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.

Esta dissertação apresenta uma avaliação da eficiência de um recapeamento constituído por mistura de asfalto-borracha (processo via-úmida), no retardamento de reflexão de trincas, através da técnica de ensaios acelerados. Para a realização do estudo foi construído um pavimento experimental com camada final de terraplenagem de argila arenosa de comportamento laterítico (50 cm), base de brita graduada (30 cm), camada de concreto asfáltico trincado (4 cm) e camada de recapeamento em asfalto-borracha (5 cm). O simulador de tráfego DAER/UFRGS aplicou aproximadamente 513.000 ciclos de carga de eixo de 100 kN. Ao longo do experimento o desempenho do pavimento foi acompanhado, com ênfase no surgimento de trincas. A evolução da condição estrutural do pavimento foi monitorada através das medidas de deflexões e dados de instrumentação (tensões e deformações). O registro da evolução da condição funcional do pavimento foi feito através do levantamento de afundamento de trilha de roda, e macro e micro textura. Com a finalidade de comparar o desempenho do recapeamento em asfalto-borracha com os de outros recapeamentos convencionais previamente ensaiados, desenvolveu-se um procedimento para correção de temperaturas. Constatou-se que o emprego de asfalto-borracha retardou em cinco vezes o surgimento de trincas. Assim, o nível de severidade do trincamento igual a 100 cm/m2 ocorreu no recapeamento em asfalto-borracha após 340.000 solicitações (100 kN), enquanto no recapeamento em asfalto convencional tal nível de severidade foi registrado com somente 66.000 solicitações da mesma carga de eixo. Globalmente, o recapeamento em asfalto-borracha conferiu ao pavimento melhores condições funcionais e estruturais, se comparado com um recapeamento convencional da mesma espessura, executado sobre um pavimento com níveis de degradação similares. / This research discusses the efficiency of asphalt-rubber overlays in cracks reflection delaying, based in APT data. In order to carry the study, a test section was built over a lateritic sandy clay subgrade. The pavement included a 30 cm thick granular base, a 4 cm thick cracked asphalt concrete and 5 cm thick asphalt-rubber overlay. A linear traffic simulator applied nearly 513,000 cycles of 100-kN axle load. During trafficking the pavement performance was followed, emphasis being given to cracking. The pavement structural condition was monitored by deflection measurements and instrumentation (stress and strain) data. Rut depths and pavement texture were measured as part of the functional evaluation. In order to compare the performance of the focused asphalt-rubber to those of conventional asphalt concrete overlays previously tested, a procedure to correct testing temperatures was developed. It was found out that cracks appeared in the asphalt-rubber overlay nearly 5 times later than in the AC conventional one. The same cracking severity index of 100 cm/m2 that occurred after 340,000 loading cycles in the asphalt-rubber overlay, was computed after just 66,000 cycles in the conventional AC overlay. All in all, the asphalt-rubber overlay provided the pavement better functional and structural conditions, than a conventional AC overlay with identical thickness would.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-17T13:30:49Z No. of bitstreams: 1 THALITA MARIA RAMOS PÔRTO DE MORAES – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2018.pdf: 3322287 bytes, checksum: 36e41cf17e60d380a38ffe1e5778f8e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-17T13:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THALITA MARIA RAMOS PÔRTO DE MORAES – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2018.pdf: 3322287 bytes, checksum: 36e41cf17e60d380a38ffe1e5778f8e0 (MD5) Previous issue date: 2018-02 / CNPq / As misturas mornas surgem como uma opção para a redução das temperaturas de usinagem e compactação, uma alternativa que proporciona vantagens econômicas, ambientais e técnicas. Este trabalho trata da utilização das ceras de carnaúba do tipo 1, nos teores de 1, 2 e 3% (m/m), como aditivo incorporado as misturas asfálticas para a obtenção de misturas mornas. A cera do tipo 1 foi utilizada para modificar o ligante 50/70 e foram avaliados seus efeitos a partir de ensaios empíricos: