A fadiga é reconhecida historicamente como um dos principais mecanismos de degradação de pavimentos flexíveis, originando-se nas cargas repetidas de tráfego que geram tensões de tração na camada de concreto asfáltico, culminando na falha sucessiva das fibras. Estas tensões fazem com que, inicialmente, surjam microfissuras na zona inferior da camada, que evoluem para trincas e se propagam até que atinjam a superfície do revestimento, caracterizando a falha mecânica da estrutura. Apesar de no Brasil o dimensionamento oficial ainda não contemplar uma análise da fadiga destas camadas no dimensionamento de pavimentos novos, há um esforço de várias instituições na direção de compor um novo método mecanístico-empírico que o faça. Tradicionalmente os ensaios para avaliação da fadiga são feitos por compressão diametral, que reconhecidamente apresentam limitações no estado de tensões desenvolvido. O uso dos ensaios de tração direta associados à modelagem de dano se mostram como uma sólida ferramenta para avaliação dos parâmetros viscoelásticos, além de serem consideravelmente mais simples de realização do que, por exemplo, os ensaios de flexão. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo a implementação do protocolo de ensaios e análises para caracterização do dano de misturas asfálticas através do modelo Simplified-Viscoelastic Continuum Damage (S-VECD) Foram caracterizadas misturas asfálticas quentes e mornas com ligante convencional, modificado por polímero e com borracha. Após a modelagem do dano, foram geradas curvas de Wöhler e simuladas as diferentes misturas em uma estrutura de pavimento, com o software FLEXPave, utilizando dois critérios de ruptura, e . O critério baseado no apresentou uma melhor capacidade de previsão do comportamento das misturas deste trabalho. A mistura quente com polímero apresentou o melhor desempenho à fadiga, seguida da mistura quente com borracha e posteriormente da mistura morna com polímero. A mistura morna com ligante convencional apresentou melhor desempenho que a morna com asfalto borracha, enquanto a mistura quente com ligante convencional apresentou a menor vida de fadiga. O emprego do aditivo surfactante gerou efeito benéfico para a mistura com ligante convencional, enquanto para as misturas com ligantes modificados a vida de fadiga resultou em breve diminuição. / Fatigue cracking is admittedly one of the key modes of distress in flexible pavements; its genesis relies on the repeated tensile stretches due to the continuous load application yielding to successive failure of the material’s fibers. Such ruptures combined create microcracks that grows into macrocracks and propagate to the pavement surface, characterizing the mechanic failure of the structure. Despite the current design method for new pavements in Brazil neglects fatigue analysis, there is a national effort of various institutions to draw a new mechanistic-empirical design method to tackle the problem. Traditionally, fatigue tests are carried out using diametral compression apparatus, even though they feature acknowledged limitations in its stress state distribution. Direct tension tests combined with damage modeling have proven to be a solid tool to viscoelastic parameters assessment, not to mention its rather simple test protocol when compared to other tests, such as flexural tests. Hence, this dissertation aims to implement the protocol for testing and analysis of damage characterization through Simplified Viscoelastic Continuum Damage (S-VECD) model Hot and warm mixtures with different binders were characterized. With the calibrated damage models, pavement simulations using FLEXPave software with two different failure criteria, and , can be performed. The failure criteria demonstrate a better prediction capability than the , for the analysed asphalt mixtures. The correlation of number of cycles to failure and the strain level (Wöhler curves) could also be assessed. The material and pavement level simulations show that the hot mixture with polymer-modified binder have better fatigue performance, followed by the hot mixture with rubber asphalt and the warm mixture with polymer-modified binder. The warm mixture with conventional binder have better performance than warm mixture with rubber asphalt, while the hot mixture with conventional binder have the worse fatigue performance. The surfactant additive for the warm mixes results in positive effects for fatigue performance on the mixture with conventional binder, while for the mixtures with modified binders the fatigue life decreases.

