Otimização de custos, consumos energéticos e emissões de gases com efeito de estufa na reabilitação de edifícios residenciais de baixa densidade

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

On modified simple reacting spheres kinetic model for chemically reactive gases

Versão dos autores para esta publicação.

Produtos têxteis inteligentes incorporando filamentos compósitos com nanotubos de carbono

Programa Doutoral em Engenharia Têxtil.

Recycled asphalt mixtures with foamed bitumen: an alternative to build ecofriendly road pavements

Nowadays, recycling has become a very important objective for the society in the scope of a closed loop product life cycle. In recent years, new recycling techniques have been developed in the area of road pavements that allow the incorporation of high percentages of reclaimed asphalt (RA) materials in recycled asphalt mixtures. The use of foamed bitumen for production of recycled asphalt mixtures is one of those techniques, which also allows the reduction of the mixing temperatures (warm mix technology). However, it is important to evaluate if this solution can maintain or improve the performance of the resulting mixtures. Thus, the main aim of the present study is to assess the performance of warm recycled asphalt mixtures incorporating foamed bitumen as the new binder and 50% RA, in comparison with a control mixture using conventional bitumen. Four mixtures have been produced with 50% RA, one of them at typical high mixing temperatures with a conventional bitumen (control mixture) and the other three with foamed bitumen at different production temperatures. These four mixtures were tested to evaluate their compactability and water sensitivity. The laboratory test results showed that the production of recycled mixtures with foamed bitumen can be reduced by 40ºC without changing the performance of the resulting mixtures.

Evaluation of foamed bitumen efficiency in warm asphalt mixtures recycling

The recycling of pavements is nowadays a very important question to the road paving industry. With the objective of incorporating higher percentages of reclaimed asphalt (RA) materials in recycled asphalt mixtures, new techniques have been developed in the last years. The use of foamed bitumen is normally associated with the production of cold asphalt mixtures, which usually show lower quality standards. However, the objective of the work presented in this paper is to assess the use of foamed bitumen as the binder of warm asphalt mixtures incorporating 30% RA, which have quality standards similar to those of conventional mixtures. Thus, five mixtures have been produced with 30% RA, one of them with a conventional bitumen (control mix) and the others with foamed bitumen at different production temperatures. The mixtures were tested for compactability and water sensitivity and the results show a possible reduction of 25 ºC in the production temperatures, while the water sensitivity test results were kept close to 90 %.

A mechanical analysis of asphalt recycled mixtures produced with high recycling rates

In this work four asphalt mixtures were compared in terms of mechanical characteristics. One of the mixtures (control mixture) was used as a reference to the study of three mixtures produced with reclaimed asphalt pavement (RAP). One of the recycled mixtures incorporated 30% of RAP and the other two were produced with 50% of RAP. The effect of using a rejuvenator additive (3% rejuvenator) was also evaluated in one of the mixtures with 50% of RAP.

Effect of incorporating different waste materials in bitumen

The increasing environmental concern about waste materials and the necessity of improving the performance of asphalt mixtures prompted the study of incorporating different waste materials in conventional bitumen. The reuse of waste materials can present benefits at an environmental and economic level, and some wastes can be used to improve the pavement performance. Thus, the purpose of this study is to evaluate the incorporation of different waste materials in bitumen, namely waste motor oil and different polymers. In order to accomplish this goal, 10% of waste motor oil and 5% of polymers (high density polyethylene, crumb rubber and styrene-butadiene-styrene) were added to a conventional bitumen and the resulting modified bitumens were characterized through basic and rheological tests. From this work, it can be concluded that the incorporation of different waste materials improve some important properties of the conventional bitumen. Such improvements might indicate a good behaviour at medium/high temperatures and an increase of fatigue and rutting resistance. Therefore, these modified bitumens with waste materials can contribute to a sustainable development of road paving industry due to their performance and environmental advantages.

Foamed Bitumen: an alternative way of producing asphalt mixtures

With the constant need to improve and make the production of asphalt mixtures more sustainable, new production techniques have been developed, the implementation of which implies the correct knowledge of their performance. One of the most promising asphalt production techniques is the use of foamed bitumen. However, it is essential to understand how this binder will behave when subject to the expansion process. The loss of volume of the foamed bitumen could be translated by a decay curve, which allows to determine the ideal temperature and water content added to the bitumen in order to assure adequate conditions to the mix the bitumen with the aggregates. On the present study, a conventional 160/220 pen grade bitumen was tested by using different temperatures and water contents, and it was concluded that the optimum temperature for the production of foamed bitumen (with the studied bitumen) is 150 ºC, which corresponds to a viscosity of 0.1 Pa.s. The water content mostly influence the half-life of the bitumen foam, resulting in quicker volume reductions for higher water contents.

Study of the interaction between asphalt and plastic wastes in new polymer modified binders (PMB)

The aim of this study is evaluating the interaction between several base pen grade asphalt binders (35/50, 50/70, 70/100, 160/220) and two different plastic wastes (EVA and HDPE), for a set of new polymer modified binders produced with different amounts of both plastic wastes. After analysing the results obtained for the several polymer modified binders evaluated in this study, including a commercial modified binder, it can be concluded that the new PMBs produced with the base bitumen 70/100 and 5% of each plastic waste (HDPE or EVA) results in binders with very good performance, similar to that of the commercial modified binder.