penetração, ponto de amolecimento e ensaios no viscosímetro rotacional. O ligante asfáltico modificado com 2 e 3% de cera de carnaúba apresentou uma considerável diminuição das temperaturas de usinagem (TU) de 9°C, reduzindo as emissões de gases poluentes (CO2 e VOCs, por exemplo) e o gasto energético. Foi utilizado o método SUPERPAVE, com objetivo de produzir os corpos de prova que foram utilizados para fazer a análise mecânica. Com o propósito de avaliar os efeitos da redução das temperaturas de produção e compactação e a influência da incorporação do aditivo na mistura asfáltica, foram realizados ensaios mecânicos: Resistência à Tração, Modulo de Resiliência, Dano por Umidade (Lottman), Fadiga, Flow Number, Cântabro e Módulo Dinâmico. A mistura com 2% de cera de carnaúba apresentou melhores resultados em relação as análises mecânica e reológica, uma maior redução das temperatura de usinagem e compactação. Espera-se que tal pesquisa possa contribuir para a redução dos danos causados ao meio ambiente, maior viabilidade técnica e econômica. Portanto, a cera de carnaúba cumpre algumas exigências mecânicas e reológicas para a sua utilização como aditivo em misturas asfálticas mornas. / Warm mixtures appear as an option for reducing temperature machining and compression, an alternative that provides economic advantages, environmental and technical. This paper deals with the use of carnauba wax type 1, the levels 1, 2 and 3% (m / m), as an additive incorporated into the asphalt mixtures for obtaining mixtures of lukewarm. Wax type 1 was used to modify the binder 50/70 and evaluated its effects from empirical tests: penetration point testing the softening and rotational viscometer. The modified asphalt binder 2:03% carnauba wax showed a considerable reduction in temperature machining (TU) of 9 ° C, reducing pollutant emissions (CO 2 and VOCs, for example) and energy expenditure. SUPERPAVE the method was used, in order to producing the specimens which were used to make mechanical analysis. As order to evaluate the effects of reducing the production and compaction temperatures and the influence of the incorporation of the additive in the asphalt mixture, tests were conducted Mechanical: tensile strength, modulus of resilience, moisture damage (Lottman) Fatigue, Flow Number, Cántabro and dynamic modulus. The mixture with 2% wax carnauba showed better results than the mechanical and rheological analysis, further reducing the temperature machining and compression. It is expected that such research can contribute to the reduction of damage to the environment, most technical and economic feasibility. Therefore, carnauba wax meets certain requirements mechanical and rheological properties for use as an additive in warm asphalt mixes.

Esta pesquisa tem como objetivo analisar a resistência ao trincamento, bem como princípio de propagação de trincas e previsão vida de fadiga de misturas asfálticas empregando o ensaio de flexão em amostra semicircular com fenda (semi-circular bending test – SCB), estático e dinâmico, respectivamente. As trincas que surgem nos revestimentos asfálticos revelam-se como um dos grandes danos que afetam diretamente a serventia e qualidade das estruturas de pavimentos flexíveis. Considerando que a reabilitação dos pavimentos fissurados é geralmente onerosa, revela-se um grande desafio aos engenheiros projetistas dimensionar misturas asfálticas a quente que apresentem resistência suficiente capaz de evitar tanto a deformação permanente, quanto o trincamento por fadiga. Sendo assim, a primeira etapa desta pesquisa analisa três misturas asfálticas, dosadas pelo método Superpave: uma com cimento asfáltico de petróleo CAP 50/70, outra com asfalto modificado por polímero AMP 60/85 e a terceira com asfalto borracha AB8. Os resultados indicam para a maior rigidez da mistura com asfalto modificado, que também apresentou maior vida de fadiga. Os corpos de prova com CAP 50/70 e AB8 apresentaram-se dúcteis e com menor velocidade de propagação das microtrincas. A segunda parte deste trabalho apresenta os resultados dos ensaios conduzidos em amostras com asfalto convencional no teor de projeto (TP) e com 0,5% a mais de ligante asfáltico (TP+0,5%), simulando a camada rich-bottom, amplamente utilizada em projetos de pavimentos perpétuos. Quando comparada a mistura