O presente trabalho avalia as alterações de propriedades dos asfaltos pela modificação por polímero do tipo RET (Reactive Elastomeric Terpolymer) e de comportamento de misturas asfálticas densas usinadas com estes asfaltos modificados. Para atingir este objetivo, são apresentados os resultados do monitoramento realizado no trecho experimental executado na SP-330, Rodovia Anhanguera, que empregou este tipo de asfalto modificado e estudo que compreende a modificação de ligantes do tipo CAP20 e CAP40 com 1,0%, 1,5% e 2%, de polímero RET, com posterior dosagem de uma mistura na Faixa III do DERSA no teor considerado como o mais adequado. Para verificação das propriedades mecânicas desta mistura, foram realizados ensaios de Módulo se Resiliência, Resistência à Tração por Compressão Diametral e Resistência à Deformação Permanente em simulador do tipo LPC. / The present document presents the alterations of the properties of the polymer modified asphalts using the polymer RET (Reactive Elastomeric Terpolymer) and the behavior of dense asphaltic mixtures using these modified asphalts. To reach this objective, the monitoring results accomplished in the experimental tram executed in SP-330, Rodovia Anhanguera, that used this type of modified asphalt are presented. The study comprehends the modification of the CAP20 and CAP40 asphalts with 1,0%, 1,5% and 2,0% of RET polymer, with subsequent dosage of a mixture in the Grade III of DERSA applying the RET polymeric proportion considered more appropriate. For the verification of the mechanical properties of this mixtures, Resilience Module, Traction Resistance for Diametrical Compression and Permanent Deformation Resistance in a LPC type simulator were accomplished.

Apresentam-se os resultados de uma investigação sobre os fatores que influem no comportamento de revestimentos asfálticos em relação à deformação permanente, avaliado através dos ensaios de fluência por compressão uniaxial estática e dinâmica, realizados em corpos-de-prova moldados segundo as normas do ensaio Marshall. Os fatores selecionados para estudo foram o tipo de asfalto, a distribuição granulométrica do agregado, o teor de asfalto utilizado na mistura e a tensão utilizada para realização dos ensaios de fluência. Foram testados três tipos de asfalto, CAP-20 convencional, CAP-20 modificado com 4,5% de polímero SBS e CAP-20 modificado com 20% de borracha reciclada de pneu, utilizados em quatro teores. A definição dos teores asfálticos utilizados foi realizada a partir de seis dosagens Marshall iniciais, correspondentes às combinações dos três tipos de asfalto e das duas distribuições granulométricas adotadas, referentes aos centros da faixas B e C do DNER-ES 313/97. Os ensaios de fluência foram realizados sob três diferentes tensões, 0,1 MPa, 0,4 MPa e 0,7 MPa. Para avaliação dos efeitos das variações dos fatores citados no comportamento das misturas foi empregada a técnica de planejamento e análise de experimentos fatoriais fracionários assimétricos. Modelos estatísticos, referentes ao comportamento das misturas asfálticas avaliadas com os ensaios de fluência estática e dinâmica, foram obtidos com razoáveis coeficientes de determinação. / This work presents research results about influential factors in the permanent deformation behavior of asphalt mixes, evaluated through static and dynamic uniaxial creep tests, accomplished in specimens prepared according to the Marshall mix design method. The selected factors used in the analysis are type of binder, aggregate gradation, binder content and stress level used in the creep tests. Three types of binder were tested, convencional CAP-20, CAP-20 modified with 4,5% of SBS polymer and CAP-20 modified with 20% of recycled tire rubber, used in four binder content. The definition of binder content was accomplished starting from six Marshall method, corresponding to the combinations of the three type of binder and of the two adopted gradations, regarding the centers of the gradations B and C of DNER-ES 313/97. The creep tests were accomplished under three different stress, 0,1 MPa, 0,4 MPa and 0,7 MPa. Design and analysis techniques of fractional factorial experiments were used to evaluate the effects of the variations of the above mentioned factors on the mixture behavior. Statistical models of behavior were obtained with reasonable determination coefficients from the static and dynamic creep test.

Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento à fadiga de algumas misturas asfálticas, à luz de resultados de ensaios de fadiga por compressão diametral à tensão controlada, realizados em corpos-de-prova, considerando-se a variação de dois fatores: tipo de asfalto e volume de vazios. Para mesmo agregado (basáltico) e mesma faixa granulométrica (centro da faixa C do DNER) foram moldados, segundo os procedimentos do método Marshall, corpos-de-prova com três tipos de ligantes, sendo um asfalto convencional (CAP 20), um asfalto modificado com polímero (CAP 20 + SBS) e um asfalto modificado com borracha reciclada de pneus (CAP + BRP), em três diferentes volumes de vazios 3, 4 e 5%. São apresentados resultados dos ensaios de resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência e de fadiga. Os modelos de fadiga são apresentados em função das diferenças de tensões e de deformações. Para avaliar o desempenho relativo das misturas, foram simuladas estruturas de pavimentos, dimensionadas pelo método do DNER, para as quais foram determinadas as tensões e deformações atuantes que, por sua vez, foram utilizadas nos modelos de fadiga com a finalidade de determinar as vidas de fadiga. Os resultados indicam que, para maioria dos casos estudados, as misturas com o CAP 20 + SBS apresentaram melhor desempenho (maior vida de fadiga), seguidas pelas com CAP 20 + BRP e, por último, pelas com CAP 20 / The purpose of this research is to evaluate the fatigue behavior of some asphalt mixtures, by means of indirect tensile tests with controlled stress. In order to evaluate different asphalt mixtures, it was molded specimens according to Marshall design method, considering the variation of two factors: asphalt type and air voids. Asphalt concrete specimens were molded with three types of asphalt (conventional, polymer modified and asphalt rubber) and three air void content (3, 4 and 5%), with the same aggregate (basaltic) and same gradation (center of DNER C gradation). Test results of indirect tensile strength, resilient modulus and fatigue are presented. The fatigue models are constructed in function of the differences of stress and strain. The fatigue behavior of asphalt mixtures was evaluated based on pavement structures (designed according to DNER standards) and stresses and strains estimated with aid of ELSYM5 program. The results indicated that, for almost all studied cases, mixtures with polymer modified asphalt (CAP 20 + SBS) had presented fatigue life higher than the other ones, followed by the ones with asphalt rubber (CAP 20 + BRP) and with conventional asphalt (CAP 20)

O uso de asfaltos modificados com polímeros tem crescido significativamente nas últimas décadas em função do aumento da densidade de tráfego, da carga por eixo nos veículos e da pressão dos pneus. Estes ligantes proporcionam o aumento a vida útil e a redução do custo de manutenção das rodovias. Os polímeros mais utilizados na modificação de asfalto são os copolímeros em bloco de estireno-butadienoestireno. Esta tese avaliou os efeitos de diferentes agentes compatibilizantes (óleos) e agentes de ligação no comportamento reológico de misturas asfálticas modificadas com copolímeros de estireno-butadieno-estireno, bem como a influência da sua estrutura, se linear ou radial. Para isto foram realizados análises convencionais e testes em reômetro de cisalhamento dinâmico. Os dados obtidos permitiram evidenciar a eficácia do óleo de xisto como agente compatibilizante, proporcionando excelente dispersão do polímero na matriz asfáltica e estabilidade a estocagem a altas temperaturas. Este óleo apresenta-se como uma opção tecnicamente viável para o óleo aromático atualmente em uso no mercado. Foi também verificado que o uso de enxofre como agente de ligação tem um efeito altamente positivo nas propriedades do ligante modificado, com significativa redução da tan ō, da deformação após aplicação de cargas cíclicas e elevação do módulo complexo, o que contribui para obtenção de pavimentos com maior resistência a deformação e ao trincamento por fadiga. / The use of polymer modified asphalts has grown significantly in the last decades due to the increase in traffic density, axle loading in vehicles and tyre pressure. These binders favor the increase of pavement life and the reduction of its maintenancement costs. The most used polymer for asphalt modification is styrene-butadiene-styrene blocked copolymers. This thesis evaluated the effects of different compatibilizers and crosslinkers on rheological behavior of styrene-butadiene-styrene copolymer modified asphalt binders, as well as the influence of its structure, linear or radial. Binder’s characteristics were determined by conventional analysis and tests in dinamic shear rheometer. Data obtained provided evidence of the positive effect of sulfur as crosslinker in modified binders properties, with high tan ō reduction, complex modulus increase and deformation reduction after application of cyclic loads, characteristics that turn possible the existence of pavements with greater rutting and fatigue resistance. It was also verified the shale oil efficacy as a compatibilizer agent, providing an excellent polymer dispersion inside asphalt matrix and a stable storage binder at high temperatures. This oil can be considered as a technical available option to aromatic oil presently in use at pavement industry.

Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento à fadiga de algumas misturas asfálticas, à luz de resultados de ensaios de fadiga por compressão diametral à tensão controlada, realizados em corpos-de-prova, considerando-se a variação de dois fatores: tipo de asfalto e volume de vazios. Para mesmo agregado (basáltico) e mesma faixa granulométrica (centro da faixa C do DNER) foram moldados, segundo os procedimentos do método Marshall, corpos-de-prova com três tipos de ligantes, sendo um asfalto convencional (CAP 20), um asfalto modificado com polímero (CAP 20 + SBS) e um asfalto modificado com borracha reciclada de pneus (CAP + BRP), em três diferentes volumes de vazios 3, 4 e 5%. São apresentados resultados dos ensaios de resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência e de fadiga. Os modelos de fadiga são apresentados em função das diferenças de tensões e de deformações. Para avaliar o desempenho relativo das misturas, foram simuladas estruturas de pavimentos, dimensionadas pelo método do DNER, para as quais foram determinadas as tensões e deformações atuantes que, por sua vez, foram utilizadas nos modelos de fadiga com a finalidade de determinar as vidas de fadiga. Os resultados indicam que, para maioria dos casos estudados, as misturas com o CAP 20 + SBS apresentaram melhor desempenho (maior vida de fadiga), seguidas pelas com CAP 20 + BRP e, por último, pelas com CAP 20 / The purpose of this research is to evaluate the fatigue behavior of some asphalt mixtures, by means of indirect tensile tests with controlled stress. In order to evaluate different asphalt mixtures, it was molded specimens according to Marshall design method, considering the variation of two factors: asphalt type and air voids. Asphalt concrete specimens were molded with three types of asphalt (conventional, polymer modified and asphalt rubber) and three air void content (3, 4 and 5%), with the same aggregate (basaltic) and same gradation (center of DNER C gradation). Test results of indirect tensile strength, resilient modulus and fatigue are presented. The fatigue models are constructed in function of the differences of stress and strain. The fatigue behavior of asphalt mixtures was evaluated based on pavement structures (designed according to DNER standards) and stresses and strains estimated with aid of ELSYM5 program. The results indicated that, for almost all studied cases, mixtures with polymer modified asphalt (CAP 20 + SBS) had presented fatigue life higher than the other ones, followed by the ones with asphalt rubber (CAP 20 + BRP) and with conventional asphalt (CAP 20)

Apresentam-se os resultados de uma investigação sobre os fatores que influem no comportamento de revestimentos asfálticos em relação à deformação permanente, avaliado através dos ensaios de fluência por compressão uniaxial estática e dinâmica, realizados em corpos-de-prova moldados segundo as normas do ensaio Marshall. Os fatores selecionados para estudo foram o tipo de asfalto, a distribuição granulométrica do agregado, o teor de asfalto utilizado na mistura e a tensão utilizada para realização dos ensaios de fluência. Foram testados três tipos de asfalto, CAP-20 convencional, CAP-20 modificado com 4,5% de polímero SBS e CAP-20 modificado com 20% de borracha reciclada de pneu, utilizados em quatro teores. A definição dos teores asfálticos utilizados foi realizada a partir de seis dosagens Marshall iniciais, correspondentes às combinações dos três tipos de asfalto e das duas distribuições granulométricas adotadas, referentes aos centros da faixas B e C do DNER-ES 313/97. Os ensaios de fluência foram realizados sob três diferentes tensões, 0,1 MPa, 0,4 MPa e 0,7 MPa. Para avaliação dos efeitos das variações dos fatores citados no comportamento das misturas foi empregada a técnica de planejamento e análise de experimentos fatoriais fracionários assimétricos. Modelos estatísticos, referentes ao comportamento das misturas asfálticas avaliadas com os ensaios de fluência estática e dinâmica, foram obtidos com razoáveis coeficientes de determinação. / This work presents research results about influential factors in the permanent deformation behavior of asphalt mixes, evaluated through static and dynamic uniaxial creep tests, accomplished in specimens prepared according to the Marshall mix design method. The selected factors used in the analysis are type of binder, aggregate gradation, binder content and stress level used in the creep tests. Three types of binder were tested, convencional CAP-20, CAP-20 modified with 4,5% of SBS polymer and CAP-20 modified with 20% of recycled tire rubber, used in four binder content. The definition of binder content was accomplished starting from six Marshall method, corresponding to the combinations of the three type of binder and of the two adopted gradations, regarding the centers of the gradations B and C of DNER-ES 313/97. The creep tests were accomplished under three different stress, 0,1 MPa, 0,4 MPa and 0,7 MPa. Design and analysis techniques of fractional factorial experiments were used to evaluate the effects of the variations of the above mentioned factors on the mixture behavior. Statistical models of behavior were obtained with reasonable determination coefficients from the static and dynamic creep test.

