Pesquisas sobre aplicação de borracha de pneus descartados em pavimentação asfáltica vêm sendo desenvolvidas desde a década de 1960, especialmente nos Estados Unidos e, desde o início da década de 1990, no Brasil, como alternativa para diminuição dos problemas ambientais gerados por estes resíduos sólidos. Esta pesquisa tem por objetivo avaliar o desempenho de três misturas asfálticas do tipo concreto asfáltico usinado à quente: duas empregando teores diferentes de borracha moída e óleo de xisto (CAP 40 + 12% de borracha + 10% de óleo de xisto e CAP 40 + 20% de borracha + 15% de óleo de xisto) e uma convencional. Este estudo faz parte de um programa de pesquisa coordenado pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC-USP), Universidade Estadual de Maringá (UEM) e Petrobrás, envolvendo a execução de misturas com borracha e óleo de xisto em trechos experimentais. Foram realizadas dosagens Marshall e ensaios de resistência à tração, módulo de resiliência e fluência por compressão uniaxial estática. Os corpos-de-prova empregados nos ensaios foram moldados no teor ótimo de cimento asfáltico referente a cada uma das misturas. Constatou-se a viabilidade técnica da adição de óleo extensor para a incorporação de borracha de pneus descartados em concreto asfáltico, permitindo a obtenção de resultados satisfatórios quanto aos projetos de dosagem das misturas pelo método Marshall. Com base nos resultados dos ensaios realizados, acredita-se ser viável a execução de trechos experimentais empregando as duas misturas modificadas. / Researches on the application of discarded tires in asphaltic pavements has been developed since 1960, mainly in the United States and since the beginning of the 90\'s in Brazil, as an alternative to the reduction of environmental problems created by this kind of solid residues. The purpose of this research is to evaluate the performance of three hot mix asphalt concrete: two using different crumb rubber and shale oil contents (CAP 40 + 12% rubber + 10% shale oil and CAP 40 + 20% rubber + 15% shale oil) and a conventional hot mix asphalt concrete. The research is part of a major program coordinated by the Universidade de São Paulo (EESC-USP), Universidade Estadual de Maringá and Petrobras, comprehending the execution of asphaltic mixtures using tire rubber and shale oil in experimental road segments. The tests performed are: Marshall test, indirect tension, resilient modulus and static creep. The samples tested were compacted in the optimum binder content of each mixture. Good results obtained in tests confirrned the technical viability of using the shale oil as extender in crumb rubber asphalt hot mixtures. The results lead to the conclusion that experimental road sections or segments may be constructed with both tested rubber-oil modified asphalt mixtures.

Rubber asphalt has been used in Brazil as early as 2001. Among the fabrication processes of rubber asphalt, the most widely used in Brazil is the terminal blend. However, the use of field-blended rubber asphalt has been around in the United States for decades, especially in the state of Arizona. This process results in a highly viscous material with enhanced engineering properties, but requires specific equipment that is typically installed at the job site, or close to the supplying asphalt plant. Thus, keeping in mind the possible technological advantages of using a field blended rubber asphalt mixture and the lack of information regarding this technique in Brazil, there is a necessity to develop studies to assess the performance of this type of material in our environmental conditions and axle loading configurations. Therefore, a laboratory study was conducted to determine the rheological properties of a field-blended rubber asphalt and compare them to those of typical binders used in Brazil (an AC 30/45 penetration grade and a binder modified with SBS, an elastomeric polymer). Binder permanent deformation was determined using the Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR) test, whereas binder fatigue behavior was determined using the Time Sweep and Linear Amplitude Sweep (LAS) tests. Subsequently, the permanent deformation and fatigue behavior of a gap-graded mixture using the field-blended rubber asphalt were assessed in the laboratory and in the field. The permanent deformation of the mixture was determined in the laboratory using the LCPC wheel track test, whereas the fatigue behavior was determined using the four point bending flexural test. A test section was built after the rehabilitation job of highway RJ-122, where a field-blended rubber asphalt mixture was first used in the country. The mixture performance was studied in situ through accelerated pavement tests using a full scale, large mobile traffic simulator. The results were used to model the performance of the structure with the rubber asphalt mixture by means of the Highway Development and Management Model (HDM-4) cracking and permanent deformation models, calibrated to local conditions. Accelerated pavement tests were validated through periodic pavement monitoring campaigns conducted for four years in a test section in Highway RJ-122. The field-blended rubber asphalt showed a good performance in terms of permanent deformation and fatigue determined in the laboratory at the binder and mixture levels, which confirms what was verified in the field. / No Brasil, o asfalto-borracha vem sendo utilizado desde meados de 2001. Dentre os processos de fabricação do asfalto-borracha, o mais utilizado no Brasil é o asfalto-borracha estocável ou terminal blend. Contudo, o asfalto-borracha do tipo não estocável (field blend) vem sendo bastante difundido nos Estados Unidos há décadas, principalmente no estado do Arizona. Este processo resulta em um asfalto-borracha de alta viscosidade, com alto desempenho, porém requer um equipamento de fabricação de asfalto-borracha específico, instalado no canteiro de obras, ou muito próximo à usina de asfaltos fornecedora da obra. Tendo em vista as possíveis vantagens tecnológicas do asfalto-borracha field blend e o conhecimento ainda pequeno sobre esta técnica no Brasil, há a necessidade de desenvolver estudos para a avaliação deste tipo de material frente às condições climáticas e de solicitação pelas cargas viárias em nosso país. Para tanto, foi realizado um estudo em laboratório para verificar as propriedades reológicas de um asfalto-borracha field blend e compará-las com as características de ligantes típicos empregados no Brasil (um CAP 30-45 e um ligante modificado por polímero elastomérico do tipo SBS). Elegeu-se o Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR) para verificar a deformação permanente e o Time Sweep e Linear Amplitude Sweep (LAS) para verificar o comportamento na fadiga dos ligantes. Na sequência, determinou-se a deformação permanente e o comportamento à fadiga de uma mistura asfáltica descontínua (gap-graded) empregando o asfalto-borracha field blend em laboratório e no campo. A deformação permanente da mistura foi verificada por meio do simulador de tráfego LCPC, enquanto a vida de fadiga foi determinada utilizando o ensaio de flexão em viga (4 pontos). Por fim, foi construída uma seção teste após a conclusão da obra de restauração dos pavimentos da rodovia RJ-122, local onde se elegeu a utilização desta tecnologia pela primeira vez no país. O desempenho da mistura foi estudado in loco com o emprego de ensaios acelerados do pavimento utilizando-se o simulador de tráfego linear móvel em tamanho real. Os resultados obtidos foram utilizados para modelar o desempenho da estrutura com o revestimento asfáltico constituído pela mistura com o asfalto-borracha por meio dos modelos de trincamento e de deformação permanente do Highway Development and Management Model (HDM-4), podendo-se verificar o desempenho desta mistura calibrado para as condições locais. Os ensaios acelerados foram validados em campo por meio de campanhas de monitoramento periódicas realizadas ao longo de quatro anos na rodovia RJ-122. Pelos ensaios de laboratório no ligante e na mistura foi possível concluir que o asfalto-borracha field blend apresenta um bom desempenho quanto à deformação permanente e à fadiga, corroborando o que foi verificado no campo.

