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)

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)

Esta dissertação apresenta um estudo da deformação permanente de misturas asfálticas à luz dos resultados de ensaios de fluência por compressão uniaxial estática e dinâmica. Para isso, um programa experimental completo foi desenvolvido combinando fatores relacionados às misturas asfálticas e às condições de ensaio. Foram produzidos corpos de prova de misturas asfálticas densas tipo CAUQ com asfalto convencional (CAP 50/70) e com asfalto modificado com polímero SBS (CAP 50/70+SBS), variando o volume de vazios em dois níveis, 4 e 7%, e a presença de aditivo em dois níveis, sem e com cal hidratada. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de fluência com carregamentos estático e dinâmico em dois níveis de tensões, 0,1 MPa e 0,4 MPa, e em duas temperaturas diferentes, 40 e 50ºC. Essas condições do programa experimental permitiram observar o efeito do modificador SBS, da presença da cal e do volume de vazios nas misturas asfálticas, e entender o efeito da temperatura, do nível de tensão e do tipo de carregamento no comportamento de cada tipo de mistura asfáltica. Os resultados indicam que (i) a adição da cal promoveu redução de deformação acumulada somente nas misturas com ligante convencional (CAP 50/70); (ii) as misturas com volume de vazios de 7% apresentam maiores acúmulos de deformação permanente independente da presença de cal, do tipo de carregamento e da temperatura do ensaio, sendo maiores para a mistura asfáltica com CAP 50/70; (iii) as misturas com ligante modificado se mostraram menos sensíveis às variações da temperatura e do nível de tensão; (iv) e a melhora das características das misturas com asfalto modificado com polímero é detectada somente a partir de ensaios dinâmicos. / This paper presents a study of rutting on hot mixture asphalt (HMA) by means of static and dynamic creep tests. A full factorial experiment was developed considering factors related to HMA and to the test conditions. It was produced HMA (unmodified (CAP 50/70) and SBS modified binders) specimens at two different air voids (4 and 7%) and with or without hydrated lime. The specimens were submitted to static and dynamic creep tests at two stress levels, 0,1 MPa e 0,4 MPa, and two temperatures, 40 e 50ºC. These conditions of the experimental program allowed to observe the effects of the modifier SBS, the presence of the lime and the air voids in HMA, and to understand the effects of the temperature, stress and the type of loading on the behavior of each type of asphalt mix. The results indicate that (i) the addition of lime promoted reduction of accumulative deformation only in mixtures with conventional binder (CAP 50/70), (ii) mixtures with 7% air voids showed greater accumulation of permanent deformation regardless of presence of lime, the type of load and temperature of the test, mainly for the conventional HMA, (iii) the Polymer Modified Asphalt Hot Mix Asphalt (PMA-HMA) were less sensitive to temperature and the stress variation (iv) the improvement of the polymer modified asphalt mixture characteristics (PMA-HMA) were detected only on dynamic load conditions.

Esta dissertação apresenta um estudo da deformação permanente de misturas asfálticas à luz dos resultados de ensaios de fluência por compressão uniaxial estática e dinâmica. Para isso, um programa experimental completo foi desenvolvido combinando fatores relacionados às misturas asfálticas e às condições de ensaio. Foram produzidos corpos de prova de misturas asfálticas densas tipo CAUQ com asfalto convencional (CAP 50/70) e com asfalto modificado com polímero SBS (CAP 50/70+SBS), variando o volume de vazios em dois níveis, 4 e 7%, e a presença de aditivo em dois níveis, sem e com cal hidratada. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de fluência com carregamentos estático e dinâmico em dois níveis de tensões, 0,1 MPa e 0,4 MPa, e em duas temperaturas diferentes, 40 e 50ºC. Essas condições do programa experimental permitiram observar o efeito do modificador SBS, da presença da cal e do volume de vazios nas misturas asfálticas, e entender o efeito da temperatura, do nível de tensão e do tipo de carregamento no comportamento de cada tipo de mistura asfáltica. Os resultados indicam que (i) a adição da cal promoveu redução de deformação acumulada somente nas misturas com ligante convencional (CAP 50/70); (ii) as misturas com volume de vazios de 7% apresentam maiores acúmulos de deformação permanente independente da presença de cal, do tipo de carregamento e da temperatura do ensaio, sendo maiores para a mistura asfáltica com CAP 50/70; (iii) as misturas com ligante modificado se mostraram menos sensíveis às variações da temperatura e do nível de tensão; (iv) e a melhora das características das misturas com asfalto modificado com polímero é detectada somente a partir de ensaios dinâmicos. / This paper presents a study of rutting on hot mixture asphalt (HMA) by means of static and dynamic creep tests. A full factorial experiment was developed considering factors related to HMA and to the test conditions. It was produced HMA (unmodified (CAP 50/70) and SBS modified binders) specimens at two different air voids (4 and 7%) and with or without hydrated lime. The specimens were submitted to static and dynamic creep tests at two stress levels, 0,1 MPa e 0,4 MPa, and two temperatures, 40 e 50ºC. These conditions of the experimental program allowed to observe the effects of the modifier SBS, the presence of the lime and the air voids in HMA, and to understand the effects of the temperature, stress and the type of loading on the behavior of each type of asphalt mix. The results indicate that (i) the addition of lime promoted reduction of accumulative deformation only in mixtures with conventional binder (CAP 50/70), (ii) mixtures with 7% air voids showed greater accumulation of permanent deformation regardless of presence of lime, the type of load and temperature of the test, mainly for the conventional HMA, (iii) the Polymer Modified Asphalt Hot Mix Asphalt (PMA-HMA) were less sensitive to temperature and the stress variation (iv) the improvement of the polymer modified asphalt mixture characteristics (PMA-HMA) were detected only on dynamic load conditions.

