This study was carried out to evaluate the use of heated reclaimed asphalt pavement materials with emulsion and the use of hot mix asphalt with wax (Sasobit) as base course materials. Mixes with lower than optimum and optimum emulsion, as well as with heated reclaimed asphalt pavement material and optimum emulsion were made; also, mixes with conventional asphalt binder and those with asphalt binder and Sasobit were produced at relatively lower temperatures. These mixes were tested for workability, and all but one of the mixes were used for preparation of approximately 0.9 m (35 inches) by 0.9 m (35 inches) 0.125 m (5 inches) slabs. The rates of densification during the compaction of these slabs were compared. Samples cored from the slabs were tested for stiffness, and dry retained tensile strengths. The results showed that heating of reclaimed asphalt pavement material can improve the dispersion as well as densification significantly. The use of asphalt binder was found to be beneficial in improving strength and stiffness, and the use of Sasobit helped to achieve almost similar workabilities and compactabilities at lower temperatures, as compared to those of hot mix asphalt with neat asphalt binder. No significant difference was found between the modulus of the Sasobit and hot mix asphalt samples. The dispersion of asphalt binder seemed to improve with the use of Sasobit at lower mixing temperature. A field project is recommended for evaluating performance of emulsion mixes with heated reclaimed asphalt pavements and asphalt binder mixes with Sasobit.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento de duas misturas asfálticas preparadas com asfaltos diferentes, uma com asfalto convencional (CAP 20) e outra com asfalto modificado pela adição de polímeros (BETUFLEX B 80/60), à luz dos resultados de dois ensaios distintos, o ensaio Marshall e o ensaio de fluência por compressão uniaxial estática. O ensaio de fluência uniaxial estática consiste, numa forma indireta, para avaliar a resistência da mistura asfáltica à formação de trilha de roda ou à deformação permanente. Os resultados dos ensaios Marshall não permitiram concluir se houve melhora no desempenho das misturas asfálticas em função da adição de polímeros, com exceção de uma única propriedade, a estabilidade, que apresentou-se sempre maior para a mistura feita com asfalto convencional, independente do teor utilizado. Já com relação aos resultados dos ensaios de fluência por compressão uniaxial estática, pode-se concluir que há uma tendência de melhora no comportamento das misturas preparadas com asfalto modificado com polímero. / The aim of this work is to evaluate the behaviour of two asphaltic mixtures prepared with different kinds of asphalts, one with conventional asphalt (CAP 20) and the other one with modified asphalt by addition of polymers (BETUFLEX B 80/60), from the results of the two different tests, the Marshall test and the static creep test. The latter test allows to estimate the asphaltic mixture resistance against the formation of the rut depth or the permanent deformation. The results of the Marshall did not allow to conclude if there was improvement in the performance of the asphaltic mixtures due to the addition of polymers, excluding only one feature, the stability, that showed always greater to the mixture made with the conventional asphalt, independently of the content used. As far as the results from the static creep test are concerned, it is possible to conclude that there is a tendency of improvement in the behaviour of the mixtures prepared with asphalt modified with polymer.

