Comportamento mecânico de misturas asfálticas com aplicação dos aditivos PR PLAST S e PR FLEX 20 no módulo complexo e na fadiga

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2013.A pesquisa tem por objetivo principal estudar o comportamento mecânico das misturas de concreto asfáltico com aplicação dos aditivos poliméricos PR PLAST S (base plastômero) e PR FLEX 20 (junção de plastômeros e elastômeros). São formuladas três misturas para a camada superficial e estrutural do pavimento: a mistura Béton Bitumineux Mince classe 3 (BBM-3), com adição de PR FLEX 20 (destinada às camadas superficiais sem função estrututal); a mistura Béton Bitumeneux Módule Elevé classe 2 (BBME-2), com adição de PR PLAST S (destinada às camadas superficiais com função estrutural); e a mistura convencional Grave Betume classe 4 (GB-4), para camada estrutural. Nesta pesquisa, utiliza-se o ligante convencional CAP 50/70. Os ensaios laboratoriais realizados de acordo com a metodologia francesa de formulação de misturas de concreto asfálticos são: PCG (Prensa de Compactação por Cisalhamento Giratória), Duriez, Deformação Permanente, Módulo Complexo e Fadiga. Os dois últimos ensaios são realizados à flexão alternada de dois pontos e modo contínuo no domínio frequencial, mais conhecidos como ensaios fundamentais, pois fornecem os parâmetros intrínsecos utilizados no projeto de dimensionamento. O dimensionamento hipotético da estrutura do pavimento é realizado por meio do software Viscoroute, que leva em conta o modelo reológico e de comportamento viscoelástico de Huet-Sayegh. Após a análise dos resultados, chegou-se às seguintes conclusões: na avaliação de compacidade, as misturas modificadas aumentaram a resistência à compactação e consequentemente aumentaram a viscosidade; quanto à avaliação da ação deletéria da água e do afundamento de trilha de roda, todas as misturas apresentaram resultados satisfatórios, pois atendem aos limites especificados; no entanto, a mistura com PR PLAST S apresenta menor afundamento de trilha de roda; no ensaio de Módulo Complexo, foi constatado que em todas as misturas analisadas, os maiores valores do módulo imaginário ocorreram na temperatura de 20°C, indicando situação mais crítica para o ensaio de Fadiga. Concluiu-se também que as misturas BBME-2 e BBM-3 são mais viscosas e suscetíveis que a mistura GB-4. Já no ensaio de Fadiga, a mistura BBME-3 apresentou maior valor de deformação para um milhão de ciclos. Portanto, a adição do PR-PLAST S melhora a característica em relação à Fadiga. Abstract : The main objetive of this research effort is to study the mechanical behavior of asphalt concrete mixtures applying the polymeric additives PR PLAST S (plastomer base) and PR FLEX 20 (plastomers and elastomers juction). Three mixtures are formulated for the surface layer of the pavement structure: Béton Bitumineux Mince mix class 3 (BBM-3) with the addition of PR FLEX 2; Béton Bitumeneux Módule Elevé mix class 2 (BBME-2) with the addition of PR PLAST S (intended for surface layers with structural purposes) and a conventional mixture of Grave Betume class 4 (GB-4) for the structural layer. In this study, the conventional binder 50/70 is used. The laboratory trials performed according to the French methodology for asphalt concrete formulation are: Gyratory Shear Press, Duriez, Permanent Deformation, Complex Modulus and Fatigue. The last two tests are performed with two-point bending and continuous modulus in the frequential domain, also known as fundamental tests as they provide the intrinsic parameters used in the pavement design. The hypothetical design of the pavement structure is performed using the software Viscoroute, which takes into account the model of rheological and viscoelastic behavior from Huet-Sayegh. After analyzing the results, the following conclusions were reached: In the evaluation of compactness, the modified mixtures increased its resistance to compression, and thus increased viscosity. As for the evaluation of the deleterious action of water and wheel track rutting, all mixtures presented satisfactory results as they meet the specified limits; however, the mixture with PR PLAST S presents lower levels of wheel track rutting; in the complex modulus trial, it was concluded that in all the analyzed mixtures the highest values of imaginary modulus are found in the temperature of 20°C, indicating the most critical situation for the fatigue test. It was also concluded that the mixtures BBME-2 and BBM-3 are more viscous and susceptible than the GB-4 mixture. In the fatigue test, the BBME-3 mixture presented a higher deformation value for each million cycles, thus adding the PR-PLAST S improves the fatigue characteristics