Cálculo dos níveis ótimos de rentabilidade para o desempenho energético de habitações residenciais unifamiliares objeto de reabilitação

Dissertação de mestrado em Construção e Reabilitação Sustentáveis

Spectrum-based energy leak localization

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática

Strategic planning of electricity systems: Integrating renewable energies

Tese de Doutoramento - Programa Doutoral em Engenharia Industrial e Sistemas (PDEIS)

Desenvolvimento de uma metodologia de avaliação da resistência ao rolamento de diferentes misturas betuminosas

Os pavimentos rodoviários são infraestruturas de grande importância para o desenvolvimento económico de qualquer país. Atualmente, o principal critério utilizado na conceção dessas infraestruturas deixou de ser apenas o seu menor custo, valorizando-se a perspetiva ambiental e procurando determinar todos os impactos de longo prazo (económicos, ambientais ou sociais) deste tipo de investimentos. Nesse sentido, o consumo de combustível dos veículos que circulam nos pavimentos tem um peso significativo em termos económicos e ambientais, justificando a procura de soluções que permitam reduzir esse consumo de forma a garantir um desenvolvimento mais sustentável. No que diz respeito às características dos pavimentos, um dos fatores que mais influencia o consumo dos veículos é a resistência ao rolamento. Tendo em conta que as características dos pavimentos, em especial as superficiais, têm uma influência significativa nessa propriedade, com o presente trabalho pretendeu desenvolver-se uma metodologia de avaliação da resistência ao rolamento de misturas betuminosas com diferentes características superficiais. Assim, é possível avaliar que misturas ou características superficiais permitem contribuir para uma redução do consumo de combustível e das emissões de gases resultantes da sua queima ao longo do ciclo de vida de um pavimento. A obtenção de resultados do consumo energético necessário para circular sobre diferentes misturas betuminosas foi conseguida através do desenvolvimento de um protótipo. O consumo energético do movimento circular das rodas, equipadas com pneus convencionais de veículos ligeiros, foi medido para diferentes superfícies e a sua utilização para a avaliação da sustentabilidade das misturas estudadas é analisada no presente artigo

Avaliação da durabilidade de concretos autoadensáveis com reduzido teor de cimento e elevados teores de adições minerais

A indústria de concreto é uma grande consumidora de recursos naturais, seja para a produção de agregados, ou para a produção de cimento Portland, onde grandes quantidades de calcário são extraídas. Além disso, a indústria do cimento tem uma grande contribuição na emissão de gases responsáveis pelo efeito estufa, portanto iniciativas que busquem reduzir o consumo de cimento nos concretos são importantes para a sustentabilidade das construções. Este trabalho avalia parâmetros de durabilidade de concretos autoadensáveis (CAA) com baixo consumo de cimento e elevados teores de cinza volante e metacaulim, com e sem a adição de cal, em comparação a dois concretos sem adições. Foram avaliados CAA com consumos de cimento entre 150 e 200 kg por m3 de concreto. Os ensaios realizados foram de resistividade, difusão de íons cloreto (LNEC E-463/2004), carbonatação acelerada e absorção por capilaridade. Os resultados demonstram a aptidão em produzir CAA com misturas terciárias e quaternárias com baixo consumo e que atendam as resistências correntes aos 28 dias (30 a 40 MPa), proporcionando ainda ganhos acentuados na durabilidade e elevadas resistências aos 90 dias.

Soluções otimizadas de reabilitação de edifícios residenciais para atingir os nZEB

A produção e consumo dos vários tipos de energia são dos grandes responsáveis pelas emissões de gases com efeito de estufa que contribuem para as alterações climáticas. No sentido de reduzir as emissões tendo em vista a mitigação das alterações climáticas, o setor dos edifícios, enquanto um dos grandes consumidores de energia, é um alvo de intervenção importante no que concerne à redução dos consumos e consequentes emissões de CO2. Neste contexto, nos últimos anos a Comissão Europeia tem vindo a publicar Diretivas com um grau de exigência crescente em relação ao desempenho dos edifícios, de modo a torna-los mais eficientes , ainda que de uma forma que seja rentável no ciclo de vida do edifício. De modo a perceber o potencial de melhoria de desempenho energético dos edifícios do parque habitacional português, analisaram-se alguns edifícios representativos do mesmo, com e sem medidas de melhoria de desempenho energético, avaliando a rentabilidade do investimento ao Soluções otimizadas de reabilitação de edifícios residenciais para atingir os nZEB 104 longo do ciclo de vida do edifício. Os resultados permitem verificar que as medidas que têm maior impacto são a alteração dos sistemas de climatização e preparação de águas quentes sanitárias e a melhoria do desempenho das fachadas e coberturas. O presente documento foca-se especificamente nas componentes opacas das fachadas, apresentando os níveis ótimos de rentabilidade para o seu desempenho energético em operações de reabilitação de edifícios existentes de diferentes épocas e em diversas zonas climáticas, e mostrando como estes elementos podem contribuir para a obtenção de edifícios de energia quase-zero.