Hot mix asphalt (HMA) is a composite material that exhibits a nonlinear response that is dependent on temperature, type of loading and strain level. The properties of HMA are highly influenced by the type and amount of the constituents used and also depend on its internal structure. In such a material the variable effects of the compaction process assume a central importance in determining material performance. It is generally accepted that the theoretical knowledge about material behavior during compaction is limited and it is therefore hard to predict and manage (the effect of) a compaction process. This work makes an attempt to address such a specific need by developing a continuum model that can be adapted for simulating the compaction of hot mix asphalt (HMA) using the notion of multiple natural configurations. A thermodynamic framework is employed to study the non-linear dissipative response associated with HMA by specifying the forms for the stored energy and the rate of dissipation function for the material; a viscoelastic compressible fluid model is developed using this framework to model the compaction of hot mix asphalt. It is further anticipated that the present work will aid in the development of better constitutive models capable of capturing the mechanics of processes like compaction both in the laboratory and in the field. The continuum model developed was implemented in the finite element method, which was employed to setup a simulation environment for hot mix asphalt compaction. The finite element method was used for simulating compaction in the laboratory and in various field compaction projects.

Esta pesquisa apresenta um estudo acerca da viabilidade do uso do Compactador Giratório Superpave (CGS) no ensaio de compactação de solos e mostra também um paralelo entre o ensaio de compactação Proctor e o ensaio de compactação no CGS. Para isso, foi selecionado um solo argiloso para ser submetido a ensaios de compactação Proctor e a ensaios de compactação com uso do compactador giratório. Nos ensaios com CGS foram utilizadas três tensões normais (200, 400 e 600 kPa) e corpos de prova de 1000g e 1800g. Também foi avaliado o comportamento mecânico de corpos de prova, moldados estaticamente e por amassamento, por meio dos ensaios de compressão simples, resistência a tração por compressão diametral e triaxial cíclico. No final, foi sugerido um procedimento de compactação de solos no CGS. Nos ensaios com o CGS, verificou-se que os valores de massa específica aparente seca (MEAS) (a) foram muito menores para os ensaios com 200 kPa que aqueles apresentados nas tensões de 400 kPa e 600 kPa; (b) apresentaram diferenças muito pequenas entre os ensaios de 400 e 600 kPa; (c) foram maiores para os CPs de 1000g que para os CPs de 1800g e (d) não tiveram ganho expressivo após 75 giros. A comparação entre as curvas de compactação Proctor e do CGS mostrou que os ensaios no CGS com tensão normal de 400 kPa e 600 kPa atingiram a massa específica seca máxima (MEAS máx) do Proctor Intermediário, mas não a do Proctor Modificado. Quanto aos ensaios mecânicos, os corpos de prova moldados no CGS apresentaram, de maneira geral, melhores resultados de resistência à compressão simples e resistência a tração por compressão diametral, enquanto que para o MR, observou-se uma tendência de melhor desempenho dos CPs moldados estaticamente. / This research presents the feasibility for using the Superpave Giratory Compactor (SGC) in soils compaction and a comparative evaluation between Proctor\'s and SGC\'s compaction processes. In order to evaluate the SGC compactor, a clayey soil was submitted SGC compaction tests at three normal stress (200, 400 and 600 kPa) and two different weight specimens (1000 and 1800 g). Mechanical tests to determinate the compression and tensile strength and resilient modulus were done on specimens compacted statically and by kneading. Additionally, it is suggested a compaction protocol test on SGC. About SGC\'s result tests indicated that dry densities values (a) at 200 kPa were lower than those obtained at 400 and 600 kPa; (b) at 400 and 600 kPa did not exhibit important variations (c) of 1000g specimens were higher than the 1800g ones and (d) did not increases after 75 number of gyrations. Regarding to mechanical properties, it can be detected that, in general, compression and tensile strength of SGC\'s specimens were better than the specimens compacted statically ones, and, as resilient modulus, specimens compacted statically had better perform than SGC\'s specimens