Controle de qualidade é a maneira de garantir que qualidade seja incorporada a um produto ou serviço. A variabilidade do processo de produção deve ser controlada, de modo que problemas sejam rapidamente identificados e tenham suas causas investigadas para que possam ser eliminados do processo. Para misturas asfálticas, devem ser verificados se os parâmetros de projeto de dosagem estão sendo respeitados, dentro de certos limites de tolerância, a fim de que o desempenho em campo seja satisfatório. O objetivo geral desta pesquisa é a aferição do nível de qualidade das características das misturas empregadas no revestimento asfáltico de uma importante rodovia no Estado do Rio Grande do Sul e avaliar o reflexo desta variabilidade no desempenho dos revestimentos. Para alcançar este objetivo, foi formado um banco de dados contendo as características medidas pelos empreiteiros durante o processo de produção de 12 misturas asfálticas diferentes. Optou-se por analisar somente as medidas que possam ser representativas do processo de execução. Neste trabalho, as características analisadas foram: porcentagens passantes nas peneiras # 3/8”, # n4 e # n200 e o teor de ligante. Na análise da variabilidade foram buscados parâmetros estatísticos que descrevam o nível de qualidade destas características. Considerou-se a variabilidade do processo de produção e a capacidade dos empreiteiros de centrarem suas produções nos parâmetros de projeto das misturas. Concluiu-se que todas estão com nível de qualidade inferior ao especificado como aceitável, com exceção apenas da porcentagem passante na peneira # 3/8”. O passo seguinte foi a avaliação do reflexo deste nível de qualidade no desempenho dos revestimentos asfálticos. Os parâmetros de desempenho avaliados foram o afundamento em trilhas de rodas e a porcentagem de área trincada. Para isso, foram realizadas análises de sensibilidade utilizando o software M-E PDG e variando as características de qualidade; optou-se por incluir o volume de vazios nesta análise devido a sua grande importância para o desempenho dos revestimentos asfálticos. Nesta análise, foram considerados os limites de tolerância especificados pelo DNIT e os limites de tolerância determinados neste trabalho. O desempenho do revestimento asfáltico considerado nesta análise se mostrou sensível às variações de todas as características de qualidade avaliadas, principalmente ao teor de ligante e ao volume de vazios. / Quality control is a manner to ensure that quality is incorporated to a product or service. The variability of the production process must be controlled, such that problems are quickly identified and causes investigated so that they can be removed from the process. For asphalt mixtures issues, a check should be made to ensure that the target measures are being complied with, within certain limits of tolerance, so that the field performance is satisfactory. The objective of this research is the quality level measure of the quality characteristics of the mixtures used in the asphalt coating of a major highway in the Brazilian state of Rio Grande do Sul and to evaluate the effect of this variability in asphaltic concrete overlays performance. To achieve this goal, it was created a database containing the measures by the contractors during the process of producing 12 different asphalt mixtures. Only those measures that may be representative of the implementation process was analyzed, so that the characteristics measured in specimens molded in the laboratory have not been evaluated. In this study, the characteristics analyzed were: percent passing through sieves # 3/8", # n4 and # n200 and asphalt content. For variability analysis, statistical parameters were sought in order to describe the quality level of those characteristics. The variability of the production process and the ability of contractors to focus their production on design parameters of the mixtures were taken into account. It was concluded that they are all a level of quality below that specified as acceptable, except only the percent passing through sieve # 3/8". The next step was to evaluate the influence of this quality level in the performance of asphalt pavement. The performance parameters evaluated were rutting and the percentage of cracked area. For this purpose, sensibility analysis, using the M-E PDG software and varying the quality characteristics, were performed. For that analysis, the volume of voids was included, since it has a great importance for the performance for asphalt pavement. The tolerance limits specified by DNIT and the tolerance limits established in this work were also considered. The performance of the asphaltic concrete overlay considered in this analysis was proved to be sensitive to variations of all quality characteristics evaluated, mainly the asphalt content and air voids.