O objetivo desta pesquisa foi contribuir para o entendimento sobre a suscetibilidade ao dano por umidade de misturas asfálticas densas à luz dos ensaios da ASTM D 4867 e AASHTO T 283. Para isso, foi desenvolvido um programa experimental completo que considerou a variação, em dois níveis, dos seguintes fatores: tipo de asfalto (CAP 50/70 e CAP 50/70+SBS), presença de aditivo (sem e com cal) e modo de preparo (envelhecimentos em curto e em longo prazos). O programa experimental resultou em 8 tipos de misturas asfálticas (condições experimentais) que foram caracterizadas em suas propriedades originais e após um condicionamento térmico composto de uma fase de congelamento (-18º C por 16 horas) e uma fase de descongelamento (60º C por 24 horas). A partir das análises dos resultados foi possível constatar que (i) nenhuma mistura testada foi considerada suscetível ao dano por umidade, mas a relação de resistência à tração das misturas com CAP 50/70 de ambos os métodos se encontraram no limiar dos valores limites; (ii) as misturas com asfalto modificado, em geral, apresentaram maiores valores de módulo de resiliência e resistência à tração e foram mais resistentes à ação da água; (iii) a adição de cal não promoveu mudanças notáveis nas propriedades originais, no entanto contribuiu para a manutenção ou para o aumento da resistência ao dano por umidade; (iv) os envelhecimentos em curto e longo prazos dos métodos da ASTM e da AASHTO não provocaram mudanças importantes nas propriedades originais e após o condicionamento as misturas testadas exibiram tendências de comportamentos similares. / This research presents a contribution to understanding hot mix asphalt (HMA) moisture damage susceptibility according to ASTM D 4867 and AASHTO T 283 tests. A full factorial experiment design was carried out considering the factor variations, on two levels: asphalt type (CAP 50/70 and CAP 50/70+SBS), additive presence (with or without hydrated lime) and mixture procedure (short and long term aging). The experimental program resulted in 8 types of asphalt mixes (experimental conditions) which were characterized by the original properties and after a thermal conditioning wich consisted of a freezing phase (-18 °C for 16 hours) and a thawing phase (60 °C for 24 hours). Findings indicate that (i) no one mix was considered susceptible to moisture damage, however the ITR (indirect tensile ratio) of the CAP 50/70 mixes resulted ITR near to protocol admissible values; (ii) in general, CAP 50/70+SBS mixes presented higher resilient modulus, indirect tensile strength and indirect tensile ratio values, (iii) the addition of hydrated lime did not show remarkable changes in original properties, nevertheless it contributed for maintaining or increasing the moisture damage resistance; (iv) short and long term aging procedures (ASTM and AASHTO) did not cause important changes in original properties and after conditioning the mixes showed similar behavior tendencies.

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.

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.

O objetivo desta pesquisa foi contribuir para o entendimento sobre a suscetibilidade ao dano por umidade de misturas asfálticas densas à luz dos ensaios da ASTM D 4867 e AASHTO T 283. Para isso, foi desenvolvido um programa experimental completo que considerou a variação, em dois níveis, dos seguintes fatores: tipo de asfalto (CAP 50/70 e CAP 50/70+SBS), presença de aditivo (sem e com cal) e modo de preparo (envelhecimentos em curto e em longo prazos). O programa experimental resultou em 8 tipos de misturas asfálticas (condições experimentais) que foram caracterizadas em suas propriedades originais e após um condicionamento térmico composto de uma fase de congelamento (-18º C por 16 horas) e uma fase de descongelamento (60º C por 24 horas). A partir das análises dos resultados foi possível constatar que (i) nenhuma mistura testada foi considerada suscetível ao dano por umidade, mas a relação de resistência à tração das misturas com CAP 50/70 de ambos os métodos se encontraram no limiar dos valores limites; (ii) as misturas com asfalto modificado, em geral, apresentaram maiores valores de módulo de resiliência e resistência à tração e foram mais resistentes à ação da água; (iii) a adição de cal não promoveu mudanças notáveis nas propriedades originais, no entanto contribuiu para a manutenção ou para o aumento da resistência ao dano por umidade; (iv) os envelhecimentos em curto e longo prazos dos métodos da ASTM e da AASHTO não provocaram mudanças importantes nas propriedades originais e após o condicionamento as misturas testadas exibiram tendências de comportamentos similares. / This research presents a contribution to understanding hot mix asphalt (HMA) moisture damage susceptibility according to ASTM D 4867 and AASHTO T 283 tests. A full factorial experiment design was carried out considering the factor variations, on two levels: asphalt type (CAP 50/70 and CAP 50/70+SBS), additive presence (with or without hydrated lime) and mixture procedure (short and long term aging). The experimental program resulted in 8 types of asphalt mixes (experimental conditions) which were characterized by the original properties and after a thermal conditioning wich consisted of a freezing phase (-18 °C for 16 hours) and a thawing phase (60 °C for 24 hours). Findings indicate that (i) no one mix was considered susceptible to moisture damage, however the ITR (indirect tensile ratio) of the CAP 50/70 mixes resulted ITR near to protocol admissible values; (ii) in general, CAP 50/70+SBS mixes presented higher resilient modulus, indirect tensile strength and indirect tensile ratio values, (iii) the addition of hydrated lime did not show remarkable changes in original properties, nevertheless it contributed for maintaining or increasing the moisture damage resistance; (iv) short and long term aging procedures (ASTM and AASHTO) did not cause important changes in original properties and after conditioning the mixes showed similar behavior tendencies.