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Title in Portuguese: Proposição de um sistema de classificação das propriedades de forma de agregados caracterizados com o uso do processamento digital de imagens para a seleção de materiais brasileiros
Author: Ibiapina, Daniele Soares
Advisor(s): Castelo Branco, Verônica Teixeira Franco
Co-advisor(s): Freitas, Sílvia Maria de
Keywords: Transportes
Processamento de imagens - Técnicas digitais
Solos - Estabilidade de agregados
Misturas de emulsão asfáltica
Digital image processing
Agregate shape properties
Mineral skeleton of hot asphalt mixtures
Statistics
Issue Date: 2018
Citation: IBIAPINA, D. S. Proposição de um sistema de classificação das propriedades de forma de agregados caracterizados com o uso do processamento digital de imagens para a seleção de materiais brasileiros. 2018. 174 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Transportes)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: O Processamento Digital de Imagens (PDI) está estabelecido como ferramenta para a caracterização das propriedades de forma de agregados (forma, angularidade e textura superficial). Entre as principais técnicas de PDI, utilizadas na área de Infraestrutura de Transportes, está o uso do Aggregate Imaging Measurement System 2 (AIMS2). Esta pesquisa teve como objetivo principal propor um sistema de classificação das propriedades de forma de agregados, caracterizados com o uso do AIMS2, o que contribui para a adequada seleção de materiais brasileiros, ainda na etapa de projeto, para a produção de misturas asfálticas mais resistentes aos principais danos que afetam os pavimentos. Para tanto, foi organizado um banco de dados de agregados analisados com o uso do AIMS2, composto por vinte agregados, com mineralogias distintas, oriundos de diferentes localidades, abrangendo oito estados brasileiros. Por meio de métodos estatísticos, os valores limites das classes do sistema de classificação proposto foram calculados a partir do banco de dados organizado. Posteriormente, a qualidade das medidas das propriedades de forma de agregados, geradas com o uso do AIMS2 foi avaliada, através de análises estatísticas de repetibilidade e de reprodutibilidade. Foi proposto um método de análise, com base na combinação de duas abordagens, a da estatística descritiva e a da estatística inferencial. Utilizou-se um agregado de origem fonolítica coletado em uma pedreira da Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), produzido por diferentes processos de britagem e analisado em dois equipamentos distintos. Por fim, o impacto da mudança das propriedades de forma de agregados, devido ao desgaste com o uso do Micro Deval (MD), na formação do esqueleto mineral de misturas asfálticas foi avaliado. Um agregado gnáissico, coletado na RMF, foi utilizado na composição das misturas asfálticas e, suas propriedades de forma foram analisadas no AIMS2, antes e depois do desgaste no MD. O esqueleto mineral das misturas asfálticas foi analisado, em termos de intertravamento de agregados, com o uso do software Image Processing and Analysis System 2 (iPas2). Os resultados mostraram que: um agregado pode ser classificado de maneira diferente, dependendo da classificação adotada; o AIMS2 atendeu aos critérios estabelecidos de repetibilidade e de reprodutibilidade com base no método proposto; para avaliar o impacto na formação do esqueleto mineral das misturas asfálticas, quando o indicador for o intertravamento de agregados, as mudanças nas propriedades de forma não devem ser avaliadas isoladamente e sim em conjunto com as mudanças na granulometria e nos parâmetros de dosagem das misturas asfálticas. O sistema de classificação de propriedades de forma proposto é uma ferramenta com potencial para categorizar agregados brasileiros. Por fim, contribuiu-se para a avaliação e a seleção de agregados, ainda na fase de projeto, a depender das propriedades requeridas para a aplicação das misturas asfálticas produzidas.
Abstract: Digital Processing of Images (DPI) is established as a tool for the characterization of aggregate shape properties (shape, angularity and surface texture). Among the main techniques of DPI used in the area of transport infrastructure is the use of the Aggregate Imaging Measurement System 2 (AIMS2). This research aims to propose a classification system of the aggregate properties characterized using AIMS2, contributing to the selection of Brazilian materials during the design process for the production of Hot Mixture Asphalt (HMA) more resistant to major pavement distresses. A database analyzed with AIMS2 was organized with twenty distinct aggregates with mineralogy from different locations, covering eight Brazilian States. Through statistical methods, the limit values of the classification system proposed were calculated from the database. Subsequently, the quality of the measurements of the aggregate shape properties generated using AIMS2 was evaluated through statistical analysis of repeatability and reproducibility. A method was proposed in this research, based on the combination of two approaches, descriptive statistics and inferential statistics. It was used a fonolitic aggregate from a quarry in the Metropolitan Region of Fortaleza (MRF) produced by different crushing processes and analyzed in two equipments. Finally, the impact of the change of the aggregate shape properties through wear at the Micro Deval (MD) in the formation of the mineral skeleton of HMAs was evaluated through the PDI. An aggregate of gneiss origin collected in the MRF was used in the composition of the HMAs. Its shape properties were analyzed in the AIMS2, before and after of the wear on the MD. The mineral skeletons of the HMAs were analyzed in terms of aggregate interlocking with the use of the Image Processing and Analysis System 2 (iPas2) software. The results showed that: an aggregate may be classified differently, depending on the classification adopted; AIMS2 has met the criteria established for repeatability and reproducibility based on the proposed methodology; to assess the impact on the mineral skeleton of HMAs, when the criterion is aggregate interlock, changes in shape properties should not be evaluated alone but along with changes in the particle sizes and in the mix design parameters. The proposed classification system is a tool with great potential to categorize Brazilian aggregates. Finally, there is a contribution to evaluating and selecting aggregates, still in the mix design process, depending on the properties required for the application of the mixtures produced.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/34019
metadata.dc.type: Tese
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