Esta pesquisa apresenta um estudo acerca da viabilidade do uso do Compactador Giratório Superpave (CGS) no ensaio de compactação de solos e mostra também um paralelo entre o ensaio de compactação Proctor e o ensaio de compactação no CGS. Para isso, foi selecionado um solo argiloso para ser submetido a ensaios de compactação Proctor e a ensaios de compactação com uso do compactador giratório. Nos ensaios com CGS foram utilizadas três tensões normais (200, 400 e 600 kPa) e corpos de prova de 1000g e 1800g. Também foi avaliado o comportamento mecânico de corpos de prova, moldados estaticamente e por amassamento, por meio dos ensaios de compressão simples, resistência a tração por compressão diametral e triaxial cíclico. No final, foi sugerido um procedimento de compactação de solos no CGS. Nos ensaios com o CGS, verificou-se que os valores de massa específica aparente seca (MEAS) (a) foram muito menores para os ensaios com 200 kPa que aqueles apresentados nas tensões de 400 kPa e 600 kPa; (b) apresentaram diferenças muito pequenas entre os ensaios de 400 e 600 kPa; (c) foram maiores para os CPs de 1000g que para os CPs de 1800g e (d) não tiveram ganho expressivo após 75 giros. A comparação entre as curvas de compactação Proctor e do CGS mostrou que os ensaios no CGS com tensão normal de 400 kPa e 600 kPa atingiram a massa específica seca máxima (MEAS máx) do Proctor Intermediário, mas não a do Proctor Modificado. Quanto aos ensaios mecânicos, os corpos de prova moldados no CGS apresentaram, de maneira geral, melhores resultados de resistência à compressão simples e resistência a tração por compressão diametral, enquanto que para o MR, observou-se uma tendência de melhor desempenho dos CPs moldados estaticamente. / This research presents the feasibility for using the Superpave Giratory Compactor (SGC) in soils compaction and a comparative evaluation between Proctor\'s and SGC\'s compaction processes. In order to evaluate the SGC compactor, a clayey soil was submitted SGC compaction tests at three normal stress (200, 400 and 600 kPa) and two different weight specimens (1000 and 1800 g). Mechanical tests to determinate the compression and tensile strength and resilient modulus were done on specimens compacted statically and by kneading. Additionally, it is suggested a compaction protocol test on SGC. About SGC\'s result tests indicated that dry densities values (a) at 200 kPa were lower than those obtained at 400 and 600 kPa; (b) at 400 and 600 kPa did not exhibit important variations (c) of 1000g specimens were higher than the 1800g ones and (d) did not increases after 75 number of gyrations. Regarding to mechanical properties, it can be detected that, in general, compression and tensile strength of SGC\'s specimens were better than the specimens compacted statically ones, and, as resilient modulus, specimens compacted statically had better perform than SGC\'s specimens

Asphalt mixture compaction is an important procedure of asphalt mixture construction and can significantly affect the performance of asphalt pavement. Many laboratory compaction methods (or devices), have been developed to study the asphalt mixture compaction. Nevertheless, the whole process from the selection of aggregate to laboratory compaction is still time-consuming and requires significant human and material resources. In order to better understand asphalt mixture compaction, some researchers began to use finite element method (FEM) to study and analyze mixture compaction. However, FEM is a continuum approach and lacks the ability to take into account the slippage and interlocking of aggregates during compaction. Discrete Element Method (DEM) is a discontinuum analysis method, which can simulate the deformation process of joint systems or discrete particle assembly under quasi-static and dynamic condition. Therefore, it can overcome the shortcomings of FEM and is a more effective tool than FEM to simulate asphalt mixture compaction. In this study, an open source 3D DEM code implemented with the C++ programming language was modified and applied to simulate the compaction of hot-mix asphalt (HMA). A viscoelastic contact model was developed in the DEM code and was verified through comparison with well established analytical solutions. The input parameters of the newly developed contact model were obtained through nonlinear regression analysis of dynamic modulus test results. Two commonly used compaction methods (Superpave gyratory compaction and asphalt vibratory compaction) and one linear kneading compaction based on APA machine were simulated using the DEM code, and the DEM compaction models were verified through the comparison between the DEM predicted results and the laboratory measured test results. The air voids distribution within the asphalt specimens was also analyzed by post processing virtual DEM compaction digital specimens and the level of heterogeneity of the air void distribution within the specimens in the vertical and lateral directions was studied. The DEM simulation results in this study were in a relatively good agreement with the experimental data and previous research results, which demonstrates that the DEM is a feasible method to simulate asphalt mixture compaction under different loading conditions and, with further research, it could be a potentially helpful tool for asphalt mix design by reducing the number of physical compactions in the laboratory.

