El objetivo principal de este trabajo fue evaluar el comportamiento mecánico de mezclas asfálticas del tipo Superpave y SMA (Stone Mastic Asphalt) mediante un análisis comparativo del desempeño del asfalto convencional y del asfalto modificado con SBS (estireno–butadieno-estireno). Determinando módulos dinámicos edométricos de mezclas asfálticas a diferentes temperaturas de ensayo.

Este trabalho teve como objetivo avaliar as vantagens ou desvantagens de utilizar-se asfalto modificado com polímero em misturas densas com seixo rolado como agregado graúdo. Para o experimento foram moldados setenta e cinco corpos-de-prova com asfalto convencional (CAP-40) e setenta e cinco corpos-de-prova com asfalto modificado (BETUFLEX B 65/60) e avaliados à luz dos ensaios Marshall, fluência por compressão uniaxial estática à 40ºC, resistência à tração por compressão diametral e módulo de resiliência por compressão diametral à 25ºC. Os resultados dos ensaios Marshall e de resistência à tração acusaram um melhor desempenho das misturas com asfalto modificado. As relações MR/'sigma tal' encontradas para ambas as misturas sugerem, a princípio, um melhor comportamento para as misturas modificadas. Os resultados dos ensaios de fluência por compressão uniaxial estática, no que tange à deformação elástica, detectou também uma performance superior das misturas com asfalto modificado em três teores de ligante dos cinco teores analisados, entretanto, para as demais propriedades, deformação total, deformação viscoplástica e módulo de fluência as misturas com asfalto convencional sairam-se melhor. / This research intends to analyze the advantages of hot-mix asphalt mixtures composed by polymer modified binder and gravel in relation to those made with conventional binder. To achieve the objective, there were compacted seventy five specimens with conventional binder and seventy five specimens with SBS polymer modified binder (BETUFLEX B 65/60) and were performed Marshall tests, static creep (40oC) tests, indirect tensile strength tests and resilient modulus by indirect tensile (25oC) tests. The results of Marshall and tensile strength tests showed a better performance of the polymer modified asphalt mixes than that presented by the conventional asphalt ones. The results from the relation of resilient modulus by indirect tensile and indirect tensile strength tests probably showed that the modified asphalt mixes have the best performance. The elastic strains from static creep tests also showed a better performance of the polymer modified mixes in three of the five binder contents, however, the others properties from static creep tests like as total strain, viscoplastic strain and creep modulus showed that the conventional asphalt mixes have the best performance.

Este trabalho teve como objetivo avaliar as vantagens ou desvantagens de utilizar-se asfalto modificado com polímero em misturas densas com seixo rolado como agregado graúdo. Para o experimento foram moldados setenta e cinco corpos-de-prova com asfalto convencional (CAP-40) e setenta e cinco corpos-de-prova com asfalto modificado (BETUFLEX B 65/60) e avaliados à luz dos ensaios Marshall, fluência por compressão uniaxial estática à 40ºC, resistência à tração por compressão diametral e módulo de resiliência por compressão diametral à 25ºC. Os resultados dos ensaios Marshall e de resistência à tração acusaram um melhor desempenho das misturas com asfalto modificado. As relações MR/'sigma tal' encontradas para ambas as misturas sugerem, a princípio, um melhor comportamento para as misturas modificadas. Os resultados dos ensaios de fluência por compressão uniaxial estática, no que tange à deformação elástica, detectou também uma performance superior das misturas com asfalto modificado em três teores de ligante dos cinco teores analisados, entretanto, para as demais propriedades, deformação total, deformação viscoplástica e módulo de fluência as misturas com asfalto convencional sairam-se melhor. / This research intends to analyze the advantages of hot-mix asphalt mixtures composed by polymer modified binder and gravel in relation to those made with conventional binder. To achieve the objective, there were compacted seventy five specimens with conventional binder and seventy five specimens with SBS polymer modified binder (BETUFLEX B 65/60) and were performed Marshall tests, static creep (40oC) tests, indirect tensile strength tests and resilient modulus by indirect tensile (25oC) tests. The results of Marshall and tensile strength tests showed a better performance of the polymer modified asphalt mixes than that presented by the conventional asphalt ones. The results from the relation of resilient modulus by indirect tensile and indirect tensile strength tests probably showed that the modified asphalt mixes have the best performance. The elastic strains from static creep tests also showed a better performance of the polymer modified mixes in three of the five binder contents, however, the others properties from static creep tests like as total strain, viscoplastic strain and creep modulus showed that the conventional asphalt mixes have the best performance.

