Novas tecnicas reabilitacao

1

CONSERVAÇÃO E REABILITAÇÃO DE PAVIMENTOS RODOVIÁRI OS 25 de Novembro de 2005

NOVAS TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO DE PAVIMENTOS, Fátim a A. Batista

CONSERVAÇÃO E REABILITAÇÃO

DE PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS

Laboratório Nacional de Engenharia Civil

25 de Novembro de 2005



NOVAS TÉCNICAS

DE REABILITAÇÃO

DE PAVIMENTOS

NOVAS TÉCNICAS

DE REABILITAÇÃO

DE PAVIMENTOS

Necessidade de melhorar, reabilitar e conservar as

infra-estruturas existentes

Orçamentos disponíveis

Preocupações ambientais

Maiores exigências de qualidade

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� Reforço com misturas betuminosas a quente

Eventual fresagem e transporte a vazadouro de camadas existentes

TÉCNICAS TRADICIONAIS DE REABILITAÇÃO

Fabrico da mistura:

150-170ºC

Compactação:

130-150ºC

� O ligante é um betume puro (penetração nominal 35/50 ou 50/70 x 10-1mm)



NOVAS TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO

Reforço de pavimentos�Misturas betuminosas de alto módulo

�Misturas com betumes modificados com polímeros

�Misturas betuminosas com borracha reciclada de pneus

�Misturas betuminosas densas a frio

� Técnicas anti-reflexão de fendas

Reciclagem de pavimentos flexíveis� Reciclagem a frio in situ

� Reciclagem a quente em central

� Outras técnicas

Misturas betuminosas de alto módulo

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� Maiores gastos energéticos� Maiores problemas na compactação, sobretudo em tempo frio

� Misturas em que se utiliza como ligante, um betume mais duro(penetração nominal 10/20 x 10-1mm) do que é habitualmente utilizado nas misturas tradicionais

�Maiores módulos de deformabilidade

�Melhor comportamento às deformações permanentes

MISTURAS BETUMINOSAS DE ALTO MÓDULOMISTURAS BETUMINOSAS DE ALTO MÓDULO

Fabrico da mistura:

170-190ºC

Compactação:

145-175ºC

� Maior viscosidade do betume



Pavimento existente

Mistura Betuminosa de Alto Módulo (Betume 10/20)

Betõa betuminoso (Betume 35/50 ou 50/70)

h1 E1h2 E2

E1 < E2 , h1 > h2� Pode ser interessante a sua aplicação em zonas com condicionalismos de cotas

MISTURAS BETUMINOSAS DE ALTO MÓDULOMISTURAS BETUMINOSAS DE ALTO MÓDULO

� Maiores módulos de deformabilidade

� Redução da utilização de recursos naturais

� Redução dos volumes de transporte dos materiais

� Redução dos tempos de execução da camada

� É desaconselhável a aplicação directa sobre suportes relativamente flexíveis, com alguma irregularidade ou relativamente fendilhados

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Cuidado em não exceder os 190ºC, por forma a minimizar a oxidação do betume, e prevenir a degradação do próprio polímero

MISTURAS COM BETUMES MODIFICADOS COM MISTURAS COM BETUMES MODIFICADOS COM POLÍMEROSPOLÍMEROS

� Utiliza-se como ligante, um betume modificado com polímero (termoplástico ou elastómero), conduzindo, em geral:

� Aumento da viscosidade

� Diminuição da penetração

� Aumento da temperatura de amolecimento

�Melhor resistência ao envelhecimento

�Melhor adesividade Fabrico da mistura:

160-180ºC

Compactação:

140-160ºC

5




Misturas betuminosas drenantes Misturas betuminosas rugosas

� Misturas aplicadas em camadas desgaste, proporcionando:

�Melhores características funcionais, através de uma melhoria da rugosidade e da aderência (especialmente sob tempo chuvoso)

� Apresentam uma maior durabilidade, menor susceptibilidade térmica e maior flexibilidade