Os objetivos deste trabalho são avaliar o comportamento de asfaltos peruanos convencional CAP PEN 60/70 e modificados por polímero SBS tipo I 60/60 e PG 76-22, em misturas asfálticas densas, sem e com envelhecimento em curto prazo, e estabelecer a distribuição do grau de desempenho (PG) de ligantes asfálticos com base nas condições climáticas de cada região do Peru. Para a classificação por desempenho os ligantes asfálticos procedentes de Peru foram submetidos aos ensaios convencionais e da especificação Superpave: penetração, ponto de amolecimento, viscosidade Brookfield, ponto de fulgor, retorno elástico, estabilidade a estocagem, envelhecimento em curto prazo (RTFOT), envelhecimento em longo prazo (PAV), cisalhamento dinâmico (DSR) e rigidez à fluência na flexão (BBR). Para a avaliação das propriedades mecânicas, sem envelhecimento e com envelhecimento em curto prazo, foram moldados um total de 196 corpos de prova, submetidos aos ensaios Marshall, resistência à tração, resistência à tração após umidade induzida, módulo de resiliência, fluência por compressão uniaxial estática, fluência por compressão uniaxial dinâmica e vida de fadiga. Os resultados dos ensaios mostram que o proceso de modificação dos asfaltos por polímero melhora as caracteristicas reológicas do ligante, apresentando menor índice de susceptibilidade térmica e maior resistência ao envelhecimento e melhorando o comportamento das misturas asfálticas em todos os ensaios mecânicos. Esses resultados foram confirmados pela análise estrutural com o programa computacional Elsym5, nas duas condições de envelhecimento estudadas. / The main goal of this work is the evaluation of the behavior of conventional peruvian asphalt binder AC PEN 60/70 and SBS polymer-modified asphalts I 60/60 and PG 76-22, when used in hot-mix asphalt (HMA), under both conditions with and without short-term aging. It aims also to establish the asphalt binder performance grade (PG), which is based on the weather conditions, for different peruvian regions. The peruvian asphalt binders were submitted to conventional and Superpave laboratory tests: penetration, softening point, Brookfield viscosity, flash point, elastic recovery, storage stability, rolling thin film oven test (RTFOT), pressure aging vessel (PAV), dynamic shear rheometer (DSR) and bending beam rheometer (BBR). For the evaluation of mechanical properties 196 specimen were sumitted to Marshall, indirect tensile strength under static loading, indirect tensile strength under static loading after induced moisture, resilient modulus under dynamic diametric compression, static and dynamic creep and fatigue tests. The result show that polymer-modified asphalt binder improve rheological characteristic, in terms of thermal susceptibility and resistance to aging, and also improve the asphalt mixtures behavior, which was verified in all of the mechanical tests and after the structural analysis performed with the Elsym5 program, for all of the short-term aging conditions studied in this work.

Nesta dissertação de mestrado analisa-se e compara-se, através de ensaios laboratoriais, o comportamento mecânico e de adesividade de misturas em concreto asfáltico, confeccionadas a partir de ligantes asfálticos modificados e convencionais. O conhecimento e entendimento destas características são de extrema importância, pois refletem diretamente no desempenho do pavimento em serviço. Foram estudadas misturas elaboradas com um ligante convencional e três ligantes modificados por polímeros. Todas as misturas foram dosadas segundo a metodologia Marshall, e submetidas a ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração por compressão diametral, resistência à fadiga com tensão controlada, fluência por compressão uniaxial dinâmico e dano por umidade induzida. Para uma avaliação combinada entre a rigidez e os modelos de fadiga das misturas, também realizou-se uma análise paramétrica de estruturas hipotéticas de pavimentos. Os resultados obtidos mostraram, na maioria dos casos, o melhor comportamento à fadiga das misturas elaboradas a partir de ligantes modificados. Embora pouco consistentes, os resultados de resistência à deformação permanente também indicam a superioridade das misturas modificadas. Entretanto, a mistura com ligante convencional foi a que se mostrou menos suscetível à temperatura nos ensaios de módulo de resiliência. Já os resultados do ensaio de dano por umidade induzida mostraram bom desempenho de todas as misturas, ainda que não se possa quantificar a influência do tipo de ligante sobre eles. / This research analyses and compares, trough laboratory tests, the mechanical and the stripping behavior of asphalt concrete mixtures, prepared with traditional and modified binders. The understanding of these characteristics is extremely important, since they reflect directly on pavements performance. Mixtures prepared with one traditional binder and three polymers modified binders. All mixtures were prepared following the Marshall methodology, and submitted to laboratory tests of resilient modulus, tensile strength, fatigue life (stress controlled), dynamic creep and resistance to moisture damage. In order to assess a combination of fatigue and stiffness modulus of the mixtures, a parametric analysis of hypothetical pavement structures was also done. The results obtained showed, in most cases, best behavior regarding fatigue of the mixtures prepared with modified binders. Although not very consistent, the results of permanent deformations resistance also indicate the superiority of the modified mixtures. However, the conventional binder mixture showed the lowest thermal susceptibility in the resilient modulus tests. The results of moisture damage resistance tests showed good performance for all mixtures, but it is not possible to quantify the influence of the binder type on then.