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

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

Este trabalho teve por objetivo o desempenho de misturas asfálticas densas utilizando um ligante convencional (CAP-20) e o mesmo ligante modificado com polímeros tipo SBS, produzido sob o nome comercial de BETUFLEX B 65/60, através dos ensaios Marshall, fluência por compressão uniaxial estática e dinâmica, resistência à tração por compressão diametral e módulo resiliente pro compressão diametral dinâmica, em misturas compactadas com uma mesma faixa granulométrica e diferentes teores de ligantes. O ensaio Marshall apresentou, para as misturas preparadas com asfalto modificado, valores maiores de estabilidade para a maioria dos teores, apesar de valores elevados de fluência em todos os teores analisados. Os resultados de deformação do ensaio de fluência por compressão uniaxial não distinguiram claramente o efeito da adição de polímeros em misturas asfálticas, ao contrário do observado no ensaio dinâmico, onde as deformações foram consideravelmente menores para a maioria dos teores analisados. Os resultados do ensaio de resistência à tração por compressão diametral mostram um desempenho superior da mistura modificada. O ensaio de módulo resiliente por compressão diametral dinâmica indicou, à temperatura de 25ºC, valores menores para a mistura com asfalto modificado, não sendo notada, entretanto, uma diferenciação de desempenho nas temperaturas de 5ºC e 40ºC. A modelação matemática das curvas de fluência e de recuperação às equações constitutivas de alguns modelos visco-elásticos básicos detectou uma diferenciação entre os valores de alguns elementos constitutivos, tanto do ensaio dinâmico, quanto do estático. / The purpose of this study is to evaluate the performance of asphalt mixes using conventional binder and the same binder modified with SBS polymer (Betuflex B 65/60) based on Marshall test, static and dynamic creep tests, indirect tensile strength test and resilient modulus by indirect tensile test, with the same granulometric composition and different binders contents. In Marshall test, polymer modified asphalt mixes presented better stability performance than conventional asphalt mixes in most of binders contents, despite of the higher flow values obtained for all binders contents. The static creep test results indicated that this test does not clearly distinguish the effect of polymer in asphalt mixes while the results of dynamic creep test indicated the opposite, i. e., polymer modified asphalt mixes deformations are smaller for most of the asphalt binders contents studied. The indirect tensile strength test results showed a better performance of modified asphalt. The results of resilient modulus by indirect tensile test at 25°C showed smaller values for modified asphalt, while the results at 5ºC and 40ºC did not show differences between the asphalt mixes. The mathematics modelling of the creep and recovering curves according to constitutive equations of some basic visco- elastic models showed a difference between the values of some constitutive elements in both cases, dynamic and static tests.