Nesta dissertação de mestrado analisa-se e compara-se, através de ensaios laboratoriais, o comportamento mecânico e de adesividade de misturas em concreto asfáltico, confeccionadas a partir de ligantes asfálticos modificados e convencionais. O conhecimento e entendimento destas características são de extrema importância, pois refletem diretamente no desempenho do pavimento em serviço. Foram estudadas misturas elaboradas com um ligante convencional e três ligantes modificados por polímeros. Todas as misturas foram dosadas segundo a metodologia Marshall, e submetidas a ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração por compressão diametral, resistência à fadiga com tensão controlada, fluência por compressão uniaxial dinâmico e dano por umidade induzida. Para uma avaliação combinada entre a rigidez e os modelos de fadiga das misturas, também realizou-se uma análise paramétrica de estruturas hipotéticas de pavimentos. Os resultados obtidos mostraram, na maioria dos casos, o melhor comportamento à fadiga das misturas elaboradas a partir de ligantes modificados. Embora pouco consistentes, os resultados de resistência à deformação permanente também indicam a superioridade das misturas modificadas. Entretanto, a mistura com ligante convencional foi a que se mostrou menos suscetível à temperatura nos ensaios de módulo de resiliência. Já os resultados do ensaio de dano por umidade induzida mostraram bom desempenho de todas as misturas, ainda que não se possa quantificar a influência do tipo de ligante sobre eles. / This research analyses and compares, trough laboratory tests, the mechanical and the stripping behavior of asphalt concrete mixtures, prepared with traditional and modified binders. The understanding of these characteristics is extremely important, since they reflect directly on pavements performance. Mixtures prepared with one traditional binder and three polymers modified binders. All mixtures were prepared following the Marshall methodology, and submitted to laboratory tests of resilient modulus, tensile strength, fatigue life (stress controlled), dynamic creep and resistance to moisture damage. In order to assess a combination of fatigue and stiffness modulus of the mixtures, a parametric analysis of hypothetical pavement structures was also done. The results obtained showed, in most cases, best behavior regarding fatigue of the mixtures prepared with modified binders. Although not very consistent, the results of permanent deformations resistance also indicate the superiority of the modified mixtures. However, the conventional binder mixture showed the lowest thermal susceptibility in the resilient modulus tests. The results of moisture damage resistance tests showed good performance for all mixtures, but it is not possible to quantify the influence of the binder type on then.

Esta pesquisa tem como objetivo analisar a resistência ao trincamento, bem como princípio de propagação de trincas e previsão vida de fadiga de misturas asfálticas empregando o ensaio de flexão em amostra semicircular com fenda (semi-circular bending test – SCB), estático e dinâmico, respectivamente. As trincas que surgem nos revestimentos asfálticos revelam-se como um dos grandes danos que afetam diretamente a serventia e qualidade das estruturas de pavimentos flexíveis. Considerando que a reabilitação dos pavimentos fissurados é geralmente onerosa, revela-se um grande desafio aos engenheiros projetistas dimensionar misturas asfálticas a quente que apresentem resistência suficiente capaz de evitar tanto a deformação permanente, quanto o trincamento por fadiga. Sendo assim, a primeira etapa desta pesquisa analisa três misturas asfálticas, dosadas pelo método Superpave: uma com cimento asfáltico de petróleo CAP 50/70, outra com asfalto modificado por polímero AMP 60/85 e a terceira com asfalto borracha AB8. Os resultados indicam para a maior rigidez da mistura com asfalto modificado, que também apresentou maior vida de fadiga. Os corpos de prova com CAP 50/70 e AB8 apresentaram-se dúcteis e com menor velocidade de propagação das microtrincas. A segunda parte deste trabalho apresenta os resultados dos ensaios conduzidos em amostras com asfalto convencional no teor de projeto (TP) e com 0,5% a mais de ligante asfáltico (TP+0,5%), simulando a camada rich-bottom, amplamente utilizada em projetos de pavimentos perpétuos. Quando comparada a mistura no teor ótimo, aquela com maior quantidade de ligante garante uma mistura mais flexível, pois requer maiores deslocamentos para que se atinja o número de ciclos necessários ao desenvolvimento do trincamento e à ruptura. / This study aims to analyze the cracking resistance, as well as the principle of cracking propagation and prediction of fatigue life in hot mix asphalt (HMA) by means of the semi-circular bending test (SCB), static and dynamic, respectively. Pavement surface cracking is one of the major distress mechanisms that affect the serviceability and quality of flexible pavement structures. Considering that the rehabilitation of a damaged pavement is generaly costly, it becomes a challenge for the engineers to design HMA that endures both rutting and fatigue cracking. Therefore, the first part of this research investigates the cracking resistance and fatigue life of three asphalt concrete mixes, designed by the Superpave method: one with standard binder pen50/70, a polymer modified PMB60/85 (softening point/elastic recuperation) and a third mix with asphalt-rubber binder type AB8. The results indicated to the PMB60/85 mixture stiffness that also presented longer fatigue life. The samples with binder pen50/70 e AB8 demonstrated more ductility, with less microcracks propagation speed. The second part of this work presents the results of tests conducted on standard binder pen50/70 specimens at the design asphalt binder content and with a binder additional of 0,5%, representing the rich-bottom layer, widely used in perpetual pavement structures. The +0,5% asphalt content mix provided a more flexible mixture when compared to the mix at design binder content, because required higher displacements to reach the number of cycles to the development of cracking and failure.