Este trabalho apresenta um estudo realizado com uma mistura asfáltica morna utilizando ligante aditivado com agente surfactante e borracha moída de pneus inservíveis. Um trecho experimental foi executado com a mistura asfáltica morna, localizado na SPA-248-055, Pista Oeste, entre os quilômetros 3+000 e 6+000 e comparado ao trecho de referência, localizado na mesma rodovia, entre os quilômetros 1+000 e 3+000. Foram feitos também ensaios fundamentais para caracterização do ligante modificado com borracha e com aditivo químico para mistura morna e também ensaios para verificar o comportamento mecânico da mistura de usina, de modo que possibilitou comparar seus resultados com uma mistura de referência, com produção na temperatura a quente. Os ensaios realizados para verificação do comportamento mecânico foram: resistência à tração, módulo de resiliência, fadiga e resistência à formação de trilha de roda no simulador de tráfego francês do LCPC. Comparando a mistura asfáltica morna com uma mistura de referencia, os resultados obtidos foram satisfatórios. Além destes experimentos também foram realizados ensaios de resistência ao dano por umidade induzida (DUI). No caso deste estudo, os resultados foram satisfatórios. Durante a produção da mistura asfáltica, foi realizada a análise da redução de emissões de poluentes, no momento da produção da mistura. Os resultados indicaram que há redução de poluentes como fumos totais, fumos solúveis e compostos orgânicos voláteis (VOC). Tanto o trecho experimental quanto o trecho de referência foram avaliados durante 3 anos quanto aos parâmetros de desempenho do pavimento, como irregularidade e condição de superfície. Os resultados obtidos mostram o comportamento positivo da mistura asfáltica morna, quando comparado ao pavimento do trecho de referência, ao longo de dois anos de observação. / This paper presents a study of a warm asphalt mix using binder additive with surfactant agent and tire crumb rubber. A test section was performed with the warm asphalt mixture, located in SPA-248-055, West Lane, between kilometers 3+00 to 6+000 and compared to the reference section, a hot mix section, located on the same highway, between kilometers 1 + 000 and 3 + 000. Basic tests were also made to characterize the rubber-modified binder and to verify the mechanical behavior of the plant mixture, than compared to results of a reference hot mixture. The tests performed to check the mechanical behavior were: tensile strength, resilient modulus, fatigue and rooting in French LCPC traffic simulator. Comparing the warm asphalt mixture with a mixture of reference, the results achieved were satisfactory. In addiction, in this research were also performed induced moisture damage, and check the adhesion of the binder to the aggregate. In the case of this study, the results were acceptable. During warm asphalt mix and hot mix production, analysis of reducing pollutant emissions were recorded. The results indicated that there is a reduction of pollutants such as total smoke, fumes soluble and organic volatile compounds. Both the experimental section and the reference section were evaluated for 3 years for pavement performance parameters such as roughness and surface condition. The results show a positive behavior of warm asphalt mix compared to the reference pavement section over two years of observation.

Ligante asfáltico e borracha moída de pneus são materiais, na maioria das vezes, de difícil compatibilização, exigindo a adição de produtos químicos que facilitem a dispersão e a incorporação da borracha, como, por exemplo, os óleos extensores. A presente pesquisa tem por objetivo verificar a hipótese de que o resíduo de óleo de xisto, por se tratar de um óleo aromático, presta-se bem como óleo extensor de borracha, permitindo, inclusive, a adição de teores de borracha maiores que os normalmente incorporados aos ligantes asfálticos na ausência de óleos extensores. A tentativa de verificação de tais hipóteses foi efetuada por meio de uma programação laboratorial dividida em duas etapas. A primeira englobou uma investigação sobre o efeito da borracha moída e do resíduo de óleo de xisto sobre características físicas de 27 ligantes asfálticos, a fim de modelar diversas propriedades reológicas desses materiais, tendo como variáveis previsoras as porcentagens de componentes e as variáveis de processo. Na segunda etapa, foram estudados 8 ligantes asfálticos, a fim de obter dados para a validação dos modelos definidos na primeira etapa e também para a modelagem de propriedades não contempladas na primeira fase. Em ambas as fases, o planejamento dos experimentos foi efetuado empregando a técnica estatística de experimentos com misturas. A caracterização física dos ligantes asfálticos foi efetuada por meio de ensaios tradicionais (ponto de amolecimento, penetração e resiliência) e da especificação Superpave (viscosidade aparente, balanço de massa, cisalhamento dinâmico e fluência na flexão), em ligantes virgens e submetidos às práticas de envelhecimento a curto e longo prazos indicadas pela especificação Superpave (RTFOT e PAV). Ensaios de estabilidade à estocagem também foram realizados. Há evidências de que o resíduo de óleo de xisto pode ser empregado como óleo extensor em ligantes asfalto borracha, porém a seleção das concentrações adequadas dos componentes (asfalto, borracha e resíduo de óleo de xisto) depende do monitoramento de propriedades reológicas nas temperaturas de ocorrência dos principais defeitos do pavimento na região de implantação da rodovia. / Asphalt binder and crumb rubber from discarded tires are materials that, most of time, are not compatible, requiring the addition of chemical products to facilitate the dispersion and incorporation of rubber particles as, for example, the extender oils. This research aims at evaluating the hypothesis that the shale-oil residue, once it is an aromatic oil, may be used as an extender oil for asphalt-rubber binders, allowing the incorporation of crumb-rubber proportions even higher than those usually added to asphalt binders without extender oils. The effort to verify these hypotheses was made by means of a laboratorial program divided in two steps. In the first step an investigation was carried out to assess the effects of crumb rubber and shale-oil residue on physical characteristics of twenty seven asphalt binders, in order to model rheological properties of these materials, using the component proportions and the process variables as predictor variables. In the second step, eight asphalt binders were studied, to obtain data to validate the original models and to model some properties that were not monitored in the first step. In both steps, the experiment was designed using the statistical technique of experiments with mixtures. The physical characterization of the asphalt binders was performed using traditional tests (softening point, penetration and resilience) and those of Superpave specification (apparent viscosity, mass loss, dynamic shear and flexural creep), with materials in three conditions: virgin, short-term aged (RTFOT) and long-term aged (PAV). Storage stability tests were also performed. There are evidences that the shale-oil residue can be used as an extender oil in asphalt-rubber binders, but the selection of the adequate concentrations of the components (asphalt, rubber and oil) depends on the measurement of rheological properties in the temperatures at which the main pavements distresses occurs in the place the road will be constructed.

No Brasil, desde o início da década de 1990, vêm sendo desenvolvidas pesquisas sobre aplicação do asfalto-borracha visando tanto a diminuição dos problemas ambientais gerados pelo descarte de pneus inservíveis, como a melhoria das características dos ligantes produzidos. Dentro desse contexto, esta pesquisa teve por objetivo avaliar o desempenho mecânico de oito misturas asfálticas do tipo concreto asfáltico usinado a quente, produzidas com asfaltos convencional e convencional modificado com borracha de pneu e resíduo de óleo de xisto. Quanto ao ligante, foram utilizados 8 tipos, a saber: CAP 30/45 (referência); dois ligantes empregando teores diferentes de borracha moída de pneu; outros dois com teores distintos de resíduo de óleo de xisto e, por fim, mais três com combinações de teores de borracha e de resíduo de óleo de xisto. Os corpos-de-prova empregados nos ensaios foram moldados em cinco teores diferentes de ligantes asfálticos (4,5; 5,0, 5,5; 6,0 e 6,5%). Conseqüentemente, foram realizados ensaios Marshall, resistência à tração, módulo de resiliência e umidade induzida. Com base nos resultados dos ensaios realizados observou-se que tanto a borracha quanto o óleo reduzem a resistência à tração e o módulo de resiliência das misturas, no entanto, na recuperação retardada, os efeitos da borracha e do óleo são antagônicos, diminuindo e aumentando, respectivamente. Ademais, quanto à suscetibilidade à ação da água, as misturas com adição de óleo apresentaram menor suscetibilidade que as misturas com adição de borracha. Além disso, foi observado que todas as misturas estudadas, exceto aquelas com altas concentrações de óleo e de borracha, atenderam os requisitos estabelecidos pelas especificações, para as propriedades analisadas. Todavia, em alguns casos, considerando os efeitos antagônicos do óleo e da borracha, algumas combinações entre ambos podem ser realizadas, com a finalidade de alcançar os níveis desejados para as propriedades do ligante asfalto-borracha e das misturas asfálticas. / In Brazil, since the beginning of the 90\'s, have been developed researches on the application of asphalt-rubber seeking the reduction of environmental problems created by the used tires, and the improvement of the characteristics of the produced binder. Taking this into account, the purpose of this research is to evaluate the mechanical performance of eight hot mix asphalt concretes, produced with conventional asphalt and modified asphalt with crumb rubber and shale-oil residue. Eight types of binders were used: CAP 30/45 (reference); two binders using different crumb rubber contents, two with different shale-oil residue contents, and finally three more with the combination of crumb rubber and shale-oil residue contents. The specimens used in the laboratorial tests were compacted in five different binders contents (4.5; 5.0, 5.5; 6.0 e 6.5%). Hence, the tests performed are: Marshall test, indirect tension, resilient modulus and moisture induced. The results showed that the rubber and the shale oil reduce the indirect tension and resilience module of the mixtures, however, on the delayed recover, the effects of the rubber and of the shale oil are opposed, decreasing and increasing it, respectively. Moreover, for the moisture susceptibility, the mixtures with shale-oil residue exhibited less susceptibility to water than those with crumb rubber. Furthermore, all the studied mixtures, except those with high shale-oil residue and rubber concentrations, they got to attend the established requirements for the specifications, for the analyzed properties. Although, in some cases, considering the opposed effects of the shale oil and of the crumb rubber, some combinations between both can be accomplished, with the purpose of reach the levels wanted for the properties of the asphaltrubber binder and the asphalt mixtures. Also regression models were elaborated as for the analyzed properties. The results obtained of modeling were satisfactory.

Ligante asfáltico e borracha moída de pneus são materiais, na maioria das vezes, de difícil compatibilização, exigindo a adição de produtos químicos que facilitem a dispersão e a incorporação da borracha, como, por exemplo, os óleos extensores. A presente pesquisa tem por objetivo verificar a hipótese de que o resíduo de óleo de xisto, por se tratar de um óleo aromático, presta-se bem como óleo extensor de borracha, permitindo, inclusive, a adição de teores de borracha maiores que os normalmente incorporados aos ligantes asfálticos na ausência de óleos extensores. A tentativa de verificação de tais hipóteses foi efetuada por meio de uma programação laboratorial dividida em duas etapas. A primeira englobou uma investigação sobre o efeito da borracha moída e do resíduo de óleo de xisto sobre características físicas de 27 ligantes asfálticos, a fim de modelar diversas propriedades reológicas desses materiais, tendo como variáveis previsoras as porcentagens de componentes e as variáveis de processo. Na segunda etapa, foram estudados 8 ligantes asfálticos, a fim de obter dados para a validação dos modelos definidos na primeira etapa e também para a modelagem de propriedades não contempladas na primeira fase. Em ambas as fases, o planejamento dos experimentos foi efetuado empregando a técnica estatística de experimentos com misturas. A caracterização física dos ligantes asfálticos foi efetuada por meio de ensaios tradicionais (ponto de amolecimento, penetração e resiliência) e da especificação Superpave (viscosidade aparente, balanço de massa, cisalhamento dinâmico e fluência na flexão), em ligantes virgens e submetidos às práticas de envelhecimento a curto e longo prazos indicadas pela especificação Superpave (RTFOT e PAV). Ensaios de estabilidade à estocagem também foram realizados. Há evidências de que o resíduo de óleo de xisto pode ser empregado como óleo extensor em ligantes asfalto borracha, porém a seleção das concentrações adequadas dos componentes (asfalto, borracha e resíduo de óleo de xisto) depende do monitoramento de propriedades reológicas nas temperaturas de ocorrência dos principais defeitos do pavimento na região de implantação da rodovia. / Asphalt binder and crumb rubber from discarded tires are materials that, most of time, are not compatible, requiring the addition of chemical products to facilitate the dispersion and incorporation of rubber particles as, for example, the extender oils. This research aims at evaluating the hypothesis that the shale-oil residue, once it is an aromatic oil, may be used as an extender oil for asphalt-rubber binders, allowing the incorporation of crumb-rubber proportions even higher than those usually added to asphalt binders without extender oils. The effort to verify these hypotheses was made by means of a laboratorial program divided in two steps. In the first step an investigation was carried out to assess the effects of crumb rubber and shale-oil residue on physical characteristics of twenty seven asphalt binders, in order to model rheological properties of these materials, using the component proportions and the process variables as predictor variables. In the second step, eight asphalt binders were studied, to obtain data to validate the original models and to model some properties that were not monitored in the first step. In both steps, the experiment was designed using the statistical technique of experiments with mixtures. The physical characterization of the asphalt binders was performed using traditional tests (softening point, penetration and resilience) and those of Superpave specification (apparent viscosity, mass loss, dynamic shear and flexural creep), with materials in three conditions: virgin, short-term aged (RTFOT) and long-term aged (PAV). Storage stability tests were also performed. There are evidences that the shale-oil residue can be used as an extender oil in asphalt-rubber binders, but the selection of the adequate concentrations of the components (asphalt, rubber and oil) depends on the measurement of rheological properties in the temperatures at which the main pavements distresses occurs in the place the road will be constructed.