Este trabalho teve por objetivo o desempenho de misturas asfálticas densas utilizando um ligante convencional (CAP-20) e o mesmo ligante modificado com polímeros tipo SBS, produzido sob o nome comercial de BETUFLEX B 65/60, através dos ensaios Marshall, fluência por compressão uniaxial estática e dinâmica, resistência à tração por compressão diametral e módulo resiliente pro compressão diametral dinâmica, em misturas compactadas com uma mesma faixa granulométrica e diferentes teores de ligantes. O ensaio Marshall apresentou, para as misturas preparadas com asfalto modificado, valores maiores de estabilidade para a maioria dos teores, apesar de valores elevados de fluência em todos os teores analisados. Os resultados de deformação do ensaio de fluência por compressão uniaxial não distinguiram claramente o efeito da adição de polímeros em misturas asfálticas, ao contrário do observado no ensaio dinâmico, onde as deformações foram consideravelmente menores para a maioria dos teores analisados. Os resultados do ensaio de resistência à tração por compressão diametral mostram um desempenho superior da mistura modificada. O ensaio de módulo resiliente por compressão diametral dinâmica indicou, à temperatura de 25ºC, valores menores para a mistura com asfalto modificado, não sendo notada, entretanto, uma diferenciação de desempenho nas temperaturas de 5ºC e 40ºC. A modelação matemática das curvas de fluência e de recuperação às equações constitutivas de alguns modelos visco-elásticos básicos detectou uma diferenciação entre os valores de alguns elementos constitutivos, tanto do ensaio dinâmico, quanto do estático. / The purpose of this study is to evaluate the performance of asphalt mixes using conventional binder and the same binder modified with SBS polymer (Betuflex B 65/60) based on Marshall test, static and dynamic creep tests, indirect tensile strength test and resilient modulus by indirect tensile test, with the same granulometric composition and different binders contents. In Marshall test, polymer modified asphalt mixes presented better stability performance than conventional asphalt mixes in most of binders contents, despite of the higher flow values obtained for all binders contents. The static creep test results indicated that this test does not clearly distinguish the effect of polymer in asphalt mixes while the results of dynamic creep test indicated the opposite, i. e., polymer modified asphalt mixes deformations are smaller for most of the asphalt binders contents studied. The indirect tensile strength test results showed a better performance of modified asphalt. The results of resilient modulus by indirect tensile test at 25°C showed smaller values for modified asphalt, while the results at 5ºC and 40ºC did not show differences between the asphalt mixes. The mathematics modelling of the creep and recovering curves according to constitutive equations of some basic visco- elastic models showed a difference between the values of some constitutive elements in both cases, dynamic and static tests.

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

Made available in DSpace on 2015-04-11T13:47:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TAYANA_CUNHA.pdf: 3246935 bytes, checksum: 4bfd4e26cc31d0040eded3e0c0d04580 (MD5) Previous issue date: 2011-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study in question has researched the chemical and rheological properties of pure asphalt binder in Manaus (CAP 50/70-REMAN), and when modified with agents: synthetic polymer - a styrene-butadiene copolymer (SBS), natural fiber of fruits rind of Couepia edulis (Prance) (FCC) and antioxidant additive - fat Virola surinamensis - ucuúba (GU), aiming to bring benefits to the asphalt used in the region, as from the oxidative stress and heat, as well as a better performance of asphalt mixtures used in the process champion. Were determinate the properties of degradation and stabilization by thermal analysis - Termogravimetira (TG) and Differential Scanning Calorimetry (DSC), rheology, through Rheometer Dynamic Shear (Shear Rheometer Dynamical - DSR) under the parameters established in the specifications SUPERPAVE the aging process by thermoxidized (RTFOT) beyond the traditional characterization advocated by the National Petroleum Agency - ANP. The addition of modifying agents affected the physical, chemical and rheological properties, the main results: reduction in penetration rate, increase in softening point, good thermal stability and miscibility with the CAP, a significant increase in G* at low frequencies and decrease in tan δ, and the elevation of viscosity for the modified binders, but less pronounced by the presence of additive (GU). / comercializado em Manaus (CAP 50/70-REMAN), e quando modificado com os agentes: polímero sintético - copolímero de estireno e butadieno (SBS), fibra natural oriunda da casca da castanha de cutia (FCC) - Couepia edulis (Prance) e com aditivo antioxidante - gordura de Virola surinamensis ucuúba (GU), visando trazer benefícios ao asfalto utilizado na região, quanto ao efeito oxidativo e térmico, bem como quanto a um melhor desempenho das misturas asfálticas empregadas nas vias manauaras. Foram determinadas as propriedades de degradação e estabilização, pela análise térmica Termogravimetira (TG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), o comportamento reológico, por meio do Reômetro de Cisalhamento dinâmico (Dynamical Shear Rheometer - DSR) segundo os parâmetros estabelecidos nas especificações SUPERPAVE, o envelhecimento pelo processo termoxidativo (RTFOT) além da caracterização tradicional preconizada pela Agência Nacional de Petróleo ANP. A adição de agentes modificadores afetou as propriedades físicas, químicas e reológicas, tendo como principais resultados: redução nos índice de penetração, aumento no ponto de amolecimento, boa estabilidade térmica e miscibilidade com o CAP, aumento significativo no G* em baixas freqüências e diminuição na tan δ, além da elevação da viscosidade para os ligantes modificados, porém menos pronunciada pela presença de aditivo (GU).

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