A fadiga é reconhecida historicamente como um dos principais mecanismos de degradação de pavimentos flexíveis, originando-se nas cargas repetidas de tráfego que geram tensões de tração na camada de concreto asfáltico, culminando na falha sucessiva das fibras. Estas tensões fazem com que, inicialmente, surjam microfissuras na zona inferior da camada, que evoluem para trincas e se propagam até que atinjam a superfície do revestimento, caracterizando a falha mecânica da estrutura. Apesar de no Brasil o dimensionamento oficial ainda não contemplar uma análise da fadiga destas camadas no dimensionamento de pavimentos novos, há um esforço de várias instituições na direção de compor um novo método mecanístico-empírico que o faça. Tradicionalmente os ensaios para avaliação da fadiga são feitos por compressão diametral, que reconhecidamente apresentam limitações no estado de tensões desenvolvido. O uso dos ensaios de tração direta associados à modelagem de dano se mostram como uma sólida ferramenta para avaliação dos parâmetros viscoelásticos, além de serem consideravelmente mais simples de realização do que, por exemplo, os ensaios de flexão. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo a implementação do protocolo de ensaios e análises para caracterização do dano de misturas asfálticas através do modelo Simplified-Viscoelastic Continuum Damage (S-VECD) Foram caracterizadas misturas asfálticas quentes e mornas com ligante convencional, modificado por polímero e com borracha. Após a modelagem do dano, foram geradas curvas de Wöhler e simuladas as diferentes misturas em uma estrutura de pavimento, com o software FLEXPave, utilizando dois critérios de ruptura, e . O critério baseado no apresentou uma melhor capacidade de previsão do comportamento das misturas deste trabalho. A mistura quente com polímero apresentou o melhor desempenho à fadiga, seguida da mistura quente com borracha e posteriormente da mistura morna com polímero. A mistura morna com ligante convencional apresentou melhor desempenho que a morna com asfalto borracha, enquanto a mistura quente com ligante convencional apresentou a menor vida de fadiga. O emprego do aditivo surfactante gerou efeito benéfico para a mistura com ligante convencional, enquanto para as misturas com ligantes modificados a vida de fadiga resultou em breve diminuição. / Fatigue cracking is admittedly one of the key modes of distress in flexible pavements; its genesis relies on the repeated tensile stretches due to the continuous load application yielding to successive failure of the material’s fibers. Such ruptures combined create microcracks that grows into macrocracks and propagate to the pavement surface, characterizing the mechanic failure of the structure. Despite the current design method for new pavements in Brazil neglects fatigue analysis, there is a national effort of various institutions to draw a new mechanistic-empirical design method to tackle the problem. Traditionally, fatigue tests are carried out using diametral compression apparatus, even though they feature acknowledged limitations in its stress state distribution. Direct tension tests combined with damage modeling have proven to be a solid tool to viscoelastic parameters assessment, not to mention its rather simple test protocol when compared to other tests, such as flexural tests. Hence, this dissertation aims to implement the protocol for testing and analysis of damage characterization through Simplified Viscoelastic Continuum Damage (S-VECD) model Hot and warm mixtures with different binders were characterized. With the calibrated damage models, pavement simulations using FLEXPave software with two different failure criteria, and , can be performed. The failure criteria demonstrate a better prediction capability than the , for the analysed asphalt mixtures. The correlation of number of cycles to failure and the strain level (Wöhler curves) could also be assessed. The material and pavement level simulations show that the hot mixture with polymer-modified binder have better fatigue performance, followed by the hot mixture with rubber asphalt and the warm mixture with polymer-modified binder. The warm mixture with conventional binder have better performance than warm mixture with rubber asphalt, while the hot mixture with conventional binder have the worse fatigue performance. The surfactant additive for the warm mixes results in positive effects for fatigue performance on the mixture with conventional binder, while for the mixtures with modified binders the fatigue life decreases.

