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.

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 uso de asfaltos modificados com polímeros tem crescido significativamente nas últimas décadas em função do aumento da densidade de tráfego, da carga por eixo nos veículos e da pressão dos pneus. Estes ligantes proporcionam o aumento a vida útil e a redução do custo de manutenção das rodovias. Os polímeros mais utilizados na modificação de asfalto são os copolímeros em bloco de estireno-butadienoestireno. Esta tese avaliou os efeitos de diferentes agentes compatibilizantes (óleos) e agentes de ligação no comportamento reológico de misturas asfálticas modificadas com copolímeros de estireno-butadieno-estireno, bem como a influência da sua estrutura, se linear ou radial. Para isto foram realizados análises convencionais e testes em reômetro de cisalhamento dinâmico. Os dados obtidos permitiram evidenciar a eficácia do óleo de xisto como agente compatibilizante, proporcionando excelente dispersão do polímero na matriz asfáltica e estabilidade a estocagem a altas temperaturas. Este óleo apresenta-se como uma opção tecnicamente viável para o óleo aromático atualmente em uso no mercado. Foi também verificado que o uso de enxofre como agente de ligação tem um efeito altamente positivo nas propriedades do ligante modificado, com significativa redução da tan ō, da deformação após aplicação de cargas cíclicas e elevação do módulo complexo, o que contribui para obtenção de pavimentos com maior resistência a deformação e ao trincamento por fadiga. / The use of polymer modified asphalts has grown significantly in the last decades due to the increase in traffic density, axle loading in vehicles and tyre pressure. These binders favor the increase of pavement life and the reduction of its maintenancement costs. The most used polymer for asphalt modification is styrene-butadiene-styrene blocked copolymers. This thesis evaluated the effects of different compatibilizers and crosslinkers on rheological behavior of styrene-butadiene-styrene copolymer modified asphalt binders, as well as the influence of its structure, linear or radial. Binder’s characteristics were determined by conventional analysis and tests in dinamic shear rheometer. Data obtained provided evidence of the positive effect of sulfur as crosslinker in modified binders properties, with high tan ō reduction, complex modulus increase and deformation reduction after application of cyclic loads, characteristics that turn possible the existence of pavements with greater rutting and fatigue resistance. It was also verified the shale oil efficacy as a compatibilizer agent, providing an excellent polymer dispersion inside asphalt matrix and a stable storage binder at high temperatures. This oil can be considered as a technical available option to aromatic oil presently in use at pavement industry.

O uso de asfaltos modificados com polímeros tem crescido significativamente nas últimas décadas em função do aumento da densidade de tráfego, da carga por eixo nos veículos e da pressão dos pneus. Estes ligantes proporcionam o aumento a vida útil e a redução do custo de manutenção das rodovias. Os polímeros mais utilizados na modificação de asfalto são os copolímeros em bloco de estireno-butadienoestireno. Esta tese avaliou os efeitos de diferentes agentes compatibilizantes (óleos) e agentes de ligação no comportamento reológico de misturas asfálticas modificadas com copolímeros de estireno-butadieno-estireno, bem como a influência da sua estrutura, se linear ou radial. Para isto foram realizados análises convencionais e testes em reômetro de cisalhamento dinâmico. Os dados obtidos permitiram evidenciar a eficácia do óleo de xisto como agente compatibilizante, proporcionando excelente dispersão do polímero na matriz asfáltica e estabilidade a estocagem a altas temperaturas. Este óleo apresenta-se como uma opção tecnicamente viável para o óleo aromático atualmente em uso no mercado. Foi também verificado que o uso de enxofre como agente de ligação tem um efeito altamente positivo nas propriedades do ligante modificado, com significativa redução da tan ō, da deformação após aplicação de cargas cíclicas e elevação do módulo complexo, o que contribui para obtenção de pavimentos com maior resistência a deformação e ao trincamento por fadiga. / The use of polymer modified asphalts has grown significantly in the last decades due to the increase in traffic density, axle loading in vehicles and tyre pressure. These binders favor the increase of pavement life and the reduction of its maintenancement costs. The most used polymer for asphalt modification is styrene-butadiene-styrene blocked copolymers. This thesis evaluated the effects of different compatibilizers and crosslinkers on rheological behavior of styrene-butadiene-styrene copolymer modified asphalt binders, as well as the influence of its structure, linear or radial. Binder’s characteristics were determined by conventional analysis and tests in dinamic shear rheometer. Data obtained provided evidence of the positive effect of sulfur as crosslinker in modified binders properties, with high tan ō reduction, complex modulus increase and deformation reduction after application of cyclic loads, characteristics that turn possible the existence of pavements with greater rutting and fatigue resistance. It was also verified the shale oil efficacy as a compatibilizer agent, providing an excellent polymer dispersion inside asphalt matrix and a stable storage binder at high temperatures. This oil can be considered as a technical available option to aromatic oil presently in use at pavement industry.

