, q eq, f) = ε 6 (10°C, 25Hz).[E(10°C)/E(θ eq )] 0,5.(NE/10 6 ) b.kr.kc.ks FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

21 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Segundo as diretrizes de dimensionamento dos pavimentos franceses, a deformação admissível é definida segunda a seguinte equação (LCPC – Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 1997 ): ε t, ad (NE, q eq, f) = ε 6 (10°C, 25Hz).[E(10°C)/E(θ eq )] 0,5.(NE/10 6 ) b.kr.kc.ks FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

22 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Segundo as diretrizes de dimensionamento dos pavimentos franceses, a deformação admissível é definida segunda a seguinte equação (LCPC – Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 1997 ): ε t, ad (NE, q eq, f) = ε 6 (10°C, 25Hz).[E(10°C)/E(θ eq )] 0,5.(NE/10 6 ) b.kr.kc.ks FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

23 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Segundo as diretrizes de dimensionamento dos pavimentos franceses, a deformação admissível é definida segunda a seguinte equação (LCPC – Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 1997 ): ε t, ad (NE, q eq, f) = ε 6 (10°C, 25Hz).[E(10°C)/E(θ eq )] 0,5.(NE/10 6 ) b.kr.kc.ks FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

24 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Segundo as diretrizes de dimensionamento dos pavimentos franceses, a deformação admissível é definida segunda a seguinte equação (LCPC – Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 1997 ): ε t, ad (NE, q eq, f) = ε 6 (10°C, 25Hz).[E(10°C)/E(θ eq )] 0,5.(NE/10 6 ) b.kr.kc.ks FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

25 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Tabela 1. Parâmetros de fadiga dos concretos asfálticos modificados por polímeros EVA e SBS e do concreto asfáltico morno com Zeólitas FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

26 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Tabela 1. Parâmetros de fadiga dos concretos asfálticos modificados por polímeros EVA e SBS e do concreto asfáltico morno com Zeólitas FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

27 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Tabela 1. Parâmetros de fadiga dos concretos asfálticos modificados por polímeros EVA e SBS e do concreto asfáltico morno com Zeólitas FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

28 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Tabela 1. Parâmetros de fadiga dos concretos asfálticos modificados por polímeros EVA e SBS e do concreto asfáltico morno com Zeólitas FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

29 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Tabela 1. Parâmetros de fadiga dos concretos asfálticos modificados por polímeros EVA e SBS e do concreto asfáltico morno com Zeólitas FADIGA DOS CONCRETOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS POR EVA E SBS

30 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Verifica-se a relação direta entre a redução do módulo imaginário com o aumento da deformação de para 10 6 ciclos. No concreto asfáltico morno com Zeólitas houve o aumento do módulo imaginário e a consequente redução do valor da deformação para 10 6 ciclos. CONCLUSÕES

31 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO A modificação dos ligantes por polímeros, tanto por EVA como por SBS revelam aumento da deformação para 10 6 ciclos, na temperatura de 10ºC e frequência de 10Hz. CONCLUSÕES

32 EFEITO DA MODIFICAÇÃO DO LIGANTE ASFÁLTICO POR POLÍMERO E ADITIVO NO COMPORTAMENO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO ASFÁLTICO Uma vez que a modificação pelos polímeros EVA e SBS alteram o módulo complexo, tanto a parte real com a parte imaginária, a verificação da vantagem da utilização dos mesmos deve ser verificada com a determinação da fadiga em condições de temperatura crítica e na condição de dimensionamento do pavimento. CONCLUSÕES

33 MUITO OBRIGADO


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