Este trabalho apresenta alguns resultados de pesquisa laboratorial compreendendo projeto de dosagem, comportamento mecânico da mistura SMA (Stone Matrix Asphalt - Matriz Pétrea Asfáltica), bem como, aspectos executivos relacionados ao desenvolvimento de um trecho experimental em SMA para revestimento de pavimentos. Os resultados de laboratório obtidos mostram que o SMA é um revestimento asfáltico que pode apresentar bom desempenho sob cargas pesadas em climas quentes, pois estas misturas são muito resistentes à deformação permanente, mas preservam a flexibilidade como os concretos asfálticos densos. O SMA é uma solução bem conhecida para tráfego pesado na Europa e mais recentemente na América do Norte. O SMA também tem sido empregado para aumento de aderência em pista molhada e para redução de ruído. / This research presents laboratory test results of mixture design, mechanical behavior of SMA (Stone Matrix Asphalt), as well as some construction aspects regarding to development of Brazilian road trial section as a new bituminous surface course to pavement construction or maintenance.The laboratory results show that SMA can perform very well in hot climate under heavy load conditions due to the mixture to be very resistant against permanent deformation but still flexible like dense asphalt concrete. The SMA is a well Known solution for heavy traffic in Europe and, more recently, in North America. The SMA is also employed to increase the adherence in wet conditions and for noise reduction.

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.

Este trabalho apresenta alguns resultados de pesquisa laboratorial compreendendo projeto de dosagem, comportamento mecânico da mistura SMA (Stone Matrix Asphalt - Matriz Pétrea Asfáltica), bem como, aspectos executivos relacionados ao desenvolvimento de um trecho experimental em SMA para revestimento de pavimentos. Os resultados de laboratório obtidos mostram que o SMA é um revestimento asfáltico que pode apresentar bom desempenho sob cargas pesadas em climas quentes, pois estas misturas são muito resistentes à deformação permanente, mas preservam a flexibilidade como os concretos asfálticos densos. O SMA é uma solução bem conhecida para tráfego pesado na Europa e mais recentemente na América do Norte. O SMA também tem sido empregado para aumento de aderência em pista molhada e para redução de ruído. / This research presents laboratory test results of mixture design, mechanical behavior of SMA (Stone Matrix Asphalt), as well as some construction aspects regarding to development of Brazilian road trial section as a new bituminous surface course to pavement construction or maintenance.The laboratory results show that SMA can perform very well in hot climate under heavy load conditions due to the mixture to be very resistant against permanent deformation but still flexible like dense asphalt concrete. The SMA is a well Known solution for heavy traffic in Europe and, more recently, in North America. The SMA is also employed to increase the adherence in wet conditions and for noise reduction.