O uso de asfaltos modificados com polímeros tem crescido significativamente nas últimas décadas em função do aumento da densidade de tráfego, da carga por eixo nos veículos e da pressão dos pneus. Estes ligantes proporcionam o aumento a vida útil e a redução do custo de manutenção das rodovias. Os polímeros mais utilizados na modificação de asfalto são os copolímeros em bloco de estireno-butadienoestireno. Esta tese avaliou os efeitos de diferentes agentes compatibilizantes (óleos) e agentes de ligação no comportamento reológico de misturas asfálticas modificadas com copolímeros de estireno-butadieno-estireno, bem como a influência da sua estrutura, se linear ou radial. Para isto foram realizados análises convencionais e testes em reômetro de cisalhamento dinâmico. Os dados obtidos permitiram evidenciar a eficácia do óleo de xisto como agente compatibilizante, proporcionando excelente dispersão do polímero na matriz asfáltica e estabilidade a estocagem a altas temperaturas. Este óleo apresenta-se como uma opção tecnicamente viável para o óleo aromático atualmente em uso no mercado. Foi também verificado que o uso de enxofre como agente de ligação tem um efeito altamente positivo nas propriedades do ligante modificado, com significativa redução da tan ō, da deformação após aplicação de cargas cíclicas e elevação do módulo complexo, o que contribui para obtenção de pavimentos com maior resistência a deformação e ao trincamento por fadiga. / The use of polymer modified asphalts has grown significantly in the last decades due to the increase in traffic density, axle loading in vehicles and tyre pressure. These binders favor the increase of pavement life and the reduction of its maintenancement costs. The most used polymer for asphalt modification is styrene-butadiene-styrene blocked copolymers. This thesis evaluated the effects of different compatibilizers and crosslinkers on rheological behavior of styrene-butadiene-styrene copolymer modified asphalt binders, as well as the influence of its structure, linear or radial. Binder’s characteristics were determined by conventional analysis and tests in dinamic shear rheometer. Data obtained provided evidence of the positive effect of sulfur as crosslinker in modified binders properties, with high tan ō reduction, complex modulus increase and deformation reduction after application of cyclic loads, characteristics that turn possible the existence of pavements with greater rutting and fatigue resistance. It was also verified the shale oil efficacy as a compatibilizer agent, providing an excellent polymer dispersion inside asphalt matrix and a stable storage binder at high temperatures. This oil can be considered as a technical available option to aromatic oil presently in use at pavement industry.