Although foamed bitumen has been widely applied in pavement construction some of its aspects are still not yet understood. In this study, some of these aspects including: effects of the foaming process on binder chemistry, characterization of foamed bitumen and development of a rational method to optimize foam characteristics, evaluation of aggregate particle coating within foamed bitumen treated materials, and development of a gyratory compaction procedure for laterite gravels treated with foamed bitumen were addressed. The effects of the foaming process on bitumen chemistry were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy techniques. Also, foam characteristics of three binders were established and a rational method to optimize foam characteristics proposed. Aggregate particle coating with foamed bitumen was studied using the concepts of surface energy and Rice density. In addition a gyratory laboratory compaction procedure for laterite gravels treated with foamed bitumen was established using the modified locking concept. Infrared techniques have shown that foaming does not cause any changes in the binder chemistry, suggesting that foaming may be a physical process. Further, foam characteristics are greatly influenced by binder viscosity. Also, the equiviscous temperature seems to produce foam with optimum foam characteristics. Rice density results showed that aggregate size fraction, binder expansion ratio and viscosity influenced aggregate particle coating. Surface energy results revealed that foamed bitumen exhibited better coating attributes than neat bitumen. A new compaction procedure for laterite gravels treated with foamed bitumen based on the modified locking point was developed. / QC 20110427

Esta pesquisa tem como objetivo estudar a relação entre parâmetros de compactação e de deformação permanente à luz dos ensaios de compactação giratória Superpave ® e de ensaios de compressão uniaxial estática e dinâmica. Foram estudadas 8 misturas asfálticas com a mesma granulometria (Faixa C) e tipo de agregado mineral (granito) porém variou-se o ligante asfáltico (CAP 50/70 e CAP 50/70+SBS), o volume de vazios (4% e 7%) e a adição de cal hidratada. A partir dos resultados do ensaio de compactação observou-se que a inclinação das curvas de compactação das misturas compactadas a 7% foram mais acentuadas do que as de 4% e os parâmetros incidentais deste ensaio foram sensíveis à presença de cal e à variação do asfalto das misturas testadas. Quanto aos resultados dos ensaios de creep estático e dinâmico, notou-se que as misturas com Vv de 4% e as com asfalto modificado apresentam menor suscetibilidade à deformação permanente, no entanto, essas vantagens do asfalto modificado foram observadas somente nos ensaios de creep dinâmico. No que se refere às relações entre os parâmetros de compactação e de deformação permanente, os ajuste não se mostraram promissores como verificado pela qualidade dos ajustes (R2) exceto para algumas relações com CDI e TDIm. / This research aims to study relations between compaction and permanent deformation by means of Superpave® gyratory compaction and static and dynamic creep tests. Thus, eight asphalt mixtures were evaluated which were composed by same type (granite) and gradation (dense) of mineral aggregate but two types of asphalt binder (Pen 50/70 AC and Pen 50/70+SBS AC), two different levels of air voids (4% and 7%) and the addition of hydrated lime. Compaction results indicated that curve slopes of 7% air void asphalt mixtures were stronger than the 4% ones, and compaction parameters were sensitive to lime addition and asphalt type change. Static and dynamic creep test results indicated that 4% air void and modified asphalt mixtures presented lower susceptibility to rutting, but, these modified asphalt advantages were observed only in dynamic creep tests. In regard to relation between compaction and rutting parameters, linear models did not fit accurately, excepting some CDI and TDIm ones.

