O envelhecimento dos ligantes asfálticos possui uma grande influência sobre as propriedades mecânicas das misturas asfálticas. As especificações atuais limitam determinados índices ou parâmetros de envelhecimento, visando contornar o endurecimento excessivo do ligante asfáltico, porém, não levam em conta o efeito da radiação ultravioleta (UV). O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito dos envelhecimentos termo-oxidativo e foto-oxidativo sobre as propriedades reológicas de um CAP puro e 11 ligantes asfálticos modificados, incluindo polímeros elastoméricos e plastoméricos, borracha moída de pneus e ácido polifosfórico, incluindo também combinações destes aditivos. Os ligantes asfálticos, com classificação por grau de desempenho PG 76-XX, preparados com base em um CAP 50-70 com classificação PG 64-22, foram previamente envelhecidos a curto prazo na estufa RTFO e posteriormente submetidos ao envelhecimento foto-oxidativo em uma estufa UV sob dois níveis de radiação, 0,68 W/m² e 1,00 W/m², por um período de 240 h. Para efeitos de comparação dos resultados, as mesmas amostras foram submetidas ao envelhecimento termo-oxidativo na estufa PAV. As amostras virgens e envelhecidas a curto prazo foram caracterizadas por meio de ensaios empíricos. Os resíduos obtidos nos envelhecimentos foram submetidos a ensaios no reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR). Propriedades reológicas dos ligantes asfálticos foram analisadas por meio de curvas-mestre e do ensaio de fadiga LAS. Algumas amostras foram caracterizadas quimicamente por meio de espectroscopia no infravermelho (FTIR), cromatografia por permeação em gel (GPC) e do fracionamento SARA. Para a maioria das amostras os procedimentos PAV e UV a 0,68 W/m² apresentam certa equivalência, em termos da capacidade de alterar as propriedades reológicas analisadas. O ligante asfáltico que mostrou ser menos sensível ao envelhecimento PAV foi o CAP+SBR, o que demonstrou ser menos sensível ao envelhecimento UV a 0,68 W/m² foi o CAP+EVA, e o que demonstrou menor sensibilidade ao envelhecimento UV a 1,00 W/m² foi o CAP+SBS. O CAP+SBS+PPA foi a amostra que apresentou maior sensibilidade ao envelhecimento PAV e UV a 1,00 W/m². / Aging of the asphalt binders has a great influence on the mechanical properties of asphalt mixtures. The current specifications establish limits for some indexes or aging parameters in an attempt to avoid the excessive hardening of the asphalt binder; however, they do not take into account the effects of ultraviolet (UV) irradiation. The objective of this study is to analyze the impact of thermo-oxidative and UV aging methods on the rheological properties of a base asphalt cement (AC) and 11 formulations prepared with additives, i. e., elastomeric and plastomeric polymers, ground tire rubber and polyphosphoric acid. Combinations these additives were also included in the study. The modified asphalt binders are graded as PG-76 XX in the Superpave specification, whereas the 50-70 base AC is graded as PG 64-22 in the same specification. The materials were first aged in the rolling thin-film oven (RTFO), and then submitted to photo-oxidative aging in an UV oven at two irradiation levels (0.68 W/m² and 1.00 W/m²) for 240 h. For comparison purposes, these formulations were also subjected to thermo-oxidative aging in the pressurized aging vessel (PAV). The unaged and short-term aged samples were characterized by means of empirical tests. The residues obtained in the RTFOT, PAV e UV aging methods were tested in the dynamic shear rheometer (DSR). The rheological properties of asphalt binders were analyzed by means of master curves and the linear amplitude sweep (LAS) fatigue test. Some samples were chemically characterized by the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the gel permeation chromatography (GPC) and the SARA fractionation techniques. The PAV and the UV procedures at 0.68 W/m² show some similarities for many formulations in terms of the ability to change their rheological properties. The AC+SBR was found to be less sensitive to PAV aging than the other studied binders, whereas the AC+EVA was the less sensitive material to UV aging at 0.68 W/m² and the AC+SBS showed the lowest sensitivity to UV aging at 1.00 W/m². The AC+SBS+PPA was the most sensitive formulation to PAV and UV aging at 1.00 W/m².