� Apresentam, em geral, melhor comportamento à fadiga e/ou melhores resistências às deformações permanentes




Misturas betuminosas drenantes

� Este tipo de misturas aplicadas em camadas desgaste, proporcionam ainda:

� uma melhoria significativa das condições de circulação em tempo de chuva

� diminuição do ruído de rolamento

No entanto, apresentam alguns problemas de manutenção, uma vez que com a passagem do tráfego e sob as acções atmosféricas vai-se dando a colmatação dos poros, até que a mistura apresenta no final, características superficiais semelhantes às de uma mistura rugosa

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Utilização de um resíduo (borracha de pneus moída)

MISTURAS BETUMINOSAS COM MISTURAS BETUMINOSAS COM BORRACHA RECICLADA DE PNEUSBORRACHA RECICLADA DE PNEUS

7




� Processos de fabrico:

� Via seca (“dry process): a borracha é adicionada juntamente com os agregados

� Via húmida (“wet process”): o betume é previamente modificado com a borracha reciclada de pneus, antes deste se misturar com os agregados

� Modificação em fábrica

� Modificação do betume numa unidade de produção localizada na central de fabrico da mistura betuminosa

Processo que tem sido utilizado em Portugal




� Fabrico do betume modificado com borracha, junto da central betuminosa

� Adição da borracha (≈20%) ao betume base (≈80%),previamente aquecido até cerca de 175 a 220ºC

� “Digestão” do betume base com borracha, a uma temperatura da ordem de 180ºC, durante cerca de 45 min.

Adaptação das centrais “tradicionais” introduzindo uma unidade de produção de ligante entre a cisterna de armazenamento do betume base e o misturador da central

Aumento significativo da viscosidade(viscosidade Brookfield da ordem de 2000 – 4000 cP)

8




(adaptado de EAPA, trad. APORBET, 1998)




Misturas betuminosas abertas Misturas betuminosas rugosas

� Melhor resistência à fadiga e à propagação de fissuras

� Melhor resistência ao envelhecimento (camadas de desgaste)

� Melhoria das características superficiais e diminuição do ruído de rolamento (camadas de desgaste)

� Mistura aberta� Porosidade 10 – 15%� 9 – 10% de BMB

� Mistura descontínua� Porosidade 4,5 – 6,5%� 8 – 9% de BMB

Diminuição da espessura total de reforço do pavimento, desde que o dimensionamento não seja condicionado por deficiências no suporte da estrutura do pavimento

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MISTURAS BETUMINOSAS A FRIO MISTURAS BETUMINOSAS A FRIO (COM EMULSÃO BETUMINOSA)(COM EMULSÃO BETUMINOSA)

� Utiliza-se como ligante, uma emulsão betuminosa(fluído em que o betume se encontra disperso numa fase aquosa sob a forma de glóbulos discretos que se mantêm em suspensão devido a cargas electrostáticas produzidas pelo emulsionante)

Fabrico da mistura:

Temperatura ambiente

Compactação: Temperatura ambiente

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� Materiais empregues:

� Para além de agregados e de emulsão betuminosa, em regra á ainda, utilizada água, com o fim de facilitar o envolvimento dos agregados pela emulsão, bem como para efeitos de compactação da mistura




Método que tem sidoadoptado em Portugal

Método Marshall modificado (E.U.A)

Método adaptado das especificações NLT (Espanha) ou “Método Espanhol”

Método recomendado na especificação AFNOR NF P 98-121 (França)

� Métodos de formulação

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Determinação do teor em líquidos necessário para a optimização da compactação da camada

Determinação do teor em líquidos necessário para a optimização da compactação da camada

Determinação do teor em ligante necessário para a obtenção de adequadas características mecânicas e de durabilidade da mistura

Determinação do teor em ligante necessário para a obtenção de adequadas características mecânicas e de durabilidade da mistura