Os pavimentos asfálticos brasileiros são projetados para durar, em média, 10 anos, contudo, em muitos casos, com poucos meses passados da abertura ao tráfego, começam a apresentar problemas que comprometem seu desempenho. Supõe-se que parte principal deste problema resida no fato de ser construído com revestimento asfáltico com espessura inferior às que são usadas nos países que nos servem de referência técnica, o que resulta em maiores esforços. Porém, além do aspecto estrutural, este trabalho aborda, principalmente, os efeitos na dosagem de misturas asfálticas, pois os critérios estabelecidos levam em conta o efeito do tráfego considerando estruturas com 15 cm ou mais de espessura do revestimento asfáltico. Portanto, a energia de compactação em laboratório considerada para a simulação do tráfego atuando em uma estrutura de pavimento com 15 cm de revestimento asfáltico não deve ser a mesma quando a espessura do revestimento for muito menor, pois as respostas estruturais, tensão e deformação, são muito diferentes nos dois casos, sendo as estruturas mais esbeltas submetidas a maiores solicitações do tráfego, o que deveria ser considerado quando da dosagem de misturas asfálticas em laboratório, particularmente no Brasil. Há outros agravantes, como a concentração de tensões associada à maior pressão de enchimento dos pneus e o tráfego de veículos com excesso de carga por eixo. O objetivo deste trabalho é propor uma tabela com faixa de valores do número de giros de compactação de misturas asfálticas, para diferentes níveis de tráfego, adaptada da tabela do Superpave e corrigida segundo critérios de análise de danos equivalentes em função da espessura de revestimento. Além da análise estrutural, teórica, foi desenvolvido um trabalho laboratorial, com misturas asfálticas dosadas pelo método Superpave, considerando-se todos os níveis de tráfego e os respectivos número de giros de projeto do compactador giratório. As misturas asfálticas foram projetadas para o teor ótimo de ligante correspondente a um volume de vazios de 4%. Os corpos de prova foram compactados segundo sete níveis de energia de tráfego, conforme estabelecido no método Superpave, com determinação de propriedades volumétricas (VAM, Vazios do Agregado Mineral, RBV, Relação Betume-Vazios, e TF, Teor de Fíler) e mecânicas (MR, Módulo de Resiliência, e RT, Resistência à Tração). Os resultados foram comparados pelos testes estatísticos não paramétricos U de Mann-Whitney e KS (Kolmogorov-Smirnov), que avaliam se duas amostras possuem distribuições de valores similares ou não. As propriedades volumétricas (VAM, RBV e TF) variaram significativamente com a energia de compactação, sendo que seus valores médios diminuíram com o aumento da energia de tráfego, enquanto que as propriedades mecânicas (MR e RT) apresentaram aumento de valor com o aumento da energia do tráfego de projeto, ainda que, em energias contíguas, tenha havido pequena diferença. Foi constatado maior influência da temperatura de realização de ensaios de MR e RT para os maiores níveis de energia de tráfego, ou seja, há maior diminuição de MR e RT com o aumento da temperatura para as misturas produzidas com um maior número de giros. Foi realizada análise estrutural com o programa ELSYM5, considerando-se diferentes espessuras de revestimentos asfálticos e propriedades semelhantes às das misturas asfálticas projetadas. Os resultados permitiram análises de vida de fadiga e de danos equivalentes, sob diferentes esforços, decorrentes de redução na espessura do revestimento ou de sobrecargas do tráfego. A vida de fadiga apresentou tendência de aumento com o nível de tráfego considerado para dosagem da mistura asfáltica, mas com tendência assintótica. O aumento da carga por eixo e da pressão de enchimento de pneus, quando associados à redução de espessura dos revestimentos asfálticos, pode levar a uma redução na vida de fadiga em cerca de 60 vezes, para pavimentos flexíveis, e em cerca de 10 vezes, para pavimentos semirrígidos. Na tentativa de amenizar os possíveis problemas que afetam o desempenho de nossos pavimentos, o número de giros usado no compactador giratório para projetar misturas asfálticas deve aumentar em cerca de 20% a 50% em pavimento flexível e de 4% a 30% em pavimento semirrígido, dependendo da energia de tráfego considerada em projeto, do tipo de estrutura selecionada e dos carregamentos veiculares aferidos. / Brazilian asphalt pavements are designed to last, on average, 10 years, however, in many cases, with only a few months after opened to traffic, they begin to present problems that compromise their performance. It is assumed that the main part of this problem resides in the fact that they are constructed with surface layers with thickness inferior to those that are used in the countries that serve as technical reference, which results in greater efforts. However, in