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.

Gerador de misturas gasosas binárias de grande diluição

A indústria corticeira em Portugal tem uma grande importância a nível económico, social e ambiental. A cortiça utilizada para a produção de rolhas por vezes encontra-se contaminada com 2,4,6-Tricloroanisole. O TCA é o principal responsável pelo odor a “mofo” do vinho, encontrando-se presente em cerca de 80% dos vinhos contaminados. O objetivo primordial desta tese foi produzir uma fuga de referência rastreável de TCA para ser utilizada como calibrador na indústria corticeira. Desenvolveu-se um sistema capaz de gerar diluições de TCA em Ar e N2 com concentrações abaixo do ppb. A concentração gerada é calibrável a partir da pressão de vapor do TCA, da pressão do árgon que é o gás de arrasto e da densidade de fluxo de N2. A primeira diluição foi obtida colocando dentro de um reservatório TCA sólido e Ar gasoso. De seguida associou-se a esta diluição uma fuga (capilar estrangulado que é uma pequena restrição que proporciona a evacuação de gás com reduzida condutância) com um determinado fluxo. Confirmou-se que o escoamento estava em regime viscoso e que não era seletivo, isto é, se a razão do fluxo do TCA e de Ar seguia a razão das pressões parciais dos mesmos. Esta confirmação foi feita pressurizando o mesmo reservatório com Árgon e Xénon e verificando se o fluxo de cada um dos gases debitado através da fuga era proporcional à respetiva pressão parcial dentro do reservatório. Estas medições foram feitas por comparação com duas fugas de referência de Ar e de Xe utilizando um espectrómetro de massa do tipo quadrupolo. As fugas de referência também foram construídas no âmbito desta dissertação. Depois de verificado que os fluxos debitados pela fuga eram proporcionais às pressões parciais, o fluxo proveniente da primeira diluição, de TCA em Ar, encontra-se com um outro fluxo, muito maior de N2, gerando assim diluições de TCA na ordem dos ppt.

Produção de misturas betuminosas a quente com incorporação de material fresado

A incorporação de materiais reciclados na construção de estradas, como substituição de materiais virgens é percebida como uma oportunidade de economizar recursos, e evitar o impacto associado à sua extração e transporte. Desta forma, a incorporação de material fresado (do termo inglês RAP - Reclaimed Asphalt Pavement) em misturas betuminosas produzidas a quente em central tem sido uma alternativa satisfatória. Neste trabalho, foram estudadas três misturas betuminosas do tipo macadame betuminoso (AC 20 base 35/50), tradicional e com taxas de incorporação de RAP de 10% e 20%, com o objetivo de efetuar uma análise comparativa do seu comportamento. Começou-se por realizar um estudo Marshall de forma a determinar a percentagem ótima de betume a usar em cada mistura e, posteriormente, a composição foi transposta para central para o seu fabrico. No final foram realizados ensaios de caracterização mecânica sobre as misturas para avaliar o seu desempenho, através de ensaios de sensibilidade à água, módulo de rigidez, resistência à fadiga e à deformação permanente. Esta dissertação teve o apoio da empresa Tecnovia – Sociedade de Empreitadas S.A., com a disponibilização de instalações e materiais para o trabalho experimental. De acordo com os resultados obtidos, é possível concluir que as misturas recicladas apresentaram um comportamento satisfatório, quando comparado com as misturas tradicionais.

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

Caracterização físico-química das misturas binárias de biodiesel e diesel comercializados no Amazonas

O uso de energias renováveis aliadas à preservação do meio ambiente tem despertado interesse cada vez maior em nível nacional e internacional principalmente a utilização do biodiesel em substituição ao diesel de petróleo. Sua utilização traz uma série de vantagens sociais, econômicas e ambientais. Nos últimos anos, houve no Brasil um aumento nas pesquisas sobre o biodiesel. A lei brasileira nº 11.097 de 2005 dispõe sobre a introdução do biodiesel na matriz energética brasileira, misturado ao óleo diesel em um percentual mínimo obrigatório de 2%, com aumento na adição para 5% até 2012. Contudo, essa adição só é possível se o biodiesel estiver dentro dos padrões de qualidade exigidos. Diante disto, neste trabalho foram preparadas misturas de biodiesel adicionado ao diesel interior, nas proporções 2, 5, 10 e 20% (v/v), sendo posteriormente caracterizados a partir da determinação dos parâmetros físico-químicos citados na Resolução da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), visando avaliar se as misturas estão em conformidade com a norma. De acordo com os resultados concluiu-se que, tanto o biodiesel quanto suas misturas binárias (B2 a B20) encontram-se dentro dos padrões de qualidade estabelecido pela ANP.