No Brasil, desde o início da década de 1990, vêm sendo desenvolvidas pesquisas sobre aplicação do asfalto-borracha visando tanto a diminuição dos problemas ambientais gerados pelo descarte de pneus inservíveis, como a melhoria das características dos ligantes produzidos. Dentro desse contexto, esta pesquisa teve por objetivo avaliar o desempenho mecânico de oito misturas asfálticas do tipo concreto asfáltico usinado a quente, produzidas com asfaltos convencional e convencional modificado com borracha de pneu e resíduo de óleo de xisto. Quanto ao ligante, foram utilizados 8 tipos, a saber: CAP 30/45 (referência); dois ligantes empregando teores diferentes de borracha moída de pneu; outros dois com teores distintos de resíduo de óleo de xisto e, por fim, mais três com combinações de teores de borracha e de resíduo de óleo de xisto. Os corpos-de-prova empregados nos ensaios foram moldados em cinco teores diferentes de ligantes asfálticos (4,5; 5,0, 5,5; 6,0 e 6,5%). Conseqüentemente, foram realizados ensaios Marshall, resistência à tração, módulo de resiliência e umidade induzida. Com base nos resultados dos ensaios realizados observou-se que tanto a borracha quanto o óleo reduzem a resistência à tração e o módulo de resiliência das misturas, no entanto, na recuperação retardada, os efeitos da borracha e do óleo são antagônicos, diminuindo e aumentando, respectivamente. Ademais, quanto à suscetibilidade à ação da água, as misturas com adição de óleo apresentaram menor suscetibilidade que as misturas com adição de borracha. Além disso, foi observado que todas as misturas estudadas, exceto aquelas com altas concentrações de óleo e de borracha, atenderam os requisitos estabelecidos pelas especificações, para as propriedades analisadas. Todavia, em alguns casos, considerando os efeitos antagônicos do óleo e da borracha, algumas combinações entre ambos podem ser realizadas, com a finalidade de alcançar os níveis desejados para as propriedades do ligante asfalto-borracha e das misturas asfálticas. / In Brazil, since the beginning of the 90\'s, have been developed researches on the application of asphalt-rubber seeking the reduction of environmental problems created by the used tires, and the improvement of the characteristics of the produced binder. Taking this into account, the purpose of this research is to evaluate the mechanical performance of eight hot mix asphalt concretes, produced with conventional asphalt and modified asphalt with crumb rubber and shale-oil residue. Eight types of binders were used: CAP 30/45 (reference); two binders using different crumb rubber contents, two with different shale-oil residue contents, and finally three more with the combination of crumb rubber and shale-oil residue contents. The specimens used in the laboratorial tests were compacted in five different binders contents (4.5; 5.0, 5.5; 6.0 e 6.5%). Hence, the tests performed are: Marshall test, indirect tension, resilient modulus and moisture induced. The results showed that the rubber and the shale oil reduce the indirect tension and resilience module of the mixtures, however, on the delayed recover, the effects of the rubber and of the shale oil are opposed, decreasing and increasing it, respectively. Moreover, for the moisture susceptibility, the mixtures with shale-oil residue exhibited less susceptibility to water than those with crumb rubber. Furthermore, all the studied mixtures, except those with high shale-oil residue and rubber concentrations, they got to attend the established requirements for the specifications, for the analyzed properties. Although, in some cases, considering the opposed effects of the shale oil and of the crumb rubber, some combinations between both can be accomplished, with the purpose of reach the levels wanted for the properties of the asphaltrubber binder and the asphalt mixtures. Also regression models were elaborated as for the analyzed properties. The results obtained of modeling were satisfactory.