Orientador: Wagner dos Santos Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:29:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maciel_EmersonRodrigues_M.pdf: 10298208 bytes, checksum: d19a140f86e923ce68500657b2e841fa (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho apresenta resultados o estudo de pesquisa e desenvolvimento de misturas de polímeros em cimento asfáltico de petróleo. O asfalto é um excelente material aglutinante utilizado na construção de rodovias e vias urbanas, entretanto o aumento do número de veículos comerciais e da carga transportada por eixo tem levado a deteriorização prematura dos pavimentos. Os resultados obtidos mostram que o polímero do tipo estireno-butadieno-estireno quando incorporado ao asfalto traz melhoria nas propriedades físico-químicas e desempenho, sobretudo quando em contato com cargas pesadas, em climas quentes, tornando-o resistente à deformação permanente, pela preservação de sua flexibilidade e elasticidade. A incorporação de 4% polímero tipo estirenobutadieno-estireno ao asfalto resultou na melhoria de suas propriedades, principalmente a resistência ao envelhecimento, aumento no ponto de amolecimento, ganho de recuperação elástica. O asfalto modificado é uma boa solução, pois embora aumente os custos iniciais do produto, resulta em um ótimo custo benefício, reduzindo a necessidade de manutenção das rodovias ou vias urbanas ao longo dos anos / Abstract: This paper presents laboratorial research results comprising developing project of polymer mixtures in petroleum asphalt cement. The asphalt is an excellent binding material used in the highway constructions and unban roads, however the increase of the commercial vehicles number and the load transported by axle have led to the premature pavements failure. The laboratory outcomes obtained show that the SBS polymer, which is embedded to the asphalt, brings improvement in the physico - chemical properties and performance mainly for its good performance under heavy loads in hot climates becoming resistant to the permanent deformation, but maintaining the flexibility as the asphaltic concrete providing elasticity. The SBS polymer is a good solution, although it increases the initial costs of the product, however with a great costeffective regarding the maintenance of the highways or unban roads over the years / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Denna rapport utreder möjligheten att implementera avfallsplast, specifikt polyeten, som polymertillsats i svenska asfaltvägar. Tekniken, med avseende på avfallsplast, används idag i begränsad utsträckning i andra länder samt utreds på flera håll som en möjlig metod att främja hållbar utveckling genom att öka materialåtervinningen av plast. I Sverige förbränns idag en stor mängd plast för energiåtervinning och införandet av metoden skulle, förutsatt att den ersätter en del av energiåtervinningen, bidra till att minska växthusgasutsläpp från fossila material. Det används idag jungfruliga polymerer som tillsatser i vägmaterial tillsammans med bitumen som utvinns ur råolja, införandet av metoden kan således även substituera uttag av fossila råvaror. För att inhämta resultatet har en litteraturstudie tillsammans med intervjuer med representativa experter inom området utförts. Resultatet redogör för plasters egenskaper och hur dessa fördelaktigt samverkar med, och kan integreras i, asfaltmaterial. Vidare hur dessa egenskaper bidrar till att klimatanpassa vägbyggnationer, leva upp till kravställningen på vägar samt hur egenskaperna utreds genom olika mätmetoder. Även negativa aspekter som kan uppstå kopplat till miljö- och hälsorisker redogörs för. Ett urval av aktuella aktörer som berörs av implementeringen presenteras ur konkurrens- och synergiperspektiv samt med en beskrivning av verksamhetens mål och drivkrafter kopplat till metoden. En stor del av aktörsperspektivet inhämtades från de genomförda intervjuerna med representanter inom asfaltindustrin, bitumentillverkning och innovations- och kemiindustrierna. Inställningen till implementeringen i syfte att arbeta med hållbar utveckling bedöms vara försiktigt positiv på grund av höga krav på sorteringsgrad, jämnhet hos materialströmmar samt eventuella följdproblem som kan följa av införandet. Däremot har tekniken visat sig vara positiv ur ett prestandahöjande perspektiv för vägen genom att vidga tillgängligt temperaturområde, öka åldrings-, deformations- och nötningsresistens samt vattenbeständigheten. För att göra en mer rättmätig bedömning, och ytterligare slutsatser, krävs vidare studier för att undersöka de långsiktiga effekterna av att tillämpa metoden i svenska vägar. / This report investigates the possibility to implement plastic waste, specifically polyethylene, as a polymer additive in Swedish asphalt roads. The technique, when applied with waste plastic, is used to a limited extent in other countries and is investigated as a method in order to forward sustainable development by increasing material recycling of plastics. A large quantity of plastics is incinerated for energy recovery in Sweden today and introducing the method would, given that it replaces parts of the energy recovery method, contribute to decrease greenhouse gas emissions derived from fossil materials. Today virgin polymers are used as additives in road materials as well as bitumen that is extracted from crude oil, introducing the method could therefore substitute the outtake of fossil raw materials. In order to obtain the result a literature review was carried out along with interviews with representative experts related to the area. The result presents properties of plastics and how these can beneficially cofunction and integrate with asphalt material. Furthermore, how these properties contribute to adapt the road to climatic changes, achieve overall related demands and how these properties are measured. Negative environmental and health aspects related to the method are also presented. A selection of would-be affected actors are portrayed with regards to competition and synergies as well as overall goals and driving factors related to the method. A large portion of the chapter portraying actors is based on the information collected during the interviews with representatives from the asphalt industry, bitumen manufacturers and the Chemical and innovation companies. The overall outlook on implementing the method in order to forward sustainable development is considered carefully optimistic, due to high requirements on consistent material streams and potential problems that can arise from the implementation. The technique has been proven to be beneficial regarding performance by broadening the available temperature range as well as increasing resistance towards aging, deformation, wear and water. In order to more precisely analyse and make conclusions regarding the method further studies regarding long-time effects in Swedish roads are needed.