Nesta dissertação de mestrado analisa-se e compara-se, através de ensaios laboratoriais, o comportamento mecânico e de adesividade de misturas em concreto asfáltico, confeccionadas a partir de ligantes asfálticos modificados e convencionais. O conhecimento e entendimento destas características são de extrema importância, pois refletem diretamente no desempenho do pavimento em serviço. Foram estudadas misturas elaboradas com um ligante convencional e três ligantes modificados por polímeros. Todas as misturas foram dosadas segundo a metodologia Marshall, e submetidas a ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração por compressão diametral, resistência à fadiga com tensão controlada, fluência por compressão uniaxial dinâmico e dano por umidade induzida. Para uma avaliação combinada entre a rigidez e os modelos de fadiga das misturas, também realizou-se uma análise paramétrica de estruturas hipotéticas de pavimentos. Os resultados obtidos mostraram, na maioria dos casos, o melhor comportamento à fadiga das misturas elaboradas a partir de ligantes modificados. Embora pouco consistentes, os resultados de resistência à deformação permanente também indicam a superioridade das misturas modificadas. Entretanto, a mistura com ligante convencional foi a que se mostrou menos suscetível à temperatura nos ensaios de módulo de resiliência. Já os resultados do ensaio de dano por umidade induzida mostraram bom desempenho de todas as misturas, ainda que não se possa quantificar a influência do tipo de ligante sobre eles. / This research analyses and compares, trough laboratory tests, the mechanical and the stripping behavior of asphalt concrete mixtures, prepared with traditional and modified binders. The understanding of these characteristics is extremely important, since they reflect directly on pavements performance. Mixtures prepared with one traditional binder and three polymers modified binders. All mixtures were prepared following the Marshall methodology, and submitted to laboratory tests of resilient modulus, tensile strength, fatigue life (stress controlled), dynamic creep and resistance to moisture damage. In order to assess a combination of fatigue and stiffness modulus of the mixtures, a parametric analysis of hypothetical pavement structures was also done. The results obtained showed, in most cases, best behavior regarding fatigue of the mixtures prepared with modified binders. Although not very consistent, the results of permanent deformations resistance also indicate the superiority of the modified mixtures. However, the conventional binder mixture showed the lowest thermal susceptibility in the resilient modulus tests. The results of moisture damage resistance tests showed good performance for all mixtures, but it is not possible to quantify the influence of the binder type on then.

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

A modificaÃÃo de ligantes asfÃlticos à uma prÃtica cada vez mais comum em vias de elevado volume de trÃfego e tem como objetivo a melhoria das caracterÃsticas reolÃgicas desses materiais, principalmente em temperaturas extremas. O objetivo principal deste trabalho à avaliar o comportamento mecÃnico de misturas asfÃlticas produzidas com ligantes asfÃlticos modificados por Ãcido polifosfÃrico e polÃmeros no que diz respeito à rigidez e à resistÃncia à deformaÃÃo permanente. Foram estudadas 17 misturas asfÃlticas com a mesma granulometria porÃm com diferentes tipos de agregados e de ligantes asfÃlticos modificados por polÃmeros, borracha de pneu moÃdo e Ãcido polifosfÃrico (PPA). A caracterizaÃÃo da resistÃncia à deformaÃÃo permanente destas misturas asfÃlticas foi realizada