no teor ótimo, aquela com maior quantidade de ligante garante uma mistura mais flexível, pois requer maiores deslocamentos para que se atinja o número de ciclos necessários ao desenvolvimento do trincamento e à ruptura. / This study aims to analyze the cracking resistance, as well as the principle of cracking propagation and prediction of fatigue life in hot mix asphalt (HMA) by means of the semi-circular bending test (SCB), static and dynamic, respectively. Pavement surface cracking is one of the major distress mechanisms that affect the serviceability and quality of flexible pavement structures. Considering that the rehabilitation of a damaged pavement is generaly costly, it becomes a challenge for the engineers to design HMA that endures both rutting and fatigue cracking. Therefore, the first part of this research investigates the cracking resistance and fatigue life of three asphalt concrete mixes, designed by the Superpave method: one with standard binder pen50/70, a polymer modified PMB60/85 (softening point/elastic recuperation) and a third mix with asphalt-rubber binder type AB8. The results indicated to the PMB60/85 mixture stiffness that also presented longer fatigue life. The samples with binder pen50/70 e AB8 demonstrated more ductility, with less microcracks propagation speed. The second part of this work presents the results of tests conducted on standard binder pen50/70 specimens at the design asphalt binder content and with a binder additional of 0,5%, representing the rich-bottom layer, widely used in perpetual pavement structures. The +0,5% asphalt content mix provided a more flexible mixture when compared to the mix at design binder content, because required higher displacements to reach the number of cycles to the development of cracking and failure.

A deformação permanente é uma das principais patologias do revestimento asfáltico. Caracterizada pelo afundamento longitudinal do pavimento asfáltico, quando submetido ao carregamento de tensões elevadas. Conhecer o comportamento mecânico quanto à deformação permanente das misturas asfálticas é de grande relevância na busca da escolha correta da mistura a ser empregada no dimensionamento de um pavimento. O ensaio laboratorial que vem ganhando força no Brasil para avaliação do potencial de deformação plástica de misturas asfálticas é o ensaio uniaxial de carga repetida parametrizado pelo Flow Number (FN). Neste sentido, a presente pesquisa buscou analisar o comportamento à deformação permanente, através do ensaio uniaxial de carga repetida, de dez misturas asfálticas. Os materiais utilizados na pesquisa foram: agregados pétreos de origem basáltica e quatro diferentes ligantes asfálticos, a saber: concreto asfáltico denso - AMP 6085-E; concreto asfáltico denso – CAP TLA 30/45; concreto asfáltico gap-graded – AB-8 (com a incorporação de cal calcítica e cal dolomítica) e concreto asfáltico denso – CAP 30/45. As demais cincos misturas estudadas foram as mesmas, porém com a incorporação de um agente surfactante para redução das temperaturas de usinagem e compactação (misturas mornas). Os resultados mostraram que a mistura morna moldada com AMP 60/85 – E teve desempenho superior as demais misturas. O restante das misturas mornas apresentaram desempenho inferior ao das suas respectivas misturas quentes. Entre as misturas moldadas com AB-8 percebeu-se que a mistura (quente e morna) dosada com cal calcítica teve comportamento superior ao da mistura (quente e morna) com cal dolomítica, fator explicado pela quantidade superior de dióxido de cálcio disponível na cal. Quanto ao parâmetro FN, foi possível verificar que este parâmetro é mais sensível a taxa de deformação na zona secundária do que a magnitude de deformação sofrida pela mistura. Para um valor de FN igual a 300 (pistas de tráfego médio) reprovaria 6 das 10 misturas estudadas, sendo que as misturas com asfalto polímero e a mistura tipo gap-graded com AB-8 e cal calcítica foram as misturas de desempenho superior. / Rutting is one of the major distress types in asphalt pavements. It is characterized by the longitudinal permanent deformation and flow around the wheel path that occurs at the surface of an asphalt concrete pavement when subjected to high stresses. Understanding the mechanical behavior of permanent deformation development on