A adição de modificadores no ligante asfáltico visando melhorar o seu comportamento é uma prática comum atualmente. Existem vários tipos de modificadores, entre eles o mais utilizado nas rodovias federais brasileiras é o copolímero SBS. Além dos polímeros, o ácido polifosfórico (PPA) é outro tipo de modificador que produz boas características quando adicionado ao ligante asfáltico. Apesar do efeito positivo, sabe-se que este material é importado, o que dificulta sua aquisição e pode tornar o produto final muito caro. Tendo em vista a possibilidade de se trabalhar com um produto de mesma base, mas de origem nacional, o que o tornaria o modificador mais acessível, optou-se por verificar o comportamento da adição de ácido fosfórico (PA85) ao ligante asfáltico. Sendo assim, o propósito desta tese é analisar o efeito da adição de ácidos fosfóricos no comportamento reológico de ligantes asfálticos puros e modificados com o copolímero SBS. Para tanto, realizou-se ensaios empíricos e reológicos com o intuito de verificar o comportamento destes materiais. Na primeira parte da pesquisa, dois ligantes asfálticos de base, CAP50/70 de classificação PG64-XX, (Replan e Lubnor), foram modificados somente com a adição dos dois ácidos (PPA e PA85), enquanto na segunda parte esses ligantes asfálticos de base foram modificados com o copolímero SBS com ou sem a presença dos ácidos. Os ensaios avaliados foram penetração, ponto de amolecimento, viscosidade rotacional, ensaio de fluência e recuperação sob tensão múltipla (MSCR), LAS modificado, e estabilidade à estocagem. De maneira geral, a adição dos modificadores melhora o comportamento dos ligantes asfálticos, tendo em vista que melhoram a recuperação, ficam menos sensíveis à deformação permanente e são mais tolerantes à fadiga. Pode-se constatar que o tipo de ligante asfáltico de base influencia diretamente o comportamento dos materiais, independente dos modificadores adicionados. A adição dos modificadores foi mais expressiva no ligante asfáltico proveniente da Replan. Em relação aos ácidos, conclui-se que a adição do PA85 foi satisfatória, uma vez que apresentou comportamento semelhante ao do ácido PPA, porém com efeito um pouco menos expressivo. A adição dos ácidos melhorou a estabilidade à es tocagem dos ligantes asfálticos modificados, e pode-se constatar que a adição de um destes modificadores permite a redução do teor do copolímero SBS. Quanto à capacidade de suporte de tráfego, a adição de altos teores desses modificadores não é viável, devido ao fato de apresentarem suporte similar a ligantes asfálticos modificados com teores baixos e intermediários. / The addition of modifiers in asphalt binder to improve its behavior is a common practice nowadays. There are many types of modifiers, among them the most used in the Brazilian federal highways is the SBS copolymer. In addition to polymers, polyphosphoric acid (PPA) is another type of modifier that produces good characteristics when added to asphalt binder. Despite the positive effects, it is known that this material is imported, which makes its purchase as well as the final product very expensive. Considering the opportunity to work with a product with the same basic component, but of national origin, which would make it the most affordable modifier, the present study decided to verify the behavior of the addition of phosphoric acid (PA85) to the asphalt binder. Therefore, the purpose of this thesis is to analyze the effect of the addition of phosphoric acid to the rheological behavior of pure and modified asphalt binders with the SBS copolymer. For both, empirical and rheological tests were conducted in order to verify the behavior of these materials/substances. In the first part of the research, two asphalt binders base CAP50/70 asphalt binder graded PG64-XX (Replan and Lubnor) were modified only with the addition of the two acids (PPA and PA85), while in the second part of these asphalt binders base were modified with SBS copolymer with or without the presence of acids. The tests evaluated penetration, softening point, rotational viscosity, multiple stress creep and recovery (MSCR), LAS modified, and storage stability. In general, the addition of the modifiers enhances the behavior of the asphalt binders, for they improve recovery, are less susceptible to rutting and are more resistant to fatigue. It was found that the type of asphalt binder base directly influences the behavior of materials, regardless of added modifiers. The addition of modifiers was greater in the asphalt binder from the Replan. Compared to acids, it is concluded that the addition of PA85 was satisfactory, since the performance was similar to the PPA acid behavior, but with slightly less significant effect. The addition of acid improved the storage stability of the modified asphalt binders, and it was found that the addition of such modifiers allows reducing the content of the SBS copolymer. Regarding the ability to support traffic, the addition of high levels of these modifiers is not feasible because they show similar support for modified asphalt binders with low and intermediate levels.