addition to the structural aspect, this work mainly addresses the effects on the dosage of asphalt mixtures, since the established criteria take into account the effect of traffic considering structures with 15 cm or more of thickness of the asphalt layer. Therefore, the compaction energy in the laboratory considered for the simulation of the traffic acting on a pavement structure with 15 cm of asphalt layer should not be the same when the thickness of the surface layer is much smaller, since the structural responses are very different, with the leaner structures being submitted to higher traffic efforts, which should be considered when dosing asphalt mixtures in the laboratory, particularly in Brazil. There are other aggravating factors, such as the concentration of stresses associated with the higher tire inflation pressure and the traffic of overloaded vehicles. The objective of this work is to propose a table with a range of values of the number of gyrations for compaction of asphalt mixtures, for different levels of traffic, adapted from the Superpave table and corrected according to criteria based on analysis of equivalent damages as a function of the asphalt surface layer thickness. In addition to the structural analysis, a laboratory work was developed, with asphalt mixtures designed by the Superpave method, considering all traffic levels and the respective number of gyrations of the gyratory compactor. The asphalt mixtures were designed for the optimum binder content corresponding to an air void of 4%. The test specimens were compacted according to seven traffic energy levels, as established in the Superpave method, with determination of volumetric properties (VMA, Voids in Mineral Aggregates, VFA, Voids Filled with Asphalt, and DP, Dust Proportion) and mechanical properties (MR, Resilient Modulus, and TS, Tensile Strength). Results were compared by Mann-Whitney and KS (Kolmogorov-Smirnov) non-parametric statistical tests, which evaluate whether two samples have distributions of similar values or not. The volumetric properties (VMA, VFA and DP) varied significantly with the compaction energy, and their mean values decreased with increasing traffic energy, while mechanical properties (MR and TS) increased with increasing energy of the design traffic, although, in contiguous energies, there was little difference. It was observed a higher influence of the temperature of MR and TS tests for the higher levels of traffic energy, that is, there is a greater decrease of MR and TS with the temperature increase for the mixtures produced with a greater number of gyrations. Structural analysis was performed with the ELSYM5 program, considering different thicknesses of asphaltic coatings and properties similar to those of the projected asphalt mixtures. The results allowed fatigue life and equivalent damages analyzes under different stresses due to reduction of the thickness of the surface layer or traffic overloads. Fatigue life showed a tendency to increase with the level of traffic considered for mixture design, but with an asymptotic tendency. The increased axle load and tire inflation pressure, when associated with the reduction of the thickness of the asphalt layer, can lead to a reduction in fatigue life by about 60 times for flexible pavements and by about 10 times, for semi-rigid pavements. In an attempt to soften the possible problems affecting the performance of our pavements, the number of gyrations used in the gyratory compactor to design asphalt mixtures should increase by 20 to 50% in flexible pavement and from 4% to 30% in semi-rigid pavement, depending on the traffic energy considered in design, the type of structure selected and the measured vehicle loads.

Os pavimentos asfálticos brasileiros são projetados para durar, em média, 10 anos, contudo, em muitos casos, com poucos meses passados da abertura ao tráfego, começam a apresentar problemas que comprometem seu desempenho. Supõe-se que parte principal deste problema resida no fato de ser construído com revestimento asfáltico com espessura inferior às que são usadas nos países que nos servem de referência técnica, o que resulta em maiores esforços. Porém, além do aspecto estrutural, este trabalho aborda, principalmente, os efeitos na dosagem de misturas asfálticas, pois os critérios estabelecidos levam em conta o efeito do tráfego considerando estruturas com 15 cm ou mais de espessura do revestimento asfáltico. Portanto, a energia de compactação em laboratório considerada para a simulação do tráfego atuando em uma estrutura de pavimento com 15 cm de revestimento asfáltico não deve ser a mesma quando a espessura do revestimento for muito menor, pois as respostas estruturais, tensão e deformação, são muito diferentes nos dois casos, sendo as estruturas mais esbeltas submetidas a maiores solicitações do tráfego, o que