O crescente aumento das cargas transportadas pelos caminhões e a utilização de pneus radiais têm contribuído para a degradação prematura dos pavimentos asfálticos. Uma das patologias que passaram a ser comuns nos revestimentos asfálticos, logo após a abertura ao tráfego, é o trincamento que inicia no topo da camada e se propaga para baixo, denominado top-down cracking (TDC). Sabe-se que este trincamento é uma manifestação da ruptura por cisalhamento. Neste sentido, este trabalho visa avaliar a resistência ao cisalhamento de misturas asfálticas em laboratório, a partir da mudança da curva granulométrica. Para isso, foram analisadas duas misturas com ligante convencional CAP 50/70, sendo uma com curva granulométrica densa graúda e outra densa miúda, de acordo com a metodologia Bailey. Foram realizados ensaios de compressão triaxial a 35 e a 45°C em corpos de prova de 100 mm de diâmetro e ~188 mm de altura, os quais foram moldados no compactador giratório. A partir disso, obtiveram-se dados de coesão e de ângulo de atrito das misturas estudadas. Foi verificado que, como era de se esperar, aumentando-se a temperatura de ensaio, reduz-se a coesão de ambas as misturas. Na mistura graúda a coesão passou de 784 para 307 kPa e na mistura miúda de 838 para 401 kPa. Além disso, os resultados indicam que o ângulo de atrito da mistura graúda é maior, como se esperava, e a coesão é menor. Comparando a resistência ao cisalhamento da mistura graúda com as tensões cisalhantes geradas no revestimento de estruturas de pavimentos modeladas no software de elementos finitos Abaqus, foi verificado que as tensões são superiores. Porém não é possível afirmar que não haveria manifestação de TDC nas condições climáticas e carregamento empregados na análise. / The increasing of load transported by trucks and the use of radial tires have contributed for early asphalt pavements failure. One of the distresses that has been frequent in asphalt layers, shortly after opening to traffic, is the cracking that begins at the top of the pavement and propagates down, named top-down cracking (TDC). It is known that this cracking mode can be related to shear failure. Thus, this study aims to evaluate the asphalt mixtures shear strength in a laboratory, from the size distribution change. For this, two mixtures with conventional binder were analyzed, both have dense size distribution, but one coarse-graded and the other fine-graded, following the Bailey method. Triaxial compression test were conducted at 35 and 45°C in specimens with diameter of 100 mm and height of ~188 mm, which were prepared in a gyratory compactor. From this investigation, data for cohesion and friction angle of the studied mixtures were obtained. It was found that, as expected, increasing the test temperature, reduces the cohesion of both mixtures. In the coarse-graded mixture the cohesion reduced from 784 to 307 kPa and fine-graded from 838 to 401 kPa. Furthermore, the results indicate that the coarse mixture friction angle is greater, as expected, and cohesion is smallest. Comparing the coarse mixture shear strength with the shear stresses generated in the coating of pavement structure modeled in the finite element software Abaqus, it was verified that the stress are higher. However it is not possible to assert that there was no manifestation of TDC for the climatic conditions and load proposed in the analysis.

