Reutilização de misturas betuminosas fresadas em pavimentos rodoviários

Em Portugal a maior parte da rede rodoviária é constituída por pavimentos flexíveis, sendo que uma boa parte deles se encontra no fim da sua vida útil. A reabilitação desses pavimentos é por isso uma preocupação actual. Por outro lado, a reabilitação de pavimentos produz uma grande quantidade de resíduos que importa à luz das preocupações com o desenvolvimento sustentável, reutilizar. Do ponto de vista ambiental o processo de reciclagem é a forma mais desejável de reutilizar. Do ponto de vista das misturas betuminosas, a reciclagem a quente constitui o processo preferencial de reutilizar, de modo a obter‐se misturas betuminosas recicladas com qualidade idêntica à das misturas betuminosas fresadas quando novas. Nos últimos anos têm vindo a ser desenvolvidas diversas centrais que possibilitam a utilização de misturas betuminosas fresadas. No entanto, em Portugal existem ainda poucas experiências em termos da sua utilização. Estas experiências são muito importantes não só para em produção se detectarem vantagens e desvantagens comparativas das diferentes centrais, mas também para afinar o processo de preparação dos materiais, fabrico da mistura e sua posterior aplicação. A reciclagem de misturas betuminosa enceta a ser uma preocupação económica e ambiental dos Donos de Obra, tendo sempre em vista o desenvolvimento sustentável do nosso país.

Avaliação do comportamento visco-plástico de misturas betuminosas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Produção de misturas betuminosas com betumes modificados: compactabilidade e comportamento mecânico

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil de Construção

Período de tempo disponível para a compactação de misturas betuminosas: análise paramétrica

A compactação de misturas betuminosas, apesar de ser a última etapa da construção de um pavimento rodoviário, tem uma importância fundamental para o comportamento do material em serviço. As alterações impostas aquando da compactação conferem ao material a capacidade para que o pavimento suporte as cargas sem se deformar de forma comprometedora e que não apresente fendilhamento prematuro. A operação de compactação deverá ser realizada enquanto a temperatura do material está no intervalo de temperaturas consideradas adequadas. O objectivo principal deste trabalho é o estudo da previsão do tempo disponível para a compactação. Assim, construi-se uma ferramenta numérica para a previsão do arrefecimento da camada de mistura betuminosa após a aplicação. Adoptou-se o método do equilíbrio energético, um método directo, às equações de transmissão de calor para determinar a temperatura em função do tempo e da posição em altura na camada. O arrefecimento da camada de desgaste foi calculado tendo em conta a transmissão de calor por condução, convecção e radiação. Foi realizada a análise da influência das condições atmosféricas e das características do material no arrefecimento da camada de mistura betuminosa aplicada. No estudo admitiram-se quatro estruturas de pavimento, com diferentes espessuras e materiais, e efectuou-se a análise das condições atmosféricas, onde foram tidas em conta os seguintes parâmetros: temperatura do ar; velocidade do vento; nebulosidade. Na variação das condições dos materiais foi considerada a variação da temperatura de aplicação da mistura betuminosa e a variação do coeficiente de condutibilidade térmica do material aplicado. Por ultimo, foi modelado o processo construtivo, pela variação da espessura e das propriedades dos materiais de acordo com a compactação prevista. Concluiu-se que as características atmosféricas têm um peso substancialmente maior no tempo de arrefecimento quando comparadas com as alterações impostas nas propriedades dos materiais. O vento surge como o factor atmosférico que mais influencia o arrefecimento, sendo possível também concluir que para ser possível ter a percepção do efeito provocado pela nebulosidade é necessário ter em conta a sua influência na temperatura do ar. Contudo o maior condicionante do tempo disponível é a espessura da camada de mistura betuminosa aplicada. O resultado final deste trabalho é um modelo numérico, que pode ser usado para prever o arrefecimento de uma camada de mistura betuminosa aplicada com base nas condições atmosféricas verificadas e características térmicas dos materiais envolvidos, com base nos três fenómenos de transmissão térmicas: condução; convecção; radiação.