O ensaio de fluência e recuperação sob tensão múltipla (MSCR) é resultado do aperfeiçoamento do ensaio de fluência repetida e recuperação (RCRT) pela Administração Rodoviária Federal dos Estados Unidos (FHWA) e tem por objetivo avaliar o percentual de recuperação, a compliância não-recuperável e a dependência dos ligantes asfálticos, especialmente os modificados, quanto ao nível de tensão. O MSCR foi utilizado neste estudo para caracterizar o comportamento fluência-recuperação de diversos ligantes asfálticos modificados virgens e envelhecidos a curto prazo. Foi empregado o procedimento da norma ASTM D7405, que prescreve os tempos de fluência e recuperação de 1 e 9 s, e avaliada a influência do aumento dos tempos de fluência e recuperação de 1 e 9 s para 2 e 18 s nas propriedades dos ligantes asfálticos envelhecidos a curto prazo. Além dos resultados destes ensaios, foram utilizados os valores de penetração, ponto de amolecimento, viscosidade rotacional, penetração retida, incremento do ponto de amolecimento, incremento de viscosidade e perda de massa para verificar quais ligantes asfálticos apresentam melhor comportamento à luz das propriedades e parâmetros considerados. Foram preparados doze materiais modificados e de classificação PG 76-XX tendo como base um CAP 50/70 de classificação PG 64-XX: CAP+PPA, CAP+Elvaloy+PPA, CAP+borracha, CAP+borracha+PPA, CAP+SBS, CAP+SBS+PPA, CAP+EVA, CAP+EVA+PPA, CAP+PE, CAP+PE+PPA, CAP+SBR e CAP+SBR+PPA. O CAP+Elvaloy+PPA apresenta, em um contexto geral, o melhor desempenho nas propriedades e parâmetros analisados em virtude dos bons resultados do percentual de recuperação e da compliância não-recuperável e das menores sensibilidades à tensão. O CAP+PE apresenta o pior desempenho geral dentre os materiais estudados, na medida em que os resultados do percentual de recuperação e da compliância não-recuperável deste ligante asfáltico são ruins e as sensibilidades ao aumento nos tempos de fluência e recuperação de 1 e 9 s para 2 e 18 s são elevadas. Ao ordenar os ligantes asfálticos do melhor para o pior à luz das propriedades e parâmetros considerados, o resultado é: CAP+Elvaloy+PPA, CAP+EVA, CAP+EVA+PPA, CAP+PPA, CAP+borracha+PPA, CAP+SBR+PPA, CAP+SBS+PPA, CAP+SBS, CAP+PE+PPA, CAP+borracha, CAP+SBR, CAP 50/70 e CAP+PE. / The multiple stress creep and recovery (MSCR) test is the result of a refinement of the repeated creep and recovery test (RCRT). This refinement was performed by the United States Federal Highway Administration (FHWA) with the aim of evaluating the percent recovery, the non-recoverable compliance and the stress dependency of asphalt binders, especially the modified ones. The MSCR test was applied in this study in order to characterize the creep-recovery behavior of unaged and short-term aged modified asphalt binders. The test procedure prescribed in ASTM D7405 specification was adopted and, to evaluate the influence of a greater creep-recovery time in the behavior of asphalt binders, the creep and recovery times of 2 and 18 s were also adopted in additional tests. The results of these tests, as well as the penetration, softening point, rotational viscosity, retained penetration, softening point increase, viscosity increase and mass loss data and mixing and compaction temperatures, were used with the objectives of ranking the asphalt binders and checking the ones with the best results in the parameters and properties considered. By using a PG 64-XX base asphalt-binder of 50/70 penetration grade, the following PG 76-XX odified asphalt binders were prepared: AC+PPA, AC+Elvaloy+PPA, AC+crumb rubber, AC+crumb rubber+PPA, AC+SBS, AC+SBS+PPA, AC+EVA, AC+EVA+PPA, AC+PE, AC+PE+PPA, AC+SBR and AC+SBR+PPA. In general, AC+Elvaloy+PPA has the best results in the parameters and properties considered in this study, especially due to the good results in the percent recovery and non-recoverable compliance and the lower stress sensitivity. In general, AC+PE has the worst results among the asphalt binders considered in this work, due to the facts that the percent recovery and non-recoverable compliance results are not good and the sensitivities to the creep-recovery times are high. By taking the results of this study and ranking the asphalt binders from the best to the worst, the following sequence is obtained: AC+Elvaloy+PPA, AC+EVA, AC+EVA+PPA, AC+PPA, AC+crumb rubber+PPA, AC+SBR+PPA, AC+SBS+PPA, AC+SBS, AC+PE+PPA, AC+crumb rubber, AC+SBR, neat AC and AC+PE.

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.

