Thaísa Ferreira Macedo
Título
CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL DE PROPRIEDADES VISCOELÁSTICAS DE LIGANTES ASFÁLTICOS USANDO A MICROSCOPIA DE FORÇA ATÔMICA
Resumo
Esta pesquisa visa avaliar as propriedades mecânicas de cada componente microestrutural de um ligante asfáltico por meio de ensaios de nanoindentação em microscópio de força atômica (AFM). Durante os ensaios de indentação, diferentes magnitudes de carga foram aplicadas a cada constituinte em diferentes condições de envelhecimento para identificar os limites de linearidade do seu comportamento viscoelástico. Duas metodologias de indentação foram avaliadas e a mais otimizada foi selecionada para obter a fluência dos constituintes. Um procedimento de análise estatística foi proposto para superar alguns desafios relacionados à determinação da área de contato representativa entre a ponta do nanoindentador e o ligante. Essas informações foram relevantes para o cálculo da fluência a partir dos históricos de deformação. As propriedades dos componentes viscoelásticos lineares foram utilizadas como parâmetros de entrada em simulações microestruturais numéricas e os resultados foram comparados com ensaios de carga monotônica. A boa correspondência entre os resultados indicam que as propriedades viscoelásticas foram adequadamente obtidas pela metodologia proposta na pesquisa.
Abstract
This research aims to evaluate the mechanical properties of each microstructural an asphalt binder component by means of nanoindentation creep compliance tests in an atomic force microscope (AFM). During the indentation tests, different load magnitudes were applied to each binder constituent in different aging conditions to identify the limits of linearity for their viscoelastic behavior. Two indentation methodologies were evaluated and the most optimized was selected to obtain creep compliance of the binder constituents. A statistical analysis procedure was proposed to overcome some challenges related to the determination of representative contact area between the nanoindenter tip and the asphalt binder. This information was relevant for the calculation of the creep compliance from the deformation histories. The linear viscoelastic component properties were used as input parameters in numerical microstructural simulations and the results were compared with monotonically load tests. The good match between the results indicate that the component viscoelastic properties were properly obtained by the methodology proposed in the research.