Fabrico e compactação de misturas betuminosas temperadas

As misturas betuminosas temperadas caracterizam-se por serem produzidas a temperaturas mais baixas que as tradicionais a quente, existindo várias tecnologias disponíveis no mercado. A redução da temperatura (cerca de 25ºC) conduz a um menor consumo de combustível na central de produção e à diminuição das emissões poluentes. Na literatura é referida como vantagem adicional o aumento da distância de transporte da mistura. Tal é conseguido devido à menor temperatura de compactação deste tipo de mistura, esse tempo de transporte pode ainda aumentar caso se aumente a temperatura de fabrico da mistura. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência das temperaturas de fabrico e de compactação no comportamento das misturas betuminosas temperadas. Neste estudo selecionou-se uma mistura betuminosa do tipo AC 20 base 35/50 (MB), utilizada em trabalhos laboratoriais anteriores. Esta mistura foi produzida com dois aditivos diferentes que permitem baixar a temperatura de fabrico e compactação, o Sasobit® e o Rediset®. As misturas foram fabricadas a 165ºC e 120 °C, compactadas a 150, 120 e 100 °C. Foram realizados os seguintes ensaios: ensaio de escorrimento para avaliar o comportamento da mistura durante a fase de produção; avaliação volumétrica para analisar a compactibilidade; e ensaio de deformação permanente para avaliar o desempenho em serviço Os resultados obtidos com este trabalho permitem concluir que o aumento da temperatura de fabrico não influencia o comportamento da mistura. Obtiveram-se resultados semelhantes para a mistura quando fabricada a temperaturas diferentes. A mistura apresenta resultados consistentes relativamente à volumetria e à deformação permanente.

Efeito das condições de fabrico e compactação no comportamento mecânico de misturas betuminosas temperadas

As Misturas Betuminosas Temperadas (MBT) são misturas produzidas a temperaturas mais baixas que as tradicionais a quente, resultando na diminuição da quantidade de energia necessária durante a produção e da emissão de gases poluentes, com melhoria das condições de trabalho dos operários. Estas misturas devem apresentar um comportamento semelhante às tradicionais de modo a se obterem pavimentos com igual durabilidade. Neste trabalho pretendeu-se investigar o efeito da variação das temperaturas de fabrico e de compactação no comportamento em serviço da mistura betuminosa. Para tal, realizou-se o estudo experimental de uma mistura betuminosa (AC 20 base), com incorporação de diferentes aditivos, produzida a temperaturas várias. O efeito dos diferentes aditivos no comportamento reológico do betume a temperaturas elevadas foi avaliado através da medição da viscosidade dinâmica. O desempenho da mistura foi avaliado através do ensaio de deformação permanente e do ensaio de sensibilidade à água. Os resultados do ensaio de sensibilidade à água mostram um efeito claro das temperaturas de produção na resistência da mistura, com os melhores resultados obtidos para as temperaturas sugeridas pelo produtor. Os resultados do ensaio de deformação permanente apresentam maior dependência do tipo de aditivo utilizado do que das temperaturas. Assim, conclui-se que a produção de misturas betuminosas temperadas com incorporação de aditivos não compromete o comportamento em serviço do pavimento desde que sejam utilizadas as temperaturas adequadas para esse tipo de mistura.

