CRACK Modeling Of Asphalt Mixtures Using Nonlinear Viscoelastic Cohesive Zone (nvcz) To Assess The Influence Of Different Filleres In The Material´s Fracture Resistance

Abstract

Modelos numéricos micromecânicos tornaram-se uma ferramenta importante para previsão do comportamento de compósitos, dadas as suas inúmeras vantagens em comparação com abordagens analíticas, semi-empíricas e/ou totalmente experimentais. Desta forma, este estudo apresenta um modelo numérico computacional para prever o comportamento de compósitos betuminosos considerando seu comportamento viscoelástico e resistência à fratura com base em modelo de zona coesiva viscoelástica não linear (ZCNV). O modelo ZCNV é capaz de prever todo o processo de fratura, desde a nucleação, iniciação e propagação da trinca na microestrutura da mistura asfáltica. Para validar o modelo, duas misturas de MAF (matriz asfáltica de finos) contendo diferentes fillers (cal hidratada e escória de aciaria) foram avaliadas experimentalmente e os resultados experimentais comparados com os resultados numéricos. As propriedades viscoelástricas lineares das MAFs e os parâmetros de fratura necessários para a modelagem numérica foram obtidos experimentalmente. As propriedades viscoelásticas lineares foram obtidas através da realização de testes de varredura de frequência e os parâmetros de fratura requeridos foram obtidos por um procedimento de calibração numérica experimental usando testes de laboratório de flexão semicircular (SCB) acoplados a simulações numéricas de elementos finitos. Para validar o modelo, foram realizados ensaios laboratoriais de tração indireta (TI) e os resultados foram comparados com resultados numéricos para o mesmo ensaio com as mesmas condições de contorno. Os resultados da modelagem numérica foram compatíveis com os resultados dos testes laboratoriais. Os resultados desta pesquisa implicam que o modelo ZCNV é eficiente para avaliar a influência da adição de diferentes materiais em matrizes asfálticas com relação a resistência à fratura sendo, portanto, uma importante ferramenta para auxiliar na análise da influência de materiais no comportamento de misturas asfálticas, trazendo economias significativas em custo e tempo.

Palavras-chave: Materiais betuminosos, Fratura, Viscoelasticidade, Zona Coesiva