O uso de asfaltos modificados com polímeros tem crescido significativamente nas últimas décadas em função do aumento da densidade de tráfego, da carga por eixo nos veículos e da pressão dos pneus. Estes ligantes proporcionam o aumento a vida útil e a redução do custo de manutenção das rodovias. Os polímeros mais utilizados na modificação de asfalto são os copolímeros em bloco de estireno-butadienoestireno. Esta tese avaliou os efeitos de diferentes agentes compatibilizantes (óleos) e agentes de ligação no comportamento reológico de misturas asfálticas modificadas com copolímeros de estireno-butadieno-estireno, bem como a influência da sua estrutura, se linear ou radial. Para isto foram realizados análises convencionais e testes em reômetro de cisalhamento dinâmico. Os dados obtidos permitiram evidenciar a eficácia do óleo de xisto como agente compatibilizante, proporcionando excelente dispersão do polímero na matriz asfáltica e estabilidade a estocagem a altas temperaturas. Este óleo apresenta-se como uma opção tecnicamente viável para o óleo aromático atualmente em uso no mercado. Foi também verificado que o uso de enxofre como agente de ligação tem um efeito altamente positivo nas propriedades do ligante modificado, com significativa redução da tan ō, da deformação após aplicação de cargas cíclicas e elevação do módulo complexo, o que contribui para obtenção de pavimentos com maior resistência a deformação e ao trincamento por fadiga. / The use of polymer modified asphalts has grown significantly in the last decades due to the increase in traffic density, axle loading in vehicles and tyre pressure. These binders favor the increase of pavement life and the reduction of its maintenancement costs. The most used polymer for asphalt modification is styrene-butadiene-styrene blocked copolymers. This thesis evaluated the effects of different compatibilizers and crosslinkers on rheological behavior of styrene-butadiene-styrene copolymer modified asphalt binders, as well as the influence of its structure, linear or radial. Binder’s characteristics were determined by conventional analysis and tests in dinamic shear rheometer. Data obtained provided evidence of the positive effect of sulfur as crosslinker in modified binders properties, with high tan ō reduction, complex modulus increase and deformation reduction after application of cyclic loads, characteristics that turn possible the existence of pavements with greater rutting and fatigue resistance. It was also verified the shale oil efficacy as a compatibilizer agent, providing an excellent polymer dispersion inside asphalt matrix and a stable storage binder at high temperatures. This oil can be considered as a technical available option to aromatic oil presently in use at pavement industry.

O uso de asfaltos modificados com polímeros tem crescido significativamente nas últimas décadas em função do aumento da densidade de tráfego, da carga por eixo nos veículos e da pressão dos pneus. Estes ligantes proporcionam o aumento a vida útil e a redução do custo de manutenção das rodovias. Os polímeros mais utilizados na modificação de asfalto são os copolímeros em bloco de estireno-butadienoestireno. Esta tese avaliou os efeitos de diferentes agentes compatibilizantes (óleos) e agentes de ligação no comportamento reológico de misturas asfálticas modificadas com copolímeros de estireno-butadieno-estireno, bem como a influência da sua estrutura, se linear ou radial. Para isto foram realizados análises convencionais e testes em reômetro de cisalhamento dinâmico. Os dados obtidos permitiram evidenciar a eficácia do óleo de xisto como agente compatibilizante, proporcionando excelente dispersão do polímero na matriz asfáltica e estabilidade a estocagem a altas temperaturas. Este óleo apresenta-se como uma opção tecnicamente viável para o óleo aromático atualmente em uso no mercado. Foi também verificado que o uso de enxofre como agente de ligação tem um efeito altamente positivo nas propriedades do ligante modificado, com significativa redução da tan ō, da deformação após aplicação de cargas cíclicas e elevação do módulo complexo, o que contribui para obtenção de pavimentos com maior resistência a deformação e ao trincamento por fadiga. / The use of polymer modified asphalts has grown significantly in the last decades due to the increase in traffic density, axle loading in vehicles and tyre pressure. These binders favor the increase of pavement life and the reduction of its maintenancement costs. The most used polymer for asphalt modification is styrene-butadiene-styrene blocked copolymers. This thesis evaluated the effects of different compatibilizers and crosslinkers on rheological behavior of styrene-butadiene-styrene copolymer modified asphalt binders, as well as the influence of its structure, linear or radial. Binder’s characteristics were determined by conventional analysis and tests in dinamic shear rheometer. Data obtained provided evidence of the positive effect of sulfur as crosslinker in modified binders properties, with high tan ō reduction, complex modulus increase and deformation reduction after application of cyclic loads, characteristics that turn possible the existence of pavements with greater rutting and fatigue resistance. It was also verified the shale oil efficacy as a compatibilizer agent, providing an excellent polymer dispersion inside asphalt matrix and a stable storage binder at high temperatures. This oil can be considered as a technical available option to aromatic oil presently in use at pavement industry.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CristianKML.pdf: 519626 bytes, checksum: 38b22671e47f97747d0f100e3e9ab1ba (MD5) Previous issue date: 2008-02-28 / This work presents the incorporation of an industrial polymeric waste into a petroleum asphalt cement with penetration grade 50-60 (CAP 50-60). The main goal of this research is the development of a polymer-modified asphalt, with improvements in its physical properties, in order to obtain a more resistant material to the traffic loads. Furthermore, the use of this polymeric waste will result in economic and environmental benefits. The CAP 50-60 used in this research was kindly supplied by LUBNOR Lubrificantes e Derivados de Petr?leo do Nordeste (produced in Fazenda Bel?m Aracati - Cear?) and the industrial polymeric waste was provided by a button manufacturer industry, located in Rio Grande do Norte state. This polymeric waste represents an environmental problem due to its difficulty in recycling and disposal, being necessary the payment by the industry to a landfill. The difficulty in its reuse is for being this material a termofixed polymer, as a result, the button chips resulting from the molding process cannot be employed for the same purpose. The first step in this research was the characterization of the polymeric waste, using Differential Scanning Calorimetry (DSC) Infrared spectroscopy (IR spectroscopy), and Thermogravimetric analysis (TGA). Based on the results, the material was classified as unsaturated polyester. After, laboratory experiments were accomplished seeking to incorporate the polymeric waste into the asphalt binder according to a 23 experimental factorial design, using as main factors: the polymer content (2%, 7% and 14%), the temperature of the mixture (140 and 180 oC) and the reaction time (20 and 60 minutes). The characterization of the polymer-modified asphalt was accomplished by traditional tests, such as: penetration, ring and ball softening point, viscosity, ductility and flash point temperature. The obtained results demonstrated that the addition of the polymeric waste into the asphalt binder modified some of its physical properties. However, this addition can be considered as a feasible alternative for the use of the polymeric waste, which is a serious environmental and technological problem. / Este trabalho apresenta um estudo sobre a incorpora??o de um res?duo industrial polim?rico ao Cimento Asf?ltico de Petr?leo com penetra??o 50-60 (CAP 50-60). O principal objetivo na realiza??o deste trabalho ? obter um asfalto modificado com melhorias em suas propriedades f?sicas, tornando-o mais resistente as cargas de tr?fego. Al?m disso,como conseq??ncia, o aproveitamento deste res?duo traz grandes benef?cios econ?micos e ambientais. O CAP 50-60 empregado nesta pesquisa foi cedido pela LUBNOR Lubrificantes e Derivados de Petr?leo do Nordeste (produzido na Fazenda Bel?m - Aracati- Cear?) e o res?duo polim?rico industrial foi cedido por uma f?brica de bot?es, localizada no Rio Grande do Norte. Trata-se de um res?duo que se constitui em um problema ambiental, devido ? dificuldade em aproveit?-lo ou descart?-lo, sendo necess?rio a empresa pagar a um aterro sanit?rio para estoc?-lo. A dificuldade no aproveitamento do res?duo deve-se ao fato do mesmo ser um pol?mero termorr?gido, assim, as aparas provenientes do processo de moldagem n?o podem ser aproveitadas para a mesma finalidade. A pesquisa foi iniciada com a caracteriza??o do res?duo, atrav?s dos ensaios de Calorimetria Diferencial Explorat?ria (DSC), Espectroscopia de Infravermelho (IV) e Analise Termogravim?trica (TGA), sendo este classificado como um poli?ster insaturado. Em seguida, foram realizados experimentos de incorpora??o do res?duo ao asfalto, de acordo com uma matriz de experimentos 23, tendo como fatores o teor de res?duo polim?rico (2%, 7% e 14%), a temperatura de incorpora??o (140 e 180 oC) e o tempo de incorpora??o ( 20 e 60 minutos). Para a caracteriza??o do asfalto modificado foram realizados ensaios tradicionais que avaliam a consist?ncia do asfalto, tais como: penetra??o, ponto de amolecimento, e viscosidade. Realizou-se tamb?m o ensaio de ponto de fulgor e ductilidade. Os resultados obtidos atrav?s destes ensaios mostraram que a adi??o do res?duo polim?rico ao ligante asf?ltico alterou algumas das propriedades f?sicas do CAP, sendo considerado uma alternativa vi?vel para a solu??o de um problema ambiental e tecnol?gico.