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

Regeneração de misturas betuminosas recicladas pela utilização de betumes modificados

Atualmente, a reciclagem de materiais assume uma importância crescente para a Sociedade, e em particular no que diz respeito ao sector da construção. Nas infraestruturas rodoviárias caminha-se no mesmo sentido, uma vez que a reutilização de materiais nas misturas betuminosas permite fazer frente ao gradual aparecimento duma grande diversidade de resíduos, sendo ainda possível reduz ir os custos de produção. De facto, a reutilização de materiais nas misturas betuminosas permite a redução dos custos, a redução do impacto ambiental, e a necessidade de utilização de novos agregados e ligantes betuminosos, constituindo um ciclo fechado de vida do material. O presente artigo tem como objetivo apresentar as vantagens da utilização de betumes modificados comerciais e produzidos em laboratório na regeneração ou na melhoria do desempenho de misturas betuminosas com elevadas taxas de reciclagem. Os materiais utilizados no estudo foram material fresado (50%), agregados novos, polímeros e betumes. Na modificação dos betumes base foram utilizados polímeros virgens (SBS) e reciclados (EVA), sendo ainda utilizado um betume modificado comercial. Os ensaios laboratoriais demonstram que a utilização de betumes modificados como materiais regeneradores melhora significativamente o desempenho das misturas à deformação permanente, por comparação com uma mistura betuminosa reciclada de referência com um rejuvenescedor comercial. No que diz respeito à sensibilidade à água todas as misturas produzidas com estes betumes regeneradores demonstram um excelente resultado. Porém, a mistura produzida com o betume modificado comercial destaca-se das restantes pela maior capacidade em resistir a este fenómeno. Considera-se que de uma forma geral os resultados obtidos neste trabalho trouxeram novas perspetivas no que respeita ao processo de regeneração dos betumes presentes no material fresado e na reciclagem de misturas betuminosas

Identificação de fendilhamento de pavimentos e propriedades volumétricas das misturas betuminosas utilizando um Georadar

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Estudo em laboratório do comportamento mecânico de misturas betuminosas utilizadas em pistas experimentais

A presente dissertação tem como objetivo caracterizar em laboratório o comportamento mecânico de uma mistura asfática com cimento asfáltico convencional (CAP 20) e de uma mistura asfáltica com cimento asfáltico modificado por polímero (3% SBS), verificando as propriedades de deformação plástica, deformação elástica, fadiga, desgaste e permeabilidade das misturas. Foram realizados ensaios em corpos de prova moldados no Laboratório de Normas e Pesquisas do DAER-UNP e em corpos de prova extraídos de pistas experimentais implantadas na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos da UFRGS - DAER/RS. Foram determinados o módulo de resistência, a resistência à tração, degaste Cantabro, o comportamento à fadiga, a condutiviadade hidráulica e a deformação permanente. Tendo em vista a provável oxidação do ligante no processo de usinagem, ficou comprometida a avaliação comparativa da mistura com asfalto modificado. A partir de então passou a se estudar o comportamento mecânico de misturas asfálticas que provavelmente sofreram processo de oxidação. De um modo geral, as misturas asfálticas estudadas apresentaram praticamente o mesmo desempenho em relação a módulo de resiliência, resistência à tração e às deformações plásticas. Em relação ao desgaste, à permeabilidade e à fadiga, a mistura asfáltica com cimento asfáltico convencional, por apresentar melhor compacidade e menores volumes vazios, apresentou melhores resultados.

Avaliação da trabalhabilidade de misturas betuminosas com base nas curvas de compactação

Diversos estudos propõem a avaliação da trabalhabilidade de misturas betuminosas utilizando as curvas de compactação obtidas em laboratório. Utilizou-se um compactador giratório para produzir provetes de duas misturas, uma densa do tipo AC, e uma de granulometria descontínua, do tipo SMA. Foram determinados diversos parâmetros provenientes da modelação das curvas de compactação. Os resultados indicam uma adequação dos diversos parâmetros na caracterização das misturas, embora apresentem limitações na comparação de misturas de diferentes tipologias. Os resultados mostram que estes índices podem ser úteis em aplicações onde estas propriedades sejam importantes.