Determinação da quantidade de água a adicionar aos agregados no fabrico da mistura, tendo em vista a optimização do recobrimento

dos agregados, por parte do ligante

Determinação da quantidade de água a adicionar aos agregados no fabrico da mistura, tendo em vista a optimização do recobrimento

dos agregados, por parte do ligante

Determinação da composição da mistura de agregados

Determinação da composição da mistura de agregados

Formulação das misturas




� Determinação da quantidade de água a adicionar à mistura

� Optimização do recobrimento dos agregados por parte do ligante

� Compactação da mistura

• Método “Espanhol”

• Ensaio Proctor modificado sobre a mistura de agregadose/ou sobre a mistura de agregados + emulsão

• Ensaios de envolvimento


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� Determinação da percentagem de emulsão betuminosa/betume� Ensaios de imersão-compressão

“Espanhol”(NLT)

Estática de duplo efeito

t=2/3min; pi=0/pf=21MPat=2min; p=21MPa

•2h no molde•1 dia, ao ar•3 dias ao ar, a 60ºC

•4 dias, ao ar, a 25ºC

•4 dias em água, a 49ºC•2h ao ar

•2h em água, a 25ºC

Compressão simples

MétodoCompactação

dosprovetes

CuraCondicionamentodos provetes

sem imersão com imersão

Ensaio de

rotura


(Ensaio de imersão-compressãorealizado segundo as normas

ASTM D 1074 e D1075 / normas Espanholas NLT 161 e 162)

C.E. Tipo da ex-JAE (1998) para ABGETE: � Resistência após imersão ≥ 5 000 N � ≥ 10 kN� Resistência conservada ≥ 60 % � ≥ 75 %




Eliminação da água presente na mistura (água adicionada + água presente na emulsão):• Expulsão da água por efeito da compactação• Evaporação da água

Eliminação da água presente na mistura (água adicionada + água presente na emulsão):• Expulsão da água por efeito da compactação• Evaporação da água

Desenvolvimento das características mecânicas da misturaDesenvolvimento das características mecânicas da mistura

Rotura da emulsãoRotura da emulsão

Processo de cura das misturas fabricadas com emulsão betuminosa

Processo de cura das misturas fabricadas com emulsão betuminosa

Cura das misturas

13



0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0 7 14 21 28 35 42 49 56

Idade da camada (dias)

Teo

r e

m á

gua

(%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Evolução do teor em água da mistura

Mistura betuminosa densa a frio

EN120


� Evolução do processo de cura das misturas colocadas em obra



0

2

4

6

8

10

12

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77


Altu

ra m

édia

(cm

)

Evolução da altura dos tarolos extraídos



Mistura betuminosa densa a frio

EN120

14



Ensaios de carga com o deflectómetro de impacto

� Caracterização mecânica das misturas colocadas em obra


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1/2s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Idade da camada (meses)

E (M

Pa)

Via de sentido Odemira/Limitedo Distrito de Faro

Via de sentido Limite doDistrito de Faro/Odemira

Mistura betuminosa densa a frio (20-25ºC)

EN120



Processo de cura

(Condições atmosféricas favoráveis)

O teor em água estabiliza em cerca de 1 % ao fim de 2 a 4 semanas após a colocação em obra

A integridade dos tarolos extraídos (hcamada≅≅≅≅10-15cm) só é conseguida, em geral, ao fim de cerca de 2 meses

O módulo de deformabilidade começa a estabilizar, em valores da ordem de 3000 a 5000 MPa, ao fim de cerca de 2 meses após a colocação em obra

APÓS O TEOR EM ÁGUA ESTABILIZAR PODER-SE-Á COBRIR A CAMADA, APESAR DA CURA NÃO ESTAR AINDA COMPLETA

� Evolução das propriedades das misturas colocadas em obra


15



� Módulo de deformabilidade: influência do processo de cura

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105

112

119

126

133

140

Idade dos provetes (dias)

E (

MP

a)

Obra (EN120)

Cura acelerada


Mistura betuminosa densa a frioEnsaio de compressão

diametral (t=20ºC)