O envelhecimento dos ligantes asfálticos possui uma grande influência sobre as propriedades mecânicas das misturas asfálticas. As especificações atuais limitam determinados índices ou parâmetros de envelhecimento, visando contornar o endurecimento excessivo do ligante asfáltico, porém, não levam em conta o efeito da radiação ultravioleta (UV). O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito dos envelhecimentos termo-oxidativo e foto-oxidativo sobre as propriedades reológicas de um CAP puro e 11 ligantes asfálticos modificados, incluindo polímeros elastoméricos e plastoméricos, borracha moída de pneus e ácido polifosfórico, incluindo também combinações destes aditivos. Os ligantes asfálticos, com classificação por grau de desempenho PG 76-XX, preparados com base em um CAP 50-70 com classificação PG 64-22, foram previamente envelhecidos a curto prazo na estufa RTFO e posteriormente submetidos ao envelhecimento foto-oxidativo em uma estufa UV sob dois níveis de radiação, 0,68 W/m² e 1,00 W/m², por um período de 240 h. Para efeitos de comparação dos resultados, as mesmas amostras foram submetidas ao envelhecimento termo-oxidativo na estufa PAV. As amostras virgens e envelhecidas a curto prazo foram caracterizadas por meio de ensaios empíricos. Os resíduos obtidos nos envelhecimentos foram submetidos a ensaios no reômetro de cisalhamento dinâmico (DSR). Propriedades reológicas dos ligantes asfálticos foram analisadas por meio de curvas-mestre e do ensaio de fadiga LAS. Algumas amostras foram caracterizadas quimicamente por meio de espectroscopia no infravermelho (FTIR), cromatografia por permeação em gel (GPC) e do fracionamento SARA. Para a maioria das amostras os procedimentos PAV e UV a 0,68 W/m² apresentam certa equivalência, em termos da capacidade de alterar as propriedades reológicas analisadas. O ligante asfáltico que mostrou ser menos sensível ao envelhecimento PAV foi o CAP+SBR, o que demonstrou ser menos sensível ao envelhecimento UV a 0,68 W/m² foi o CAP+EVA, e o que demonstrou menor sensibilidade ao envelhecimento UV a 1,00 W/m² foi o CAP+SBS. O CAP+SBS+PPA foi a amostra que apresentou maior sensibilidade ao envelhecimento PAV e UV a 1,00 W/m². / Aging of the asphalt binders has a great influence on the mechanical properties of asphalt mixtures. The current specifications establish limits for some indexes or aging parameters in an attempt to avoid the excessive hardening of the asphalt binder; however, they do not take into account the effects of ultraviolet (UV) irradiation. The objective of this study is to analyze the impact of thermo-oxidative and UV aging methods on the rheological properties of a base asphalt cement (AC) and 11 formulations prepared with additives, i. e., elastomeric and plastomeric polymers, ground tire rubber and polyphosphoric acid. Combinations these additives were also included in the study. The modified asphalt binders are graded as PG-76 XX in the Superpave specification, whereas the 50-70 base AC is graded as PG 64-22 in the same specification. The materials were first aged in the rolling thin-film oven (RTFO), and then submitted to photo-oxidative aging in an UV oven at two irradiation levels (0.68 W/m² and 1.00 W/m²) for 240 h. For comparison purposes, these formulations were also subjected to thermo-oxidative aging in the pressurized aging vessel (PAV). The unaged and short-term aged samples were characterized by means of empirical tests. The residues obtained in the RTFOT, PAV e UV aging methods were tested in the dynamic shear rheometer (DSR). The rheological properties of asphalt binders were analyzed by means of master curves and the linear amplitude sweep (LAS) fatigue test. Some samples were chemically characterized by the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the gel permeation chromatography (GPC) and the SARA fractionation techniques. The PAV and the UV procedures at 0.68 W/m² show some similarities for many formulations in terms of the ability to change their rheological properties. The AC+SBR was found to be less sensitive to PAV aging than the other studied binders, whereas the AC+EVA was the less sensitive material to UV aging at 0.68 W/m² and the AC+SBS showed the lowest sensitivity to UV aging at 1.00 W/m². The AC+SBS+PPA was the most sensitive formulation to PAV and UV aging at 1.00 W/m².