deveria ser considerado quando da dosagem de misturas asfálticas em laboratório, particularmente no Brasil. Há outros agravantes, como a concentração de tensões associada à maior pressão de enchimento dos pneus e o tráfego de veículos com excesso de carga por eixo. O objetivo deste trabalho é propor uma tabela com faixa de valores do número de giros de compactação de misturas asfálticas, para diferentes níveis de tráfego, adaptada da tabela do Superpave e corrigida segundo critérios de análise de danos equivalentes em função da espessura de revestimento. Além da análise estrutural, teórica, foi desenvolvido um trabalho laboratorial, com misturas asfálticas dosadas pelo método Superpave, considerando-se todos os níveis de tráfego e os respectivos número de giros de projeto do compactador giratório. As misturas asfálticas foram projetadas para o teor ótimo de ligante correspondente a um volume de vazios de 4%. Os corpos de prova foram compactados segundo sete níveis de energia de tráfego, conforme estabelecido no método Superpave, com determinação de propriedades volumétricas (VAM, Vazios do Agregado Mineral, RBV, Relação Betume-Vazios, e TF, Teor de Fíler) e mecânicas (MR, Módulo de Resiliência, e RT, Resistência à Tração). Os resultados foram comparados pelos testes estatísticos não paramétricos U de Mann-Whitney e KS (Kolmogorov-Smirnov), que avaliam se duas amostras possuem distribuições de valores similares ou não. As propriedades volumétricas (VAM, RBV e TF) variaram significativamente com a energia de compactação, sendo que seus valores médios diminuíram com o aumento da energia de tráfego, enquanto que as propriedades mecânicas (MR e RT) apresentaram aumento de valor com o aumento da energia do tráfego de projeto, ainda que, em energias contíguas, tenha havido pequena diferença. Foi constatado maior influência da temperatura de realização de ensaios de MR e RT para os maiores níveis de energia de tráfego, ou seja, há maior diminuição de MR e RT com o aumento da temperatura para as misturas produzidas com um maior número de giros. Foi realizada análise estrutural com o programa ELSYM5, considerando-se diferentes espessuras de revestimentos asfálticos e propriedades semelhantes às das misturas asfálticas projetadas. Os resultados permitiram análises de vida de fadiga e de danos equivalentes, sob diferentes esforços, decorrentes de redução na espessura do revestimento ou de sobrecargas do tráfego. A vida de fadiga apresentou tendência de aumento com o nível de tráfego considerado para dosagem da mistura asfáltica, mas com tendência assintótica. O aumento da carga por eixo e da pressão de enchimento de pneus, quando associados à redução de espessura dos revestimentos asfálticos, pode levar a uma redução na vida de fadiga em cerca de 60 vezes, para pavimentos flexíveis, e em cerca de 10 vezes, para pavimentos semirrígidos. Na tentativa de amenizar os possíveis problemas que afetam o desempenho de nossos pavimentos, o número de giros usado no compactador giratório para projetar misturas asfálticas deve aumentar em cerca de 20% a 50% em pavimento flexível e de 4% a 30% em pavimento semirrígido, dependendo da energia de tráfego considerada em projeto, do tipo de estrutura selecionada e dos carregamentos veiculares aferidos. / Brazilian asphalt pavements are designed to last, on average, 10 years, however, in many cases, with only a few months after opened to traffic, they begin to present problems that compromise their performance. It is assumed that the main part of this problem resides in the fact that they are constructed with surface layers with thickness inferior to those that are used in the countries that serve as technical reference, which results in greater efforts. However, in addition to the structural aspect, this work mainly addresses the effects on the dosage of asphalt mixtures, since the established criteria take into account the effect of traffic considering structures with 15 cm or more of thickness of the asphalt layer. Therefore, the compaction energy in the laboratory considered for the simulation of the traffic acting on a pavement structure with 15 cm of asphalt layer should not be the same when the thickness of the surface layer is much smaller, since the structural responses are very different, with the leaner structures being submitted to higher traffic efforts, which should be considered when dosing asphalt mixtures in the laboratory, particularly in Brazil. There are other aggravating factors, such as the concentration of stresses associated with the higher tire inflation pressure and the traffic of overloaded vehicles. The objective of this work is to propose a table with a range of values of the number of gyrations for compaction of asphalt mixtures, for different levels of traffic, adapted from the Superpave table and corrected according to criteria based on