(NAT, IST)



y = 2011.3e -0.0439x

R2 = 0.8904

y = 6847.4e -0.0541x

R2 = 0.9708

y = 6858.6e -0.0486x

R2 = 0.8476

y = 22974e -0.0471x

R2 = 0.9928

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 10 20 30 40 50

Temperatura (ºC)

E (

MP

a)

Ensaio de compressão diametral (NAT) (t = 0 - 50ºC)

Provetes com 2 meses (MBDF), com película envolvent eProvetes com 4 meses (MBDF), totalmente expostos ao arProvetes da obra do IP2 (MRF), com cerca de 1 anoProvetes de grave bitume (GB), com cerca de 14 anos

� Módulo de deformabilidade: influência da temperatura


16



�Resistência à fadiga: influência do processo de cura


10

100

1000

10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000

Nº de ciclos até à rotura

Ext

ensã

o(µµ µµ

m/m

)

Obra (MBDF, EN120)

Cura completa (MBDF, mais de 4 meses)

Misturas a quente (GB)1 dia a 2 meses

(MBDF, com película)

Obra (MRF, IP2)

Ensaio de compressão diametral (NAT) (t=20ºC)



0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

14000

15000

0 600 1200 1800 2400 3000 3600

Nº de impulsos

Ext

ensã

o ax

ial (

10-6

m/m

)

1 dia (com película) 2 dias (com película)1 semana (com película) 2 semanas (com película)1 mês (com película) 2 meses (com película)2 meses (sem película) 4 meses (2 com pel. e 2 sem pel.)4 meses (sem película) Cura aceleradaEN120 IP2Misturas betuminosas a quente "GB"

Ensaio de compressão uniaxial com cargas repetidas (Onda rectangular 1s a 100kPa + 1s

de repouso; t=50ºC)

�Resistência às deformações permanentes: influência do processo de cura


(NAT, IST)

17



0123456789

1011121314

0 15 30 45 60 75 90 105 120

Tempo de ensaio (minutos)

Def

orm

ação

(m

m)

WTc(50ºC) O6 WTc(50ºC) O7 WTc(50ºC) O8WTc(60ºC) O9 WTc(60ºC) O10 WTc(60ºC) O11

5

V105-120(x10-3mm/min)

5

Provetes serrados do campo

7

5

Ensaio de pista em laboratório

(t=50ºC e t=60ºC)


�Resistência às deformações permanentes

PG3, Art.542 (M. B. a Quente; Zona Térmica Estival Quente, 800<TMDp≤2000):

V105-120 ≤ 15 x 10-3mm/min

(WT, LNEC)




Misturas fabricadas e aplicadas à temperatura ambiente� Redução dos gastos energéticos� Redução da emissão de poluentes� Centrais “móveis” de menor complexidade

• Redução dos custos e tempos de transporte• Maior facilidade na utilização dos agregados locais

Misturas fabricadas e aplicadas à temperatura ambiente� Redução dos gastos energéticos� Redução da emissão de poluentes� Centrais “móveis” de menor complexidade

• Redução dos custos e tempos de transporte• Maior facilidade na utilização dos agregados locais

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�Misturas betuminosas a frio (MBF)







TÉCNICAS TÉCNICAS ANTIANTI--REFLEXÃOREFLEXÃO DE FENDASDE FENDAS

Fenda existente

Camada de reforçoFenda transmitida atravésda camada de reforço

Camadas granulares

Solo de fundação

Cargas devidas aotráfego

Camadas betuminosasantigas

Acções ambientais

Fenda existente

Camada de reforço

Camadas granulares

Solo de fundação

Camadas betuminosasantigas

Cargas devidas aotráfego

Acções ambientais

Interface anti-fissuras

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Solução de referência:Reforço tradicional

Soluções de reabilitação adoptadas na

EN118




Geotextilimpregnado com emulsão

Grelha metálica

com SlurrySeal

Dispensam a fresagem das camadas fendilhadas

Redução dos volumes de vazadouro

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�Misturas betuminosas a frio (MBF)