por meio do ensaio de creep dinÃmico e a caracterizaÃÃo da rigidez foi feita por meio de curvas-mestres obtidas pelo processamento dos dados oriundos do ensaio de mÃdulo dinÃmico. Os resultados mostraram que a modificaÃÃo dos ligantes asfÃlticos aumentou em resistÃncia à deformaÃÃo permanente das misturas asfÃlticas, principalmente naquelas em que foram utilizados ligantes asfÃlticos modificados por polÃmeros+PPA, por nÃo terem atingido o Flow Number (critÃrio de ruptura para o ensaio de creep dinÃmico). A modificaÃÃo dos ligantes asfÃlticos tambÃm causou um aumento na rigidez de todas as misturas asfÃlticas. Para frequÃncias mais baixas de carregamento, a diferenÃa de rigidez foi maior em relaÃÃo à encontrada para as frequÃncias mais altas. O PPA mostrou ser um modificador que aumenta a rigidez e a resistÃncia à deformaÃÃo permanente, alÃm de ser uma alternativa efetiva com relaÃÃo a economia de polÃmero, jà que o seu uso permitiu a utilizaÃÃo de percentuais menores de polÃmero para a modificaÃÃo dos ligantes asfÃlticos. TambÃm foi verificado a ausÃncia de correlaÃÃes entre os parÃmetros de ensaios de caracterizaÃÃo dos ligantes asfÃlticos e os parÃmetros de resistÃncia à deformaÃÃo permanente das misturas asfÃlticas investigadas. Por fim, a anÃlise feita entre as misturas asfÃlticas contendo o mesmo tipo de agregado e diferentes tipos de ligantes asfÃlticos e entre as misturas asfÃlticas com o mesmo ligante asfÃltico e diferentes tipos de agregados mostrou que a resistÃncia à deformaÃÃo permanente de uma mistura asfÃltica à consideravelmente mais influenciada pelo agregado do que pelo ligante asfÃltico utilizado. / Asphalt binders modification is a common practice in heavy traffic roadways and its goal is to improve binderâs rheological properties, especially in extreme temperatures. The main objective of this research was to evaluate the mechanical behavior of mixes designed with asphalt binders modified with polyphosphoric acid and polymers, with respect to their stiffness and rutting resistance. Seventeen asphalt mixes with two types of aggregate with the same gradation, but with asphalt binder modified by different types of polymer, ground tire rubber and polyphosphoric acid (PPA) were investigated. Repeated load permanent deformation test was used to evaluate the asphalt mixesâ rutting resistance, and the dynamic modulus test results were used to characterize asphalt mixes stiffness. The results showed that asphalt binder modification influenced substantially the asphalt mixes rutting resistance, especially those with polymer+PPA modified binder, which did not reach Flow Number value (failure criteria for the repeated load permanent deformation test). Asphalt binder modification also increased the stiffness for all asphalt mixes evaluated in this study. For low frequency loading the stiffness variation was higher when compared to the high frequency ones. PPA proved to be a modifier that increases asphalt mixes stiffness and rutting resistance. Also it can be considered as an important tool for the polymer economy, since its use dispensed a high polymer content for asphalt binder modification. It was also verified for the asphalt mixes investigated that there are no correlations between asphalt binder characterization and rutting resistance parameters for the asphalt mixes. Finally, the analysis performed for the asphalt mixes with the same type of aggregate, but with different types of asphalt binder, and for the asphalt mixes with the same asphalt binder but with different aggregate type, showed that the asphalt mixesâ rutting resistance is much more influenced by the aggregate type than by the asphalt binder.

