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Title in Portuguese: Análise do fluxo d’água em revestimentos asfálticos com diferentes permeabilidades
Title: Analysis of water flow in asphalt surface layer with different permeabilities
Author: Ferreira, Wellington Lorran Gaia
Advisor(s): Castelo Branco, Verônica Teixeira Franco
Keywords: Transportes
Permeabilidade
Granulometria
Misturas de emulsão asfáltica
Issue Date: 27-Oct-2015
Citation: FERREIRA, W. L. G. Análise do fluxo d’água em revestimentos asfálticos com diferentes permeabilidades. 2015. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
Abstract in Portuguese: O efeito deletério da água é um dos principais fatores responsáveis pelo desgaste de revestimentos asfálticos. No interior desta estrutura, a água pode interferir na adesão do filme de ligante com os agregados e na coesão do próprio filme de ligante, agravando mecanismos de dano, tais como deformação permanente e trincamento por fadiga. Dessa forma, estudar o comportamento do revestimento asfáltico na presença da água é de fundamental importância para a durabilidade da estrutura. Para que a água seja transportada no interior do material é necessário que os vazios se comuniquem. Entretanto, a distribuição dos vazios com a profundidade da camada de revestimento não é homogênea, bem como a condição anisotrópica de misturas asfálticas faz com que essa distribuição dos vazios seja também diferente nas direções horizontal e vertical. O coeficiente de permeabilidade (k) tem sido um parâmetro comumente utilizado para caracterizar a capacidade drenante de misturas asfálticas. Entretanto, o k só é constante para um material no estado saturado. No estado não saturado, o k é função da quantidade de água presente nos vazios. Como na maioria das estruturas de engenharia, incluindo os pavimentos asfálticos, predomina o estado não saturado, o presente trabalho tem como objetivo principal avaliar, através de simulação numérica, o fluxo d’água em uma seção hipotética de pavimento asfáltico com revestimento composto por diferentes misturas asfálticas com diferentes permeabilidades. No total, foram analisadas seis misturas asfálticas do tipo Concreto Asfáltico (CA) com Volumes de vazios (Vv) diferentes (4% e 7% de Vv), e a partir de amostras com três alturas (6,5cm, 12cm e 15cm para cada Vv). As amostras com 15cm e 12cm de altura foram cortadas em três partes (topo, meio e base) com o objetivo de verificar o comportamento da permeabilidade com a altura da amostra. Os resultados indicam que a distribuição dos vazios com a altura da amostra se altera, consequentemente, também altera os valores do k com a profundidade. Resultados obtidos a partir de amostras com 12cm de altura indicam que a permeabilidade diminui com a profundidade se comparada aos resultados obtidos para amostras com 15cm de altura. Além disso, verificou-se que a distribuição do nível de saturação na camada de revestimento diminui à medida que a camada de revestimento se aproxima da borda da estrutura. Por fim, amostras com 7% de Vv apresentam maior capacidade drenante, e consequentemente, são mais susceptíveis ao dano provocado pela umidade quando comparada com amostras com 4% de Vv.
Abstract: The deleterious effect of water is a major factor responsible for the distresses in flexible pavements. Inside the structure, the water can interfere in the binder/aggregate adhesion and in the cohesion of the binder itself, accelerating damage mechanisms such as fatigue damage and permanent deformation. Thus, studying the behavior of the pavement in the presence of water is crucial to predict the behavior of this structure. For the water transport inside the material it is necessary an interconnection of voids. However, the distribution of voids with the depth of the surface layer is non homogeneous, as well as the anisotropic condition of asphalt mixtures results in different voids distribution in horizontal and vertical directions. The coefficient of permeability (k) has been a parameter commonly used for characterizing the drainage capacity of asphalt mixtures. However, the k is constant only for a saturated state, while for the unsaturated state, k is function of the amount of water present in the voids. For most engineering structures, including asphalt pavements, the unsaturated state is predominant. In this context, this study aims to evaluate, through numerical simulation, the flow of water in a hypothetical section of asphalt pavement with different asphalt mixtures with different permeabilities. In total, they were evaluated six Asphalt Concrete (AC) mixtures with different Air Voids (AV - 4% and 7%), and three different heights (6.5 cm, 12cm and 15cm for each AV). Samples with 15cm and 12cm height were cuted in three parts (top, middle and base) in order to verify the permeability behavior with the depth of the sample. The results indicate that the distribution of voids changes with the height of the sample and consequently also changes the k value with the depth. Results obtained from 12cm height samples indicate that the permeability decreases with depth when compared to results obtained for 15cm height samples. Furthermore, it was found that the distribution of the saturation level in the surface layer decreases as the surface layer approaches the edge of the structure. Finally, the samples with 7% AV have a higher drainage capacity, and hence are more susceptible to moisture damage compared with samples with 4% AV.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/14675
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