• Redução da utilização de recursos naturais

• Minimização da quantidade de resíduos

• Protecção do Ambiente

• Redução da utilização de recursos naturais

• Minimização da quantidade de resíduos

• Protecção do Ambiente

� Utilização do pavimento como fonte

de matéria prima

� Redução dos volumes de vazadouro

RECICLAGEM DE MATERIAIS RECICLAGEM DE MATERIAIS FRESADOS DO PAVIMENTOFRESADOS DO PAVIMENTO

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� Localização dos trabalhosem central

in situ

� Ligante utilizado

betumeemulsão betuminosacimento

etc

Temperatura de fabricoa quentesemi-quentea frio (temperatura ambiente)




� Reciclagem em central

� A quente (com betume)

� Semi-quente (com emulsão betuminosa modificada)

� Reciclagem in situ

� A quente (com betume)

� A frio (com emulsão betuminosa, com espuma de betume, com cimento, etc)


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RECICLAGEM A QUENTE EM CENTRAL

� Com emulsão betuminosa� Com emulsão betuminosa e cimento

� Com cimento

RECICLAGEM A FRIO “IN SITU”� Com betume

EM PORTUGAL



RECICLAGEM A QUENTE EM CENTRAL

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Pavimento degradado

Estado do pavimentoCondicionalismos de reabilitação

Remoção das camadasbetuminosas existentes

Materiais betuminosos fresados

Reforço do pavimento com uma camada em mistura reciclada a

quente

Armazenamento do material junto à central

CENTRAL DE FABRICOFabrico da mistura

betuminosa incorporando materiais fresados

Pavimento a reabilitar

RECICLAGEM A QUENTE EM CENTRALRECICLAGEM A QUENTE EM CENTRAL




� Materiais constituintes

� Agregados e betume “novos”

� Materiais fresados de pavimentos antigos

degradados

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� Centrais de fabrico

� Mesmo tipo de centrais “fixas” que as utilizadas

para o fabrico das misturas betuminosas a

quente convencionais, sendo, no entanto,

necessário introduzir algumas modificações às

referidas centrais por forma a adaptá-las para

esse efeito




� Centrais contínuas

� incorporação de 10 a 50% de material a reciclar

� Centrais descontínuas

� incorporação de 10 a 70% de material a reciclar

(EAPA, trad. APORBET, 1998)

25




� Em função do processo adoptado para o

aquecimento os materiais fresados dos

pavimentos antigos degradados, assim serão as

percentagens permitidas para a sua incorporação

no fabrico de misturas betuminosas a quente




� As limitações à quantidade de material fresado a

reciclar, prendem-se, fundamentalmente, com o

facto de este ser um material constituído por

agregados e betume envelhecido, que requer

cuidados especiais durante o seu aquecimento

(por exemplo: temperatura empregue)

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� Centrais contínuas

� As misturas betuminosas a reciclar são, em geral, introduzidas na zona central do tambor secador-misturador, onde estão protegidas da chama do queimador.

O aquecimento e desidratação das misturas betuminosas fresadas é feito quer pelos gases de combustão quentes, quer pelo contacto com os agregados sobreaquecidos a incorporar na mistura betuminosa.




(adaptado de EAPA, trad. APORBET, 1998)

27




incorporação de 10 a 30% de material a reciclar


� Forma mais simples: Introdução das misturas betuminosas a reciclar directamente no misturador

O aquecimento e desidratação das misturas betuminosas fresadas é feito pelo contacto com os agregados sobreaquecidos a incorporar na mistura betuminosa.





28




incorporação até 70% ou mais de material a reciclar


� Outra forma: Complementar a central descontínua de fabrico, com a instalação de outro tambor secador destinado ao aquecimento, em separado, das misturas betuminosas fresadas





29




� Principais vantagens

� Redução da utilização dos recursos naturais

� Possibilidade de utilizar materiais provenientes de outra obra

� Redução de depósitos em vazadouro

� Possibilidade de usar equipamentos e métodos construtivos tradicionais, com pequenas modificações




� Aