TOWARDS THE DEVELOPMENT OF A RHEOLOGICAL-BASED CLASSIFICATION AND CHARACTERIZATION SYSTEM FOR BRAZILIAN ASPHALT BINDERS
Documento
Informações da Tese
Título
TOWARDS THE DEVELOPMENT OF A RHEOLOGICAL-BASED CLASSIFICATION AND CHARACTERIZATION SYSTEM FOR BRAZILIAN ASPHALT BINDERS
Autor
Alexis Jair Enríquez-León
Resumo
Esta pesquisa apresenta uma caracterização multiescala abrangente de diversos ligantes asfálticos brasileiros (convencionais-PEN, modificados com borracha - RMA e com polímeros - PMA) e suas respectivas misturas, utilizando duas fontes distintas de agregados. O objetivo principal foi avançar na caracterização reológica, refinando limiares de índices baseados em desempenho adequados para sistemas modernos de classificação adaptados às condições brasileiras. Utilizou-se técnicas reológicas avançadas (BBR, DSR, LAS e MSCR) em diferentes condições de envelhecimento, ensaios de mistura (|E*|, FFM, FN e RSI), simulações de pavimento, caracterização química e análise estatística multivariada (ACP). A investigação confirma a inadequação dos parâmetros empíricos tradicionais e valida o potencial dos índices reológicos avançados para discriminar o desempenho. O parâmetro FFB, obtido pelo LAS, exibiu forte correlação com o fator de fadiga da mistura (FFM). Em contraste, o parâmetro Jnr3.2, mostrou-se relevante para prever indicadores de deformação permanente da mistura (FN e RSI), embora sua capacidade preditiva tenha sido significativamente influenciada pelo tipo de agregado. O parâmetro de mistura |E*|/sinδ correlacionou-se fortemente com o FN, independentemente do tipo de agregado. A ACP identificou eficazmente agrupamentos críticos de parâmetros que governam as respostas à fadiga (FFB, R-values vs. propriedades envelhecidas) e à deformação permanente. Com base nestes resultados, o estudo fornece recomendações para o avanço da caracterização de ligantes asfálticos e a implementação de parâmetros baseados em desempenho no contexto brasileiro. Esta pesquisa oferece recomendações para otimizar a seleção de materiais, facilitando a transição para sistemas baseados em desempenho e reduzindo a dependência de métodos empíricos no Brasil.
Abstract
This research presents a comprehensive multiscale characterization of diverse Brazilian asphalt binders (including unmodified asphalt - PEN, rubber-modified asphalt - RMA, and polymer-modified asphalt - PMA) and corresponding asphalt mixtures utilizing two distinct aggregate sources. The primary aim was to advance the rheological characterization of these binders by refining performance-based rheological index thresholds suitable for modern classification systems adapted to Brazilian conditions. To achieve this, the study employed advanced rheological techniques were used (BBR, DSR, LAS, and MSCR) across various aging conditions, mixture testing (|E*|, FFM, FN, and RSI), pavement performance simulations, chemical characterization, and multivariate statistical analysis (PCA). The investigation confirms the inadequacy of traditional empirical parameters and validates the potential of advanced rheological indexes to discriminate performance. Specifically, strong correlations were established between the LAS-derive parameter FFB and mixture fatigue factor (FFM). In contrast, the MSCR parameter Jnr3.2 proved relevant for predicting mixture rutting indicators (FN, RSI), although aggregate type significantly influenced its predictive capability. The mixture stiffness parameter |E*|/sinδ correlated strongly with FN regardless of aggregate type.
PCA effectively identified critical parameter groupings governing fatigue and rutting responses. Based on these findings, the study provides several specific recommendations for advancing asphalt binder characterization and implementing performance-based parameters within the Brazilian context. Ultimately, this research provides several recommendations to optimize material selection, facilitating the transition towards performance-based systems and reducing reliance on empirical methods in Brazil.
Ano
2025
Orientadores
Francisco Thiago Sacramento Aragão