asphalt mixtures is important to an appropriate choice of the mixture to be used in the pavement structure design. The uniaxial repeated load test, via the Flow Number (FN) parameter, has gained strength in Brazil to evaluate the plastic deformation development potential of asphalt mixtures. Hence, the present research attempted to analyze the permanent deformation behavior of ten asphalt mixes by means of the uniaxial repeated load test. The materials used in the research were basaltic stone aggregates and four different asphalt binders to fabricate the following mixes: Dense asphalt concrete with PMB 60/85-E; dense asphalt concrete with AC 30/45pen+TLA; gap-graded asphalt concrete with AR8 (calcitic lime and dolomitic lime added), and dense asphalt concrete with AC 30/45pen. The other five mixtures were the same, but with the incorporation of a surfactant additive to reduce mixing and compaction temperatures (warm mixtures). The results showed that the warm mix with PMB 60/85-E had a superior performance to the other mixtures. The other warm mixes studied displayed lower performance than their respective HMA. Among the mixtures with AR8, it was observed that both mixes (hot and warm) with added calcitic lime had superior behavior to both hot and warm mixes with dolomitic lime; arguably, an aspect explained by the higher quantity of available calcium dioxide available in the former lime. As for the parameter FN it was possible to verify that this parameter is more sensitive the rate of deformation in the secondary zone than the magnitude of the deformation suffered by the mixture. For a FN reference of minimum 300 cycles (medium traffic), 6 of the 10 mixtures studied would fail, being the mixtures with polymer modified binder and the gap-graded mixture with AR-8 and added calcitic lime the superior performance mixtures.

A caracterização das propriedades visco-elástico-plásticas dos materiais asfálticos são importantes para uma melhor compreensão do comportamento mecânico e performance de pavimentos. O módulo complexo visa caracterizar as propriedades viscoelásticas lineares do material presente no campo das pequenas deformações. O ensaio para obtenção do módulo dinâmico pode ser realizado a partir de um carregamento senoidal uniaxial de compressão com frequências que podem variar de 0,1Hz a 25Hz e com temperaturas de -10°C a 54°C. O valor absoluto do módulo complexo é conhecido como módulo dinâmico |E*|, que pode ser definido como uma relação entre a amplitude de tensão e a amplitude de deformação. Já, a defasagem entre a tensão e a deformação é conhecida como ângulo de fase, que é um indicador das propriedades viscosas do material. Esta dissertação possuiu como objetivo caracterizar as propriedades viscoelásticas das misturas asfálticas quentes e mornas comumente utilizadas no Rio Grande do Sul, utilizando um aditivo surfactante para as misturas mornas. Para tanto foram dosadas 4 misturas asfálticas com agregados basálticos e os ligantes CAP 50/70, AMP 60/85, AB8 e CAP TLA e obtidos os parâmetros de adesividade e resistência dessas misturas quentes e mornas. Para a realização do ensaio de módulo dinâmico foi realizado uma revisão bibliográfica sobre os procedimentos de ensaio e análise de dados, posteriormente, foi adotada a metodologia adequada para os ensaios. Os mesmos foram realizados utilizando uma prensa universal MTS e a análise dos dados foi realizada com o auxílio das ferramentas do Microsoft Excel. Através do estudo foi possível concluir que as misturas com ligante convencional possuem um comportamento similar entre a mistura convencional e a morna. O mesmo não ocorre nas misturas com ligante modificado, onde ocorre uma alteração tanto da fase viscosa como da elástica, sendo esse efeito mais predominante nas misturas modificadas por polímero. / The characterization of the viscoelastic-plastic properties of asphaltic materials are important for a better understanding of the pavements’ mechanical behavior and performance. The complex module aims to characterize as linear viscoelastic properties of the material present in the field of small deformations. The assay for obtaining the dynamic modulus can be performed from a compression uniaxial sinusoidal loading with frequencies ranging from 0.1Hz to 25Hz and temperatures from -10 °C to 54 °C. The