Utilização do defletómetro de impacto ligeiro, do GeoGauge e do densímetro elétrico para o controlo in situ da qualidade de materiais em obras de pavimentação rodoviária

A presente dissertação procura contribuir para avaliar a utilidade de três equipamentos ligeiros na caracterização in situ de materiais de pavimentação de infraestruturas de transporte. Aquele tipo de avaliação visa o controlo de qualidade dos materiais durante o processo construtivo, embora possa contribuir também para estimar o comportamento previsível dos materiais utilizados. O estudo centrou-se principalmente na utilização do Defletómetro de Impacto Ligeiro (DIL), do GeoGauge (GG) e do Densímetro Elétrico (DE). No entanto, realizaramse complementarmente ensaios com o Cone de Penetração Dinâmica (CPD), com o Gamadensímetro (GD) e com o Indicador de Qualidade de Pavimentos (IQP). O GG e o DIL foram concebidos com o objetivo de medirem o módulo de deformabilidade de camadas constituídas por solo ou por materiais granulares. O DE destina-se a avaliar a qualidade da compactação de camadas de solo. Numa fase inicial do trabalho, fez-se uma recolha bibliográfica sobre as características, os princípios de funcionamento e o modo operatório de cada um dos equipamentos, de modo a apoiar o estudo de caso que se realizou mais tarde no âmbito do trabalho. O estudo bibliográfico centrou-se ainda na procura dos parâmetros que é possível medir com cada um dos equipamentos estudados, bem como na procura de relações entre aqueles parâmetros. Para a realização da campanha de ensaios previamente estabelecida, o estudo incluiu a construção de um modelo físico de pavimento. O pavimento construído, com dimensões em planta da ordem de 2 1,5 m2, é constituído por duas estruturas diferentes, assentes sobre a mesma fundação, com uma espessura total de 29 cm: uma formada por uma camada granular e uma camada betuminosa; a outra constituída por uma camada de solo estabilizado com cimento e uma camada betuminosa. Os materiais constituintes do modelo foram caracterizados em laboratório e/ou in situ com recurso a ensaios convencionais. Nalguns casos recorreu-se às fichas de produto para recolher as propriedades necessárias. Na fundação estudou-se a utilização do DIL, do GG e do DE. Adicionalmente, avaliou-se o solo, com o CPD e com o GD. Nas camadas granular e de solo estabilizado estudou-se a utilização do DIL, do GG e do GD. Na camada betuminosa efetuaram-se ensaios com o DIL e com o IQP. Em cada um dos materiais colocados foi estudada a utilização dos equipamentos individualmente, de modo a obter os parâmetros caracterizadores dos materiais: o CBR (com o CPD), o módulo de deformabilidade (com o DIL, o GG e o CPD), a baridade seca e o teor em água (com o GD e o DE), a baridade (com o IQP). Quando se revelou útil, compararam-se resultados obtidos com os diferentes equipamentos para cada um dos materiais. Em termos gerais, pode afirmar-se que a utilização dos equipamentos testados pode contribuir de forma útil para avaliar os materiais in situ. Contudo, foram detetadas fragilidades no processo de caracterização, particularmente no que diz respeito à análise de sistemas multicamada com o DIL. O processo de calibração necessário à obtenção de resultados fiáveis com o DE revelou-se pouco prático. Além disso, o GG permitiu obter resultados com baixa variabilidade, embora geralmente bastante diferentes dos obtidos com o DIL. Os equipamentos complementares estudados neste trabalho mostraram ser úteis na avaliação dos materiais. Em suma, para que o controlo de qualidade seja efetivo, é necessário estabelecer, através de estudos mais alargados, quais os materiais em os equipamentos estudados podem ser utilizados com propriedade, e quais os critérios de aceitação/rejeição dos materiais que devem ser considerados em cada caso.