Nesta dissertação de mestrado analisa-se e compara-se, através de ensaios laboratoriais, o comportamento mecânico e de adesividade de misturas em concreto asfáltico, confeccionadas a partir de ligantes asfálticos modificados e convencionais. O conhecimento e entendimento destas características são de extrema importância, pois refletem diretamente no desempenho do pavimento em serviço. Foram estudadas misturas elaboradas com um ligante convencional e três ligantes modificados por polímeros. Todas as misturas foram dosadas segundo a metodologia Marshall, e submetidas a ensaios laboratoriais de módulo de resiliência e resistência à tração por compressão diametral, resistência à fadiga com tensão controlada, fluência por compressão uniaxial dinâmico e dano por umidade induzida. Para uma avaliação combinada entre a rigidez e os modelos de fadiga das misturas, também realizou-se uma análise paramétrica de estruturas hipotéticas de pavimentos. Os resultados obtidos mostraram, na maioria dos casos, o melhor comportamento à fadiga das misturas elaboradas a partir de ligantes modificados. Embora pouco consistentes, os resultados de resistência à deformação permanente também indicam a superioridade das misturas modificadas. Entretanto, a mistura com ligante convencional foi a que se mostrou menos suscetível à temperatura nos ensaios de módulo de resiliência. Já os resultados do ensaio de dano por umidade induzida mostraram bom desempenho de todas as misturas, ainda que não se possa quantificar a influência do tipo de ligante sobre eles. / This research analyses and compares, trough laboratory tests, the mechanical and the stripping behavior of asphalt concrete mixtures, prepared with traditional and modified binders. The understanding of these characteristics is extremely important, since they reflect directly on pavements performance. Mixtures prepared with one traditional binder and three polymers modified binders. All mixtures were prepared following the Marshall methodology, and submitted to laboratory tests of resilient modulus, tensile strength, fatigue life (stress controlled), dynamic creep and resistance to moisture damage. In order to assess a combination of fatigue and stiffness modulus of the mixtures, a parametric analysis of hypothetical pavement structures was also done. The results obtained showed, in most cases, best behavior regarding fatigue of the mixtures prepared with modified binders. Although not very consistent, the results of permanent deformations resistance also indicate the superiority of the modified mixtures. However, the conventional binder mixture showed the lowest thermal susceptibility in the resilient modulus tests. The results of moisture damage resistance tests showed good performance for all mixtures, but it is not possible to quantify the influence of the binder type on then.

Os objetivos deste trabalho são avaliar o comportamento de asfaltos peruanos convencional CAP PEN 60/70 e modificados por polímero SBS tipo I 60/60 e PG 76-22, em misturas asfálticas densas, sem e com envelhecimento em curto prazo, e estabelecer a distribuição do grau de desempenho (PG) de ligantes asfálticos com base nas condições climáticas de cada região do Peru. Para a classificação por desempenho os ligantes asfálticos procedentes de Peru foram submetidos aos ensaios convencionais e da especificação Superpave: penetração, ponto de amolecimento, viscosidade Brookfield, ponto de fulgor, retorno elástico, estabilidade a estocagem, envelhecimento em curto prazo (RTFOT), envelhecimento em longo prazo (PAV), cisalhamento dinâmico (DSR) e rigidez à fluência na flexão (BBR). Para a avaliação das propriedades mecânicas, sem envelhecimento e com envelhecimento em curto prazo, foram moldados um total de 196 corpos de prova, submetidos aos ensaios Marshall, resistência à tração, resistência à tração após umidade induzida, módulo de resiliência, fluência por compressão uniaxial estática, fluência por compressão uniaxial dinâmica e vida de fadiga. Os resultados dos ensaios mostram que o proceso de modificação dos asfaltos por polímero melhora as caracteristicas reológicas do ligante, apresentando menor índice de susceptibilidade térmica e maior resistência ao envelhecimento e melhorando o comportamento das misturas asfálticas em todos os ensaios mecânicos. Esses resultados foram confirmados pela análise estrutural com o programa computacional Elsym5, nas duas condições de envelhecimento estudadas. / The main goal of this work is the evaluation of the behavior of conventional peruvian asphalt binder AC PEN 60/70 and SBS polymer-modified asphalts I 60/60 and PG 76-22, when used in hot-mix asphalt (HMA), under both conditions with and without short-term aging. It aims also to establish the asphalt binder performance grade (PG), which is based on the weather conditions, for different peruvian regions. The peruvian asphalt binders were submitted to conventional and Superpave laboratory tests: penetration, softening point, Brookfield viscosity, flash point, elastic recovery, storage stability, rolling thin film oven test (RTFOT), pressure aging vessel (PAV), dynamic shear rheometer (DSR) and bending beam rheometer (BBR). For the evaluation of mechanical properties 196 specimen were sumitted to Marshall, indirect tensile strength under static loading, indirect tensile strength under static loading after induced moisture, resilient modulus under dynamic diametric compression, static and dynamic creep and fatigue tests. The result show that polymer-modified asphalt binder improve rheological characteristic, in terms of thermal susceptibility and resistance to aging, and also improve the asphalt mixtures behavior, which was verified in all of the mechanical tests and after the structural analysis performed with the Elsym5 program, for all of the short-term aging conditions studied in this work.

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