absolute value of the complex modulus is known as dynamic module | E * |, which is defined as a relation between a stress amplitude and a strain amplitude. Already, a discrepancy between stress and strain is known as phase angle, which is an indicator of the viscous properties of the material. This dissertation aimed to characterize as viscoelastic properties of hot and warm asphalt mixtures commonly used in Rio Grande do Sul, using a surfactant additive for warm mixtures. In order to do so, four asphalt concrete mixes - composed with the basalt aggregates and binders CAP 50/70, AMP 60/85, AB 8 and CAP TLA – were designed. In addition, the parameters of adhesiveness and resistance to hot and warm mixtures were obtained. For a dynamic modulus test, a literature review was performed about the data analysis and test procedure, and a suitable methodology for testing was subsequently adopted. The tests were realized with an universal testing machine of MTS and the data analysis were performed by means of the Microsoft Excel tools. Through the study it was possible to conclude that mixtures with conventional binder presented similar behavior between a conventional and a warm mixture. The same does not occur in mixtures with modified binder, where a change in both the viscous and the elastic phases occurs, and this effect is more predominant in the polymer modified mixtures.

Esta pesquisa foi baseada em um projeto de Stone Mastic Asphalt – SMA na faixa I da especificação ET-DE-P00-031 do Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo, com ligante modificado por polímero, classificação 60/85, em trecho experimental da rodovia ERS-122, km 6+400 ao km 7+000. O volume elevado de veículos pesados neste trecho e as deformações decorrentes desta carga motivaram o estudo de novas tecnologias. Foram realizados ensaios laboratoriais para confirmar a dosagem da mistura e determinar as propriedades mecânicas através de ensaios de módulo de resiliência, resistência a tração na compressão diametral e deformação permanente em trilha de roda. A mistura apresentou bom desempenho a deformação permanente, módulo de resiliência e resistência a tração no teor de projeto. Além disso, foi analisado o processo executivo da mistura, desde a produção do agregado, passando pelo processo de usinagem, transporte, lançamento e compactação. Inicialmente, foi executada pista teste na praça de pedágio do Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem do Estado do Rio Grande do Sul (DAER/RS) localizada no município de Portão/RS para posterior execução no trecho experimental. Constatou-se que o processo de usinagem produziu misturas com variações positivas de até +0,3% em relação ao teor de ligante, influenciando no desempenho da mistura no que se refere aos ensaios de desempenho. Os resultados e análises apontam para uma mistura que requer uma metodologia de controle de qualidade efetiva, mas que mesmo com algumas variações, o revestimento ainda apresentou bom desempenho. / This research was based on a Stone Mastic Asphalt- SMA project in the grading smolop #1 of ET-DE-P00/031 specification of São Paulo Highways Department , with modified binder, grade 60/85, in a test section in ERS-122 highway, between km 6+400 and km 7 +0. The high volume of heavy vehicles on this highway and the resulting deformations, led to the study of new technologies. Laboratory tests were conducted to confirm the mixture design and determine the mechanical properties through resilient modulus test, tensile strength in diametrical compression and wheel-tracking test. The mixture had a good performance at the Wheel-tracking test, resilient modulus and tensile strength at the design binder content. In addition, it was analyzed the production process of the mixture, since the production at the crushing plant, mix plant facilities, delivery and compaction process. Initially, the test was performed at the toll plaza of DAER/RS in the city of Portão/RS for later execution in test section. It was found that the mixing plant produced mixtures up to 0.3% over the design binder content, influencing in the performance of the mixture on performance tests. The results and analyzes indicate that the mixture requires a effective methodology of quality control, but even with some variations, the layer still performed well.

O crescente aumento do tráfego rodoviário comercial demanda o desenvolvimento de novas tecnologias que proporcione pavimentos de elevado desempenho e durabilidade. Nesse contexto, desde 2006 se estuda, no laboratório de pavimentação da UFRGS, melhorias em propriedades de concretos asfálticos devidas à incorporação de cal. Este estudo complementa o estudo relatado por Bock (2012) que evidenciou o aumento do módulo de resiliência, da resistência à tração, das resistências às deformações permanentes e ao dano por umidade induzida, nesta dissertação são apresentados e analisados os resultados de ensaios de fadiga. Foram realizados no modo tensão controlada, em corpos-de-prova cilíndricos de seis misturas constituídas por agregado de basalto, ligante convencional (CAP 50/70) ou polimerizado (CAP E 60/85), com e sem adição de cales (calcítica ou dolomítica). Os resultados foram modelados em função da tensão de tração, da diferença de tensões e, principalmente, da deformação específica no início do ensaio. Empregaram-se os modelos de fadiga obtidos no estudo, e através de curvas, constatou-se que: nos concretos asfálticos elaborados com ligante convencional, a adição de 1% de cal calcítica aumentou-se a vida de fadiga cerca de 4,5 vezes no caso de revestimentos delgados (5 e 10 cm) e em 2,9 vezes e 1,9 vezes no caso de revestimentos mais espessos (15 e 20 cm, respectivamente). A adição de cal dolomítica a misturas com CAP 50/70 afetou a vida de fadiga de forma ainda mais notável, com aumentos que variaram de 42 vezes para revestimentos com 5 cm a 2,7 vezes para revestimentos com 20 cm. Quando são analisados o efeito da adição de cales em misturas em ligante polimerizado constatou-se comportamento homogêneo, com aumento de vida de fadiga entre 31 (revestimento de 5 cm) e 35 vezes (revestimento de 20 cm), quando a cal adicionada é calcítica, e com ligeira redução (10%) na vida de fadiga quando se adicionou cal dolomítica. Como esperado, os concretos asfálticos com ligante modificado apresentaram vida de fadiga maiores, sendo o efeito do ligante ainda maior quando se acrescentou cal calcítica. Os resultados sugerem que há interação química entre o tipo de ligante e o tipo de cal. Globalmente, os resultados da pesquisa mostraram que a incorporação da cal calcítica sempre aumentou a vida de fadiga dos concretos asfálticos, e que quando se empregou ligante convencional (CAP 50/70) também podem-se obter aumentos expressivos com cal dolomítica. Aliados aos benefícios na resistência a deformação permanente, e ao dano por umidade induzida já conhecidos para as misturas estudadas, os resultados apresentados nesta dissertação permitem concluir que a incorporação de cal permite obter concretos asfálticos de elevados desempenho e durabilidade. / Increasing commercial road traffic demands the development of new technologies to provide higher performance and durable pavements. In this context, since 2006 it‟s been studied, in the pavements laboratory of UFRGS, improvements in asphalt concrete properties due to the lime incorporation. Following previous study reported by Bock (2012) which showed an increase of resilient modulus, tensile strength, the resistance to permanent deformation and damage induced by moisture, in this dissertation is presented and analyzed the results of fatigue tests. They were performed in controlled stress mode, in cylindrical specimens, consisting of six asphalt mixtures with basalt aggregate, conventional binder (CAP 50/70) or modified binder (CAP E 60/85) with and without addition of lime (calcitic or dolomitic). The results were modeled as a function of tensile stress, the stress difference, and especially the specific strain at baseline. Employing the fatigue models obtained in the study through curves it was found that: on the asphaltic concrete made with the conventional binder, the addition of 1% of calcitic lime increased fatigue life about 4.5 times in the case of thin asphalt layer (5 and 10 cm) and 2.9 times and 1.9 times in the case of thicker asphalt layer (15 and 20 cm, respectively). The addition of dolomitic lime mixtures with CAP 50/70 affect the fatigue life in a even more remarkable way with an increase ranging from 42 times to asphalt concrete with 5 cm to 2.7 times to 20 cm. When are examined the effect of adding lime in polymerized binder mixtures, it was found that the behavior was homogeneous, with increased fatigue life between 31 (5 cm asphalt mixture) and 35 times (20 cm asphalt mixture) when the added lime is calcitic, and with slight decrease (10%) in fatigue life when dolomitic lime was added. As expected, the modified binder asphalt concrete presented greater fatigue life, and the effect was further identified when calcitic lime was added. The results suggest that there is a chemical interaction between the type of binder and the type of lime. Overall, the research results showed that the incorporation of calcitic lime always increased the fatigue life of asphalt concrete, which was used when the conventional binder (CAP 50/70) may also obtain significant increases with dolomitic lime. In addition to the benefits in resistance to permanent deformation, and induced by moisture damage already expected for the mixtures studied, the results presented in this thesis can be concluded that the incorporation of lime allows to obtain asphalt concrete with high-performance and durability.