Betão betuminoso com betume anti-querosene Formulação, aplicação e comportamento

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente

Contribuição para o estudo da incorporação de materiais poliméricos em membranas betuminosas

A realização deste trabalho inseriu-se na contribuição para o estudo da incorporação de novos materiais poliméricos em membranas betuminosas, mais concretamente na modificação de misturas betuminosas. Para o efeito, foram sintetizados novos poliésteres polióis semelhantes estruturalmente, mas com diferentes pesos moleculares, baseados na utilização de ácidos diméricos de fonte renovável (tall-oil), que serviram de suporte para a produção de prepolímeros de isocianato para a modificação de betumes. A caracterização dos póliesteres polióis e dos polímeros produzidos foi realizada através de espectroscopia de infravermelhos. Ensaios de engenharia e qualidade, especificados para misturas betuminosas, foram realizados a diversos betumes convencionais e modificados, nos laboratórios industriais das empresas Imperalum e Probigalp como parte integrante no conhecimento dos procedimentos para este tipo de ensaios, nomeadamente o ensaio de penetração, ponto de amolecimento, viscosidade cinemática e dinâmica, apoiando igualmente um estudo de reprodutibilidade inter-laboratorial. Betumes 160/220 previamente modificados com teores de 1% e 3% de prepolímeros reactivos e, modificados com APP e SBS, foram caracterizados reologicamente a várias temperaturas na zona de viscoelasticidade linear. Os ensaios foram realizados em regime dinâmico através do varrimento em frequência a várias temperaturas. Pela análise dos resultados obtidos, concluiu-se que as modificações consideradas aumentam o carácter elástico dos betumes, confirmado pelo aumento do módulo elástico (G’(ω)). Os betumes modificados com teores de 1% de prepolímeros foram caracterizados microestruturalmente através de microscopia de força atómica. As imagens topográficas obtidas confirmam a existência de três fases distintas, designadamente a fase catana, perifase e parafase. A avaliação das proporções de cada fase revelou dependências entre a estrutura dos modificadores e a alteração efectiva da microestrutura dos betumes.

Estudo de betumes modificados recuperados de misturas produzidas pelo método húmido e pelo método seco

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Estudo de misturas de areia-asfalto e cinza-cal para emprego em pavimentos urbanos

A execução da pavimentação da malha viária municipal urbana deve seguir um eficiente planejamento técnico-econômico para adequada gestão de recursos financeiros. Soluções alternativas como: bases de solo estabilizado com cinza-cal ou areia-asfalto, e revestimentos de areia-asfalto, reafirmam-se de grande valia para pavimentos de baixo custo na região litorânea do Rio Grande do sul, onde há abundância de areias e falta de agregados pétreos. Considere-se ainda, que a proximidade de usinas termoelétricas, geradoras de grandes quantidades de cinzas, facilita a utilização desde rejeito, o que diminui o passivo ambiental. Para o estudo dos materiais foi necessária a caracterização das jazidas de areia de Rio Grande, das cinzas da Usina Termoelétrica de Candiota e das cinzas da queima do carvão do secador de grãos da empresa Bianchini localizada em Rio Grande. Foram realizados ensaios de granulometria, peso específico, equivalente de areia e o ensaio Goldbeck. Com o objetivo de analisar o comportamento mecânico das misturas foram realizados os ensaios Marshall, módulo resiliente, resistência à compressão e à tração e de desgaste de misturas betuminosas. Com os resultados dos ensaios citados, realizou-se a análise paramétrica, através do programa de diferenças finitas Elsym 5, para dimensionar diversos tipos de pavimentos, onde as variáveis foram os teores de CAP do revestimento e as porcentagens de cal das misturas de cinza-cal. Concluiu-se então, que a utilização das misturas de areia-asfalto e cinza-cal são satisfatórias para pavimentos com baixo volume de tráfego, salientando os problemas de se trabalhar com as misturas a frio, devido ao elevado tempo de cura. A construção de um trecho experimental surge como sugestão para analisar o desempenho destes pavimentos quanto à durabilidade e a resistência à derrapagem.