Misturas betuminosas temperadas, do tipo SMA, com incorporação de material betuminoso reciclado e fibras celulósicas : contribuição para a sua caracterização

A crescente necessidade de reabilitação de pavimentos rodoviários tem conduzido ao aumento dos materiais resultantes das intervenções e ao consumo de quantidades significativas de energia e de novos materiais. Umas das formas de reduzir o consumo de energia decorrente da execução de trabalhos de reabilitação, e consequentemente a emissão de gases poluentes associada, é a produção de Misturas Betuminosas Temperadas. Estas são produzidas a temperaturas inferiores a 140ºC, o que permite poupar energia em relação às fabricadas a quente a uma temperatura superior a 140ºC. Por outro lado, a adição de Misturas Betuminosas Recuperadas (MBR) na produção de novas misturas, em substituição de parte dos agregados naturais e do betume novo, contribui para a diminuição do consumo de novos materiais, o que constitui uma prática ambientalmente sustentável e economicamente vantajosa. Reunindo os aspetos referidos no fabrico de misturas Stone Mastic Asphalt (SMA), caracterizadas pela sua elevada durabilidade e baixo custo de manutenção ao longo do seu ciclo de vida, pode obter-se uma mistura com inúmeras vantagens do ponto de vista económico e ambiental, destacando-se a redução do consumo e do custo de matérias-primas naturais, a redução do volume de resíduos a transportar a vazadouro, a redução do consumo de energia e a redução dos custos na manutenção e reabilitação dos pavimentos. Ao longo deste trabalho, descrevem-se as diversas tecnologias usadas para produzir misturas betuminosas temperadas, caracterizam-se as misturas do tipo Stone Mastic Asphalt, e mencionam-se os aspetos mais relevantes na incorporação de MBR na produção de novas misturas. Por último, foram realizados estudos experimentais com o intuito de investigar as propriedades volumétricas e o comportamento mecânico de misturas temperadas do tipo SMA com incorporação de MBR, contribuindo para o desenvolvimento deste tipo de misturas não tradicionais, com o objetivo de promover a sua utilização futura em trabalhos de pavimentação rodoviária.

Constituição, dimensionamento e conservação de pavimentos para baixos volumes de tráfego

As Estradas de baixo volume de tráfego (EBVT) têm um importante papel para o desenvolvimento de um país porque representam uma extensão considerável da malha rodoviária existente, sendo de grande relevância social e económica. A função económica da infraestrutura rodoviária traduz-se, por um lado, pelo montante de recursos investidos na sua construção e manutenção e, por outro lado, pelo suporte que garantem à mobilidade de pessoas e bens. Os pavimentos daquelas infraestruturas são uma componente fundamental para o seu bom desempenho, o que explica a importância de empregar bons métodos de dimensionamento. Pavimentos rodoviários subdimensionados e com estratégias de conservação deficientes sofrerão rotura prematura, o que conduzirá a altos custos de reconstrução e grandes perdas económicas. Por sua vez, pavimentos sobredimensionados envolverão desperdício dos recursos, os quais poderiam ser utilizados para melhorar outras características igualmente relevantes para a infraestrutura. Verifica-se ainda que, nos últimos anos, as empresas construtoras portuguesas têm alargado a sua atividade para países africanos, nos quais as soluções de pavimentação utilizam solos naturais ou estabilizados nas camadas estruturais, e revestimentos betuminosos delgados colocados sobre aquelas, porquanto há escassez de materiais pétreos para uso rodoviário. Por isso, as técnicas de pavimentação utilizadas em Portugal e na Europa não são geralmente utilizadas nos países africanos. Essa realidade leva a que os técnicos portugueses ao serviço de empresas que atuam em mercados africanos necessitem de reunir informação sistematizada sobre o assunto, o que acarreta algumas dificuldades. É, assim, de todo o interesse reunir informação dispersa sobre os materiais a utilizar para as situações referidas, assim como avaliar as metodologias de dimensionamento que poderão utilizar-se, de modo a estabelecer estruturas de pavimentos e as características dos materiais que as constituem, de modo conseguir infraestruturas de transporte rodoviário que suportem a economia de um território. A par da conceção e do dimensionamento estão as estratégias e as técnicas de conservação das estruturas de pavimentos, de modo a contribuir para a durabilidade da infraestrutura e para o desenvolvimento da economia do território servido. Pelas razões aduzidas, na presente dissertação procurou-se reunir informação dispersa sobre os aspetos relevantes da constituição, conceção, dimensionamento e conservação de pavimentos de estruturas pouco espessas de pavimentos, destinados a tráfego de pesados pouco significativo no seu ciclo de vida, mas com picos de solicitação importantes. A sistematização e análise dos aspetos relevantes, e a aplicação a casos concretos, permitiu uma análise comparativa das soluções em confronto, quer no que diz respeito aos aspetos tecnológicos da construção e da conservação, quer no que se refere aos aspetos do dimensionamento deste tipo de pavimentos, constituindo uma contribuição útil para o setor.