O crescente aumento das cargas transportadas pelos caminhões e a utilização de pneus radiais têm contribuído para a degradação prematura dos pavimentos asfálticos. Uma das patologias que passaram a ser comuns nos revestimentos asfálticos, logo após a abertura ao tráfego, é o trincamento que inicia no topo da camada e se propaga para baixo, denominado top-down cracking (TDC). Sabe-se que este trincamento é uma manifestação da ruptura por cisalhamento. Neste sentido, este trabalho visa avaliar a resistência ao cisalhamento de misturas asfálticas em laboratório, a partir da mudança da curva granulométrica. Para isso, foram analisadas duas misturas com ligante convencional CAP 50/70, sendo uma com curva granulométrica densa graúda e outra densa miúda, de acordo com a metodologia Bailey. Foram realizados ensaios de compressão triaxial a 35 e a 45°C em corpos de prova de 100 mm de diâmetro e ~188 mm de altura, os quais foram moldados no compactador giratório. A partir disso, obtiveram-se dados de coesão e de ângulo de atrito das misturas estudadas. Foi verificado que, como era de se esperar, aumentando-se a temperatura de ensaio, reduz-se a coesão de ambas as misturas. Na mistura graúda a coesão passou de 784 para 307 kPa e na mistura miúda de 838 para 401 kPa. Além disso, os resultados indicam que o ângulo de atrito da mistura graúda é maior, como se esperava, e a coesão é menor. Comparando a resistência ao cisalhamento da mistura graúda com as tensões cisalhantes geradas no revestimento de estruturas de pavimentos modeladas no software de elementos finitos Abaqus, foi verificado que as tensões são superiores. Porém não é possível afirmar que não haveria manifestação de TDC nas condições climáticas e carregamento empregados na análise. / The increasing of load transported by trucks and the use of radial tires have contributed for early asphalt pavements failure. One of the distresses that has been frequent in asphalt layers, shortly after opening to traffic, is the cracking that begins at the top of the pavement and propagates down, named top-down cracking (TDC). It is known that this cracking mode can be related to shear failure. Thus, this study aims to evaluate the asphalt mixtures shear strength in a laboratory, from the size distribution change. For this, two mixtures with conventional binder were analyzed, both have dense size distribution, but one coarse-graded and the other fine-graded, following the Bailey method. Triaxial compression test were conducted at 35 and 45°C in specimens with diameter of 100 mm and height of ~188 mm, which were prepared in a gyratory compactor. From this investigation, data for cohesion and friction angle of the studied mixtures were obtained. It was found that, as expected, increasing the test temperature, reduces the cohesion of both mixtures. In the coarse-graded mixture the cohesion reduced from 784 to 307 kPa and fine-graded from 838 to 401 kPa. Furthermore, the results indicate that the coarse mixture friction angle is greater, as expected, and cohesion is smallest. Comparing the coarse mixture shear strength with the shear stresses generated in the coating of pavement structure modeled in the finite element software Abaqus, it was verified that the stress are higher. However it is not possible to assert that there was no manifestation of TDC for the climatic conditions and load proposed in the analysis.