Nesta dissertação de mestrado analisa-se e compara-se, através de ensaios laboratoriais, o comportamento mecânico e de adesividade de misturas em concreto asfáltico, confeccionadas a partir de ligantes asfálticos modificados e convencionais. O conhecimento e entendimento destas características são de extrema importância, pois refletem diretamente no desempenho do pavimento em serviço. Foram estudadas misturas elaboradas com um ligante convencional e três ligantes modificados por polímeros. Todas as misturas foram dosadas segundo a metodologia Marshall, e submetidas a ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração por compressão diametral, resistência à fadiga com tensão controlada, fluência por compressão uniaxial dinâmico e dano por umidade induzida. Para uma avaliação combinada entre a rigidez e os modelos de fadiga das misturas, também realizou-se uma análise paramétrica de estruturas hipotéticas de pavimentos. Os resultados obtidos mostraram, na maioria dos casos, o melhor comportamento à fadiga das misturas elaboradas a partir de ligantes modificados. Embora pouco consistentes, os resultados de resistência à deformação permanente também indicam a superioridade das misturas modificadas. Entretanto, a mistura com ligante convencional foi a que se mostrou menos suscetível à temperatura nos ensaios de módulo de resiliência. Já os resultados do ensaio de dano por umidade induzida mostraram bom desempenho de todas as misturas, ainda que não se possa quantificar a influência do tipo de ligante sobre eles. / This research analyses and compares, trough laboratory tests, the mechanical and the stripping behavior of asphalt concrete mixtures, prepared with traditional and modified binders. The understanding of these characteristics is extremely important, since they reflect directly on pavements performance. Mixtures prepared with one traditional binder and three polymers modified binders. All mixtures were prepared following the Marshall methodology, and submitted to laboratory tests of resilient modulus, tensile strength, fatigue life (stress controlled), dynamic creep and resistance to moisture damage. In order to assess a combination of fatigue and stiffness modulus of the mixtures, a parametric analysis of hypothetical pavement structures was also done. The results obtained showed, in most cases, best behavior regarding fatigue of the mixtures prepared with modified binders. Although not very consistent, the results of permanent deformations resistance also indicate the superiority of the modified mixtures. However, the conventional binder mixture showed the lowest thermal susceptibility in the resilient modulus tests. The results of moisture damage resistance tests showed good performance for all mixtures, but it is not possible to quantify the influence of the binder type on then.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-17T13:30:49Z No. of bitstreams: 1 THALITA MARIA RAMOS PÔRTO DE MORAES – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2018.pdf: 3322287 bytes, checksum: 36e41cf17e60d380a38ffe1e5778f8e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-17T13:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THALITA MARIA RAMOS PÔRTO DE MORAES – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2018.pdf: 3322287 bytes, checksum: 36e41cf17e60d380a38ffe1e5778f8e0 (MD5) Previous issue date: 2018-02 / CNPq / As misturas mornas surgem como uma opção para a redução das temperaturas de usinagem e compactação, uma alternativa que proporciona vantagens econômicas, ambientais e técnicas. Este trabalho trata da utilização das ceras de carnaúba do tipo 1, nos teores de 1, 2 e 3% (m/m), como aditivo incorporado as misturas asfálticas para a obtenção de misturas mornas. A cera do tipo 1 foi utilizada para modificar o ligante 50/70 e foram avaliados seus efeitos a partir de ensaios empíricos: penetração, ponto de amolecimento e ensaios no viscosímetro rotacional. O ligante asfáltico modificado com 2 e 3% de cera de carnaúba apresentou uma considerável diminuição das temperaturas de usinagem (TU) de 9°C, reduzindo as emissões de gases poluentes (CO2 e VOCs, por exemplo) e o gasto energético. Foi utilizado o método SUPERPAVE, com objetivo de produzir os corpos de prova que foram utilizados para fazer a análise mecânica. Com o propósito de avaliar os efeitos da redução das temperaturas de produção e compactação e a influência da incorporação do aditivo na mistura asfáltica, foram realizados ensaios mecânicos: Resistência à Tração, Modulo de Resiliência, Dano por Umidade (Lottman), Fadiga, Flow Number, Cântabro e Módulo Dinâmico. A mistura com 2% de cera de carnaúba apresentou melhores resultados em relação as análises mecânica e reológica, uma maior redução das temperatura de usinagem e compactação. Espera-se que tal pesquisa possa contribuir para a redução dos danos causados ao meio ambiente, maior viabilidade técnica e econômica. Portanto, a cera de carnaúba cumpre algumas exigências mecânicas e