The fatigue cracking process occurs by the repeated dynamic loading from the traffic of heavy vehicle. This phenomenon initiates as microcracks and develops under two circumstances: (i) after adhesive failure, when the crack occurs at the interface aggregate-mortar, and/or (ii) after cohesive failure, when the crack develops within the mortar. Based on such interpretation of the cracking phenomenon in asphalt concrete mixtures, researchers have been using the fine aggregate matrices (FAMs) to estimate the fatigue behavior of the asphalt concrete. Good agreement is observed between the properties of the FAM and asphalt concrete properties in studies related to moisture damage, fatigue cracking and permanent deformation. Regarding the fatigue resistance of the flexible pavements, it is important to investigate the effect of the use of modified binders and the binder aging on the fatigue properties of the asphalt concrete, once that the modified binder can enhance the fatigue behavior of the asphalt concrete, and the binder aging hardens the asphalt binder and turns it into a fragile material, with negative effects on the fatigue life of the asphalt concrete. Based on these evidences, this study has the objective of evaluating the effect of modified binders and aging level on the fatigue life of the FAMs, asphalt mastics and asphalt binders. The three scales are comprised of four asphalt binders (neat, AC+PPA, AC+SBS and AC+rubber) aged in short- and long-term. The fatigue properties of the three scales were evaluated by means of the viscoelastic continuum damage (VECD) concepts, once that this theory is able to predict the asphalt concrete behavior independent of loading mode (uniaxial or torsional), control mode (stress-control or strain-control), and amplitude loading applied to induce the damage. The overall results indicate that the addition of modified binder enhances the fatigue behavior and that extended aging is capable of compromise the fatigue performance. At the scales of the binder and the mastic, the AC+rubber presented the best fatigue performance, occupying the first position in the final rank order, and the AC+SBS presented the worst performance, occupying the last position. However, at the FAM scale, the FAMs prepared with the AC+SBS presented the best fatigue performance, occupying the first position in the final rank order, and the FAMs prepared with the neat binder presented the worst behavior, occupying the last position. The best correlation between the three scales regarding the short- and long-term aging was obtained between binder and mastics aged in the PAV with the FAMs aged in long-term for 30 days. / O processo de trincamento por fadiga ocorre devido ao carregamento dinâmico repetido do tráfego de veículos pesados. Este fenômeno tem o início por meio de microtrincas e se propaga por meio de duas condições: (i) após a ruptura adesiva, quando a trinca ocorre na interface entre agregado e mástique, e/ou (ii) após a ruptura coesiva, quando o processo de trincamento ocorre no mástique. Com base nesta interpretação para o trincamento por fadiga em mistura asfáltica, pesquisadores vêm usando matrizes de agregado fino (MAFs) para estimar o comportamento da mistura asfáltica completa quanto ao dano por fadiga. Boa correlação é observada entre as propriedades da MAF e da mistura asfáltica completa (MAC) em estudos relacionados ao dano por umidade, fadiga e deformação permanente. Com relação a resistência de pavimentos flexíveis, é importante avaliar o efeito do uso de ligantes asfálticos modificados e do envelhecimento do ligante nas propriedades da mistura asfáltica, uma vez que ligantes modificados podem melhorar o comportamento da mistura asfáltica quanto ao dano por fadiga, e o envelhecimento do ligante asfáltico pode enrijecer o material tornando-o mais frágil, reduzindo a vida de fadiga das misturas asfálticas. Levando em consideração as evidências apresentadas, este estudo tem por objetivo avaliar o efeito de ligantes asfálticos modificados e o nível de envelhecimento na vida de fadiga das MAFs, mástiques e ligantes asfálticos. Estas três escalas da mistura asfáltica completa foram compostas por quatro ligantes asfálticos (CAP 50/70, CAP+PPA, CAP+SBS e CAP+borracha) envelhecidos a curto e a longo prazo. As propriedades das três escalas quanto ao dano por fadiga foram avaliadas por meio dos conceitos da teoria do dano contínuo em meio viscoelástico (VECD), uma vez que esta teoria é capaz de prever o comportamento da mistura asfáltica independentemente do modo de carregamento (uniaxial ou torsional, tensão ou deformação controlada) e da amplitude do carregamento aplicado ao material para induzir o dano. De modo geral, os resultados indicaram que o uso de ligantes asfálticos modificados melhoram o comportamento das MAFs quanto ao dano por fadiga e o envelhecimento é capaz de comprometer o desempenho das MAFs quanto ao trincamento por fadiga. Na escala do ligante e do mástique asfáltico, o CAP+borracha apresentou o melhor desempenho à fadiga, ocupando o primeiro lugar no ordenamento final, e o CAP+SBS o pior desempenho, ocupando a última posição. Entretanto, na escala da MAF, as MAFs preparadas com CAP+SBS apresentaram o melhor desempenho à fadiga, ocupando o primeiro lugar no ordenamento final, e as MAFs preparadas com CAP 50/70 apresentaram o pior desempenho, ocupando o último lugar no ordenamento final. A melhor correlação entre as três escalas com relação ao envelhecimento a curto e a longo prazo, foi obtido entre os ligantes asfálticos e mástiques envelhecidos no PAV com as MAFs envelhecidas a longo prazo por 30 dias.