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

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

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

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

A determinação da capacidade de troca de cátions do solo e de argilas por meio da troca isotópica com cálcio radioativo

O presente trabalho descreve a determinação da capacidade de troca de cátions (CTC) do solo e de argilas, através da troca isotópica com cálcio radioativo, 20Ca45. Foi determinada a CTC de oito amostras de solo e de quatro de argilas, tendo sido feitas 5 pesagens de cada amostra de cada um dos materiais, a fim de se avaliar a precisão do método. O cálculo da CTC foi feito mediante a expressão: X = a1/a2 c - c a1 = atividade específica do cálcio da solução de equilíbrio antes de entrar em contato com o solo. a2 = atividade específica do cálcio da solução de equilíbrio após o contato com o solo. c = número de e.mg de cálcio da solução de equilíbrio e calculado para 100g de solo. X = capacidade de troca de cations em e.mg por 100g de solo.

Fixação de fósforo em solos que receberam quantidades variáveis das argilas vermiculita e caulinita: I - efeitos da argila vermiculítica

Utilizando-se um minério vermiculítico, determinou-se a influência da argila vermiculita na capacidade de fixação de fósforo de um solo Podzólico e de um Latossol, ambos de textura arenosa, proveniente do Município de Piracicaba, S.P. E experimento foi conduzido em laboratório, amostras de terra coletadas no horizonte Ap dos solos misturadas com quantidades crescentes da argila, que variaram entre 1,25 e 25,0 por cento em peso, e incubadas durante períodos de 10 e 20 dias com doses de 50 e 100 ppm de P no solo. Foi feita preliminarmente, a análise mineralógica do minério e dos solos, e das características químicas e granulométricas de todas as amostras. Os resultados da porcentagem de fósforo fixado pelos tratamentos analisaram-se estatisticamente e fizeram-se correlações lineares simples com algumas das características edáficas das amostras. As seguintes conclusões foram obtidas: a) o minério vermiculítico e o solo Podzólico apresentaram as maiores capacidades de fixação do fósforo; b) a porcentagem de fósforo fixada pelos solos aumentou com o acréscimo do porcentual do minério ver miculítico, até adquirir valores próximos a porcentagem fixadas pelo minério puro. Atribui-se este aumento da fixação de fósforo à natureza da argila adicionada (vermiculita) e à alta concentração de magnésio numa faixa de pH favorável à precipitação de compostos fosfatados magnesianos; c) em todos os tratamentos, a quantidade e a porcentagem de fósforo fixada aumentou com o tempo de contato amostra-fósforo. Cerca de 90% ou mais da fixação ocorreu em 10 dias da incubação, sendo que dentro de um mesmo tempo de incubação, a quantidade, em ppm, de fósforo, aumentou com a dose de fósforo aplicado, mas o porcentual fixado diminuiu, indicando a saturação das amostras com o íon fosfato.

Efeito de misturas de bentazon e paraquat nas plantas daninhas e na cultura do feijão (Phaseolus vulgaris L.)

A presente pesquisa foi conduzida na Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", em Piracicaba, SP, no ano de 1981, com o objetivo de se estudar o comportamento dos herbicidas bentazon e paraquat, aplicados isoladamente ou em misturas, em alguns cultivares de feijão e algumas espécies de plantas daninhas. Para tanto, foram instalados dois experimentos a campo, sendo um "das secas" e outro "das águas" de 1981. Os cultivares de feijão estudados foram Carioca e Moruna. Os tratamentos utilizados foram os seguintes: bentazon a 0,48 e 0,96 kg/ha; paraquat a 0,05 e 0,10 kg/ha e as misturas de tanque com 0,48 + 0,05; 0,96 + 0,10; 0,48 + +0,10 e 0,96 + 0,05 kg/ha de bentazon + paraquat, respectivamente. Foram realizadas avaliações visuais da porcentagem de injúria nos cultivares de feijão e nas espécies de plantas daninhas, sendo utilizada a fórmula de Colby para verificação dos efeitos das misturas. Os resultados mostraram que as misturas exerceram evidente efeito antagonístico nos cultivares ensaiados. Os tratamentos não influíram na produção dos cultivares Carioca e Moruna. Em solos arenosos e com baixa precipitação, o sinergismo das misturas ficou evidenciado na guanxuma (Sida glaziovii K. Sch.) e na beldroega (Portulacca oleracea L.). Em solos argilosos, com precipitação normal, os efeitos sinergísticos foram evidentes no capim-marmelada (Brachiaria plantaginea (Link.) Hitch.), capim-pé-de-galinha (Eleusine indica (L.) Gaertn.) e no apaga-fogo (Alternanthera ficoidea (L.) R. Br.).