reológicas para a sua utilização como aditivo em misturas asfálticas mornas. / Warm mixtures appear as an option for reducing temperature machining and compression, an alternative that provides economic advantages, environmental and technical. This paper deals with the use of carnauba wax type 1, the levels 1, 2 and 3% (m / m), as an additive incorporated into the asphalt mixtures for obtaining mixtures of lukewarm. Wax type 1 was used to modify the binder 50/70 and evaluated its effects from empirical tests: penetration point testing the softening and rotational viscometer. The modified asphalt binder 2:03% carnauba wax showed a considerable reduction in temperature machining (TU) of 9 ° C, reducing pollutant emissions (CO 2 and VOCs, for example) and energy expenditure. SUPERPAVE the method was used, in order to producing the specimens which were used to make mechanical analysis. As order to evaluate the effects of reducing the production and compaction temperatures and the influence of the incorporation of the additive in the asphalt mixture, tests were conducted Mechanical: tensile strength, modulus of resilience, moisture damage (Lottman) Fatigue, Flow Number, Cántabro and dynamic modulus. The mixture with 2% wax carnauba showed better results than the mechanical and rheological analysis, further reducing the temperature machining and compression. It is expected that such research can contribute to the reduction of damage to the environment, most technical and economic feasibility. Therefore, carnauba wax meets certain requirements mechanical and rheological properties for use as an additive in warm asphalt mixes.

Esta pesquisa tem como objetivo analisar a resistência ao trincamento, bem como princípio de propagação de trincas e previsão vida de fadiga de misturas asfálticas empregando o ensaio de flexão em amostra semicircular com fenda (semi-circular bending test – SCB), estático e dinâmico, respectivamente. As trincas que surgem nos revestimentos asfálticos revelam-se como um dos grandes danos que afetam diretamente a serventia e qualidade das estruturas de pavimentos flexíveis. Considerando que a reabilitação dos pavimentos fissurados é geralmente onerosa, revela-se um grande desafio aos engenheiros projetistas dimensionar misturas asfálticas a quente que apresentem resistência suficiente capaz de evitar tanto a deformação permanente, quanto o trincamento por fadiga. Sendo assim, a primeira etapa desta pesquisa analisa três misturas asfálticas, dosadas pelo método Superpave: uma com cimento asfáltico de petróleo CAP 50/70, outra com asfalto modificado por polímero AMP 60/85 e a terceira com asfalto borracha AB8. Os resultados indicam para a maior rigidez da mistura com asfalto modificado, que também apresentou maior vida de fadiga. Os corpos de prova com CAP 50/70 e AB8 apresentaram-se dúcteis e com menor velocidade de propagação das microtrincas. A segunda parte deste trabalho apresenta os resultados dos ensaios conduzidos em amostras com asfalto convencional no teor de projeto (TP) e com 0,5% a mais de ligante asfáltico (TP+0,5%), simulando a camada rich-bottom, amplamente utilizada em projetos de pavimentos perpétuos. Quando comparada a mistura no teor ótimo, aquela com maior quantidade de ligante garante uma mistura mais flexível, pois requer maiores deslocamentos para que se atinja o número de ciclos necessários ao desenvolvimento do trincamento e à ruptura. / This study aims to analyze the cracking resistance, as well as the principle of cracking propagation and prediction of fatigue life in hot mix asphalt (HMA) by means of the semi-circular bending test (SCB), static and dynamic, respectively. Pavement surface cracking is one of the major distress mechanisms that affect the serviceability and quality of flexible pavement structures. Considering that the rehabilitation of a damaged pavement is generaly costly, it becomes a challenge for the engineers to design HMA that endures both rutting and fatigue cracking. Therefore, the first part of this research investigates the cracking resistance and fatigue life of three asphalt concrete mixes, designed by the Superpave method: one with standard binder pen50/70, a polymer modified PMB60/85 (softening point/elastic recuperation) and a third mix with asphalt-rubber binder type AB8. The results indicated to the PMB60/85 mixture stiffness that also presented longer fatigue life. The samples with binder pen50/70 e AB8 demonstrated more ductility, with less microcracks propagation speed. The second part of this work presents the results of tests conducted on standard binder pen50/70 specimens at the design asphalt binder content and with a binder additional of 0,5%, representing the rich-bottom layer, widely used in perpetual pavement structures. The +0,5% asphalt content mix provided a more flexible mixture when compared to the mix at design binder content, because required higher displacements to reach the number of cycles to the development of cracking and failure.