É apresentado um estudo sobre a influência da escolha dos parâmetros constitutivos no comportamento de misturas asfálticas, estudando o comportamento do material tanto no regime linear como o regime não-linear de deformações. Foram utilizados os dados experimentais da dissertação de Brito (2006), no qual realizou ensaios de compressão diametral medindo simultaneamente deslocamentos horizontais e verticais, além de que seus ensaios contemplavam corpos-de-prova variando o índice de vazios, crucial para as análises da presente tese. Comparou-se o comportamento das misturas de Brito extraindo-se delas as compliancias de cisalhamento J(t), de compressibilidade B(t) e a curva de fluência D(t) com coeficiente de Poisson assumido como constante. Os resultados das análises no regime linear mostraram que a consideração do coeficiente de Poisson implica alteração do comportamento do material em função do índice de vazios, resultando curvas de fluência diferentes na horizontal e vertical, não condizendo com a lógica de aumento da rigidez com a queda do índice de vazios. Provou-se também que o coeficiente de Poisson é totalmente incorreto para materiais viscoelásticos e assumi-lo como constante negligencia grau de viscoelasticidade do mesmo. Na análise não- linear, as principais conclusões foram que o uso do coeficiente de Poisson pode superestimar a rigidez do material quando este está em fluência não-linear, além de que independentemente do coeficiente de Poisson, o uso da Teoria de Potencial de Trabalho de Schapery não deve ser aplicado se considerada a fase de condicionamento nos dados do ensaio de fadiga, onde foi proposto um modelo para tal consideração que apresentou resultados de previsão satisfatórios frente aos resultados experimentais. Por fim, concluiu-se que o uso do coeficiente de Poisson em misturas asfálticas deve ser abandonado, recomendando-se o uso das compliancias J(t) e B(t), pois são parâmetros constitutivos fundamentais e sem as limitações impostas pelo coeficiente de Poisson. Além disto, recomenda-se cuidado no uso da Teoria do Potencial de Trabalho, não adaptada para a fase de condicionamento do material, recomendando-se uso de modelo auxiliar para, sugerindo-se assim o modelo deduzido nesta tese para uso conjunto com a Teoria do Potencial de Trabalho. / A study on the influence of the choice of constitutive parameters on the behavior of asphalt mixtures, studying the behavior of the material both in the linear and non-linear level of strains. The experimental data from the dissertation of Brito (2006) has been used, which performed indirect tensile tests measuring both horizontal and vertical displacements. The material tested by Brito has taken into account a reasonable range of air voids, which was crucial for the analysis of this thesis. The behavior of the mixes has been compared extracting from them the shear compliances J(t), compressibility B (t) and creep compliance D (t) with Poisson's ratio assumed as constant. The analysis results in the linear level of strains has shown that the consideration of Poisson's ratio implies change in material behavior in function of the air voids, resulting different creep compliances in the horizontal and vertical, not matching the logic increasing of stiffness with the decreasing of the air voids. It was also proved that the Poisson ratio is totally incorrect for viscoelastic materials and assume it as constant neglect of degree of viscoelasticity. In nonlinear analysis, the main conclusions were that the use of Poisson's ratio may overestimate the stiffness of the material when it is in nonlinear creep, despite the use of Poisson's ratio, the Schapery’s Work Potential Theory should not be applied if considered in the conditioning phase of the fatigue test data, where a model was proposed for such consideration and the results were satisfactory prediction compared to experimental results. Finally, it was concluded that the use of Poisson's ratio in asphalt mixtures must be abandoned, recommending the use of compliances J (t) and B (t), which are fundamental constitutive parameters without the constraints imposed by the Poisson’s ratio. Moreover, caution is advised in the use of the Schapery’s Work Potential Theory, not adapted to the conditioning phase of the material, recommending the use of auxiliary model, thus suggesting the model deduced in this thesis for use in conjunction with the Schapery’s Work Potential Theory.