The fatigue cracking process occurs by the repeated dynamic loading from the traffic of heavy vehicle. This phenomenon initiates as microcracks and develops under two circumstances: (i) after adhesive failure, when the crack occurs at the interface aggregate-mortar, and/or (ii) after cohesive failure, when the crack develops within the mortar. Based on such interpretation of the cracking phenomenon in asphalt concrete mixtures, researchers have been using the fine aggregate matrices (FAMs) to estimate the fatigue behavior of the asphalt concrete. Good agreement is observed between the properties of the FAM and asphalt concrete properties in studies related to moisture damage, fatigue cracking and permanent deformation. Regarding the fatigue resistance of the flexible pavements, it is important to investigate the effect of the use of modified binders and the binder aging on the fatigue properties of the asphalt concrete, once that the modified binder can enhance the fatigue behavior of the asphalt concrete, and the binder aging hardens the asphalt binder and turns it into a fragile material, with negative effects on the fatigue life of the asphalt concrete. Based on these evidences, this study has the objective of evaluating the effect of modified binders and aging level on the fatigue life of the FAMs, asphalt mastics and asphalt binders. The three scales are comprised of four asphalt binders (neat, AC+PPA, AC+SBS and AC+rubber) aged in short- and long-term. The fatigue properties of the three scales were evaluated by means of the viscoelastic continuum damage (VECD) concepts, once that this theory is able to predict the asphalt concrete behavior independent of loading mode (uniaxial or torsional), control mode (stress-control or strain-control), and amplitude loading applied to induce the damage. The overall results indicate that the addition of modified binder enhances the fatigue behavior and that extended aging is capable of compromise the fatigue performance. At the scales of the binder and the mastic, the AC+rubber presented the best fatigue performance, occupying the first position in the final rank order, and the AC+SBS presented the worst performance, occupying the last position. However, at the FAM scale, the FAMs prepared with the AC+SBS presented the best fatigue performance, occupying the first position in the final rank order, and the FAMs prepared with the neat binder presented the worst behavior, occupying the last position. The best correlation between the three scales regarding the short- and long-term aging was obtained between binder and mastics aged in the PAV with the FAMs aged in long-term for 30 days. / O processo de trincamento por fadiga ocorre devido ao carregamento dinâmico repetido do tráfego de veículos pesados. Este fenômeno tem o início por meio de microtrincas e se propaga por meio de duas condições: (i) após a ruptura adesiva, quando a trinca ocorre na interface entre agregado e mástique, e/ou (ii) após a ruptura coesiva, quando o processo de trincamento ocorre no mástique. Com base nesta interpretação para o trincamento por fadiga em mistura asfáltica, pesquisadores vêm usando matrizes de agregado fino (MAFs) para estimar o comportamento da mistura asfáltica completa quanto ao dano por fadiga. Boa correlação é observada entre as propriedades da MAF e da mistura asfáltica completa (MAC) em estudos relacionados ao dano por umidade, fadiga e deformação permanente. Com relação a resistência de pavimentos flexíveis, é importante avaliar o efeito do uso de ligantes asfálticos modificados e do envelhecimento do ligante nas propriedades da mistura asfáltica, uma vez que ligantes modificados podem melhorar o comportamento da mistura asfáltica quanto ao dano por fadiga, e o envelhecimento do ligante asfáltico pode enrijecer o material tornando-o mais frágil, reduzindo a vida de fadiga das misturas asfálticas. Levando em consideração as evidências apresentadas, este estudo tem por objetivo avaliar o efeito de ligantes asfálticos modificados e o nível de envelhecimento na vida de fadiga das MAFs, mástiques e ligantes asfálticos. Estas três escalas da mistura asfáltica completa foram compostas por quatro ligantes asfálticos (CAP 50/70, CAP+PPA, CAP+SBS e CAP+borracha) envelhecidos a curto e a longo prazo. As propriedades das três escalas quanto ao dano por fadiga foram avaliadas por meio dos conceitos da teoria do dano contínuo em meio viscoelástico (VECD), uma vez que esta teoria é capaz de prever o comportamento da mistura asfáltica independentemente do modo de carregamento (uniaxial ou torsional, tensão ou deformação controlada) e da amplitude do carregamento aplicado ao material para induzir o dano. De modo geral, os resultados indicaram que o uso de ligantes asfálticos modificados melhoram o comportamento das MAFs quanto ao dano por fadiga e o envelhecimento é capaz de comprometer o desempenho das MAFs quanto ao trincamento por fadiga. Na escala do ligante e do mástique asfáltico, o CAP+borracha apresentou o melhor desempenho à fadiga, ocupando o primeiro lugar no ordenamento final, e o CAP+SBS o pior desempenho, ocupando a última posição. Entretanto, na escala da MAF, as MAFs preparadas com CAP+SBS apresentaram o melhor desempenho à fadiga, ocupando o primeiro lugar no ordenamento final, e as MAFs preparadas com CAP 50/70 apresentaram o pior desempenho, ocupando o último lugar no ordenamento final. A melhor correlação entre as três escalas com relação ao envelhecimento a curto e a longo prazo, foi obtido entre os ligantes asfálticos e mástiques envelhecidos no PAV com as MAFs envelhecidas a longo prazo por 30 dias.