O crescente aumento das cargas transportadas pelos caminhões e a utilização de pneus radiais têm contribuído para a degradação prematura dos pavimentos asfálticos. Uma das patologias que passaram a ser comuns nos revestimentos asfálticos, logo após a abertura ao tráfego, é o trincamento que inicia no topo da camada e se propaga para baixo, denominado top-down cracking (TDC). Sabe-se que este trincamento é uma manifestação da ruptura por cisalhamento. Neste sentido, este trabalho visa avaliar a resistência ao cisalhamento de misturas asfálticas em laboratório, a partir da mudança da curva granulométrica. Para isso, foram analisadas duas misturas com ligante convencional CAP 50/70, sendo uma com curva granulométrica densa graúda e outra densa miúda, de acordo com a metodologia Bailey. Foram realizados ensaios de compressão triaxial a 35 e a 45°C em corpos de prova de 100 mm de diâmetro e ~188 mm de altura, os quais foram moldados no compactador giratório. A partir disso, obtiveram-se dados de coesão e de ângulo de atrito das misturas estudadas. Foi verificado que, como era de se esperar, aumentando-se a temperatura de ensaio, reduz-se a coesão de ambas as misturas. Na mistura graúda a coesão passou de 784 para 307 kPa e na mistura miúda de 838 para 401 kPa. Além disso, os resultados indicam que o ângulo de atrito da mistura graúda é maior, como se esperava, e a coesão é menor. Comparando a resistência ao cisalhamento da mistura graúda com as tensões cisalhantes geradas no revestimento de estruturas de pavimentos modeladas no software de elementos finitos Abaqus, foi verificado que as tensões são superiores. Porém não é possível afirmar que não haveria manifestação de TDC nas condições climáticas e carregamento empregados na análise. / The increasing of load transported by trucks and the use of radial tires have contributed for early asphalt pavements failure. One of the distresses that has been frequent in asphalt layers, shortly after opening to traffic, is the cracking that begins at the top of the pavement and propagates down, named top-down cracking (TDC). It is known that this cracking mode can be related to shear failure. Thus, this study aims to evaluate the asphalt mixtures shear strength in a laboratory, from the size distribution change. For this, two mixtures with conventional binder were analyzed, both have dense size distribution, but one coarse-graded and the other fine-graded, following the Bailey method. Triaxial compression test were conducted at 35 and 45°C in specimens with diameter of 100 mm and height of ~188 mm, which were prepared in a gyratory compactor. From this investigation, data for cohesion and friction angle of the studied mixtures were obtained. It was found that, as expected, increasing the test temperature, reduces the cohesion of both mixtures. In the coarse-graded mixture the cohesion reduced from 784 to 307 kPa and fine-graded from 838 to 401 kPa. Furthermore, the results indicate that the coarse mixture friction angle is greater, as expected, and cohesion is smallest. Comparing the coarse mixture shear strength with the shear stresses generated in the coating of pavement structure modeled in the finite element software Abaqus, it was verified that the stress are higher. However it is not possible to assert that there was no manifestation of TDC for the climatic conditions and load proposed in the analysis.