Formulação de misturas betuminosas a quente : análise comparativa da aplicação de métodos empíricos e volumétricos

A utilização de métodos de formulação de misturas betuminosas tem como objetivo determinar a combinação de agregados e betume numa mistura, de tal modo que se obtenha um material de pavimentação tão económico quanto possível, fácil de fabricar e colocar, e que suporte os efeitos das cargas e do clima ao longo do seu ciclo de vida. As misturas colocadas nas camadas de pavimentos podem diferir no tipo de material agregado e na sua granulometria, no tipo e na quantidade de ligante, na utilização de aditivos ou agentes que modificam o betume, e na sua composição volumétrica. Os métodos empíricos de formulação de misturas betuminosas, como o método de Marshall, não permitem formular com a fiabilidade necessária misturas betuminosas com o desempenho mecânico adequado para resistir aos mecanismos de degradação a que vão ficar sujeitas nos pavimentos. Uma das alternativas ao método de Marshall é a metodologia de formulação volumétrica SUPERPAVE, desenvolvida no programa Strategic Highway Research Program(SHRP). Nesta metodologia o procedimento de seleção da percentagem ótima em betume é realizado com base nas propriedades volumétricas de provetes compactados com o compactador giratório. A percentagem ótima em betume depende da energia de compactação utilizada, sendo esta fornecida pelo número de giros a que o provete foi submetido. O equipamento geralmente usado nos ensaios é a prensa giratória de corte (PGC) que permite medir a compacidade e estimar com uma precisão suficiente a porosidade que será obtida insitu. Nestes métodos a seleção da curva granulométrica e da percentagem ótima de betume a usar é feita pela verificação da maior ou menor correspondência entre as composiçõestestadas e certos requisitos de compactabilidade pré-definidos, entendendo-se estes como uma medida da aptidão da mistura para apresentar bom comportamento no seu ciclo de vida. A prática portuguesa é a de utilizar o método de Marshall para formular misturas betuminosas convencionais e até algumas misturas não convencionais. Torna-se, assim, útil comparar os resultados de formulações obtidas por duas vias diferentes, tendo em conta que a utilização da prensa giratória de corte tem vindo a ser progressivamente integrada em várias metodologias de formulação utilizadas internacionalmente. Crê-se que os métodos baseados em PGC, mantêm alguma simplicidade de procedimentos, ao mesmo tempo que permitem amentar o nível de confiança nas composições a que se chega, no que diz respeito ao seu desempenho no seu ciclo de vida.

Betão betuminoso temperado com betume aditivado em refinaria

Ao longo dos tempos, tem-se vindo a verificar maior preocupação e consciência ambientais, pelo que os organismos e associações independentes têm procurado sensibilizar as empresas e os governos a nível mundial para um consumo mais racional da energia, tendo em vista uma menor emissão de dióxido de carbono para a atmosfera. Neste contexto, as tecnologias de pavimentação têm evoluído no sentido ecológico, isto é, de modo a terem menos impactes ambientais e a serem economicamente viáveis. As misturas betuminosas não são exceção desses avanços tecnológicos, tendo surgido as misturas betuminosas temperadas com o objetivo de contribuírem para a redução do consumo de energia e de emissões face às misturas convencionais. A sustentabilidade ambiental só pode consolidar-se através do desenvolvimento de tecnologias de produção ambientalmente mais adequadas, evitando desta forma comprometer o bem-estar das futuras gerações. Atualmente, as misturas betuminosas temperadas não conseguiram ainda uma posição de destaque face às misturas convencionais, dado que os agentes que as utilizam mantem ainda alguma desconfiança relativamente à performance desta tecnologia comparativamente às convencionais, pelo que é primordial demonstrar que o seu desempenho mecânico é adequado e semelhante ao das misturas produzidas a quente. Assim, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo exploratório de algumas características de uma mistura betuminosa temperada produzida com um betume aditivado em refinaria e que, portanto, dispensa o uso de outros aditivos para baixar a temperatura de manipulação. Neste documento faz-se um breve enquadramento e uma abordagem histórica da evolução das misturas betuminosas temperadas e descrevem-se as diferentes tecnologias e técnicas de produção, abordando os seus benefícios e desvantagens, e indicando as propriedades típicas das mesmas. Em seguida apresentam-se os estudos laboratoriais para avaliação das diferentes propriedades volumétricas e o comportamento mecânico da mistura. Inclui-se também, sempre que possível, uma comparação das propriedades obtidas com resultados obtidos em misturas betuminosas a quente semelhantes, de forma a mostrar a aplicabilidade das MBT.