analysis of equivalent damages as a function of the asphalt surface layer thickness. In addition to the structural analysis, a laboratory work was developed, with asphalt mixtures designed by the Superpave method, considering all traffic levels and the respective number of gyrations of the gyratory compactor. The asphalt mixtures were designed for the optimum binder content corresponding to an air void of 4%. The test specimens were compacted according to seven traffic energy levels, as established in the Superpave method, with determination of volumetric properties (VMA, Voids in Mineral Aggregates, VFA, Voids Filled with Asphalt, and DP, Dust Proportion) and mechanical properties (MR, Resilient Modulus, and TS, Tensile Strength). Results were compared by Mann-Whitney and KS (Kolmogorov-Smirnov) non-parametric statistical tests, which evaluate whether two samples have distributions of similar values or not. The volumetric properties (VMA, VFA and DP) varied significantly with the compaction energy, and their mean values decreased with increasing traffic energy, while mechanical properties (MR and TS) increased with increasing energy of the design traffic, although, in contiguous energies, there was little difference. It was observed a higher influence of the temperature of MR and TS tests for the higher levels of traffic energy, that is, there is a greater decrease of MR and TS with the temperature increase for the mixtures produced with a greater number of gyrations. Structural analysis was performed with the ELSYM5 program, considering different thicknesses of asphaltic coatings and properties similar to those of the projected asphalt mixtures. The results allowed fatigue life and equivalent damages analyzes under different stresses due to reduction of the thickness of the surface layer or traffic overloads. Fatigue life showed a tendency to increase with the level of traffic considered for mixture design, but with an asymptotic tendency. The increased axle load and tire inflation pressure, when associated with the reduction of the thickness of the asphalt layer, can lead to a reduction in fatigue life by about 60 times for flexible pavements and by about 10 times, for semi-rigid pavements. In an attempt to soften the possible problems affecting the performance of our pavements, the number of gyrations used in the gyratory compactor to design asphalt mixtures should increase by 20 to 50% in flexible pavement and from 4% to 30% in semi-rigid pavement, depending on the traffic energy considered in design, the type of structure selected and the measured vehicle loads.

Esta pesquisa tem como objetivo estudar a relação entre parâmetros de compactação e de deformação permanente à luz dos ensaios de compactação giratória Superpave ® e de ensaios de compressão uniaxial estática e dinâmica. Foram estudadas 8 misturas asfálticas com a mesma granulometria (Faixa C) e tipo de agregado mineral (granito) porém variou-se o ligante asfáltico (CAP 50/70 e CAP 50/70+SBS), o volume de vazios (4% e 7%) e a adição de cal hidratada. A partir dos resultados do ensaio de compactação observou-se que a inclinação das curvas de compactação das misturas compactadas a 7% foram mais acentuadas do que as de 4% e os parâmetros incidentais deste ensaio foram sensíveis à presença de cal e à variação do asfalto das misturas testadas. Quanto aos resultados dos ensaios de creep estático e dinâmico, notou-se que as misturas com Vv de 4% e as com asfalto modificado apresentam menor suscetibilidade à deformação permanente, no entanto, essas vantagens do asfalto modificado foram observadas somente nos ensaios de creep dinâmico. No que se refere às relações entre os parâmetros de compactação e de deformação permanente, os ajuste não se mostraram promissores como verificado pela qualidade dos ajustes (R2) exceto para algumas relações com CDI e TDIm. / This research aims to study relations between compaction and permanent deformation by means of Superpave® gyratory compaction and static and dynamic creep tests. Thus, eight asphalt mixtures were evaluated which were composed by same type (granite) and gradation (dense) of mineral aggregate but two types of asphalt binder (Pen 50/70 AC and Pen 50/70+SBS AC), two different levels of air voids (4% and 7%) and the addition of hydrated lime. Compaction results indicated that curve slopes of 7% air void asphalt mixtures were stronger than the 4% ones, and compaction parameters were sensitive to lime addition and asphalt type change. Static and dynamic creep test results indicated that 4% air void and modified asphalt mixtures presented lower susceptibility to rutting, but, these modified asphalt advantages were observed only in dynamic creep tests. In regard to relation between compaction and rutting parameters, linear models did not fit accurately, excepting some CDI and TDIm ones.