A adição de modificadores no ligante asfáltico visando melhorar o seu comportamento é uma prática comum atualmente. Existem vários tipos de modificadores, entre eles o mais utilizado nas rodovias federais brasileiras é o copolímero SBS. Além dos polímeros, o ácido polifosfórico (PPA) é outro tipo de modificador que produz boas características quando adicionado ao ligante asfáltico. Apesar do efeito positivo, sabe-se que este material é importado, o que dificulta sua aquisição e pode tornar o produto final muito caro. Tendo em vista a possibilidade de se trabalhar com um produto de mesma base, mas de origem nacional, o que o tornaria o modificador mais acessível, optou-se por verificar o comportamento da adição de ácido fosfórico (PA85) ao ligante asfáltico. Sendo assim, o propósito desta tese é analisar o efeito da adição de ácidos fosfóricos no comportamento reológico de ligantes asfálticos puros e modificados com o copolímero SBS. Para tanto, realizou-se ensaios empíricos e reológicos com o intuito de verificar o comportamento destes materiais. Na primeira parte da pesquisa, dois ligantes asfálticos de base, CAP50/70 de classificação PG64-XX, (Replan e Lubnor), foram modificados somente com a adição dos dois ácidos (PPA e PA85), enquanto na segunda parte esses ligantes asfálticos de base foram modificados com o copolímero SBS com ou sem a presença dos ácidos. Os ensaios avaliados foram penetração, ponto de amolecimento, viscosidade rotacional, ensaio de fluência e recuperação sob tensão múltipla (MSCR), LAS modificado, e estabilidade à estocagem. De maneira geral, a adição dos modificadores melhora o comportamento dos ligantes asfálticos, tendo em vista que melhoram a recuperação, ficam menos sensíveis à deformação permanente e são mais tolerantes à fadiga. Pode-se constatar que o tipo de ligante asfáltico de base influencia diretamente o comportamento dos materiais, independente dos modificadores adicionados. A adição dos modificadores foi mais expressiva no ligante asfáltico proveniente da Replan. Em relação aos ácidos, conclui-se que a adição do PA85 foi satisfatória, uma vez que apresentou comportamento semelhante ao do ácido PPA, porém com efeito um pouco menos expressivo. A adição dos ácidos melhorou a estabilidade à es tocagem dos ligantes asfálticos modificados, e pode-se constatar que a adição de um destes modificadores permite a redução do teor do copolímero SBS. Quanto à capacidade de suporte de tráfego, a adição de altos teores desses modificadores não é viável, devido ao fato de apresentarem suporte similar a ligantes asfálticos modificados com teores baixos e intermediários. / The addition of modifiers in asphalt binder to improve its behavior is a common practice nowadays. There are many types of modifiers, among them the most used in the Brazilian federal highways is the SBS copolymer. In addition to polymers, polyphosphoric acid (PPA) is another type of modifier that produces good characteristics when added to asphalt binder. Despite the positive effects, it is known that this material is imported, which makes its purchase as well as the final product very expensive. Considering the opportunity to work with a product with the same basic component, but of national origin, which would make it the most affordable modifier, the present study decided to verify the behavior of the addition of phosphoric acid (PA85) to the asphalt binder. Therefore, the purpose of this thesis is to analyze the effect of the addition of phosphoric acid to the rheological behavior of pure and modified asphalt binders with the SBS copolymer. For both, empirical and rheological tests were conducted in order to verify the behavior of these materials/substances. In the first part of the research, two asphalt binders base CAP50/70 asphalt binder graded PG64-XX (Replan and Lubnor) were modified only with the addition of the two acids (PPA and PA85), while in the second part of these asphalt binders base were modified with SBS copolymer with or without the presence of acids. The tests evaluated penetration, softening point, rotational viscosity, multiple stress creep and recovery (MSCR), LAS modified, and storage stability. In general, the addition of the modifiers enhances the behavior of the asphalt binders, for they improve recovery, are less susceptible to rutting and are more resistant to fatigue. It was found that the type of asphalt binder base directly influences the behavior of materials, regardless of added modifiers. The addition of modifiers was greater in the asphalt binder from the Replan. Compared to acids, it is concluded that the addition of PA85 was satisfactory, since the performance was similar to the PPA acid behavior, but with slightly less significant effect. The addition of acid improved the storage stability of the modified asphalt binders, and it was found that the addition of such modifiers allows reducing the content of the SBS copolymer. Regarding the ability to support traffic, the addition of high levels of these modifiers is not feasible because they show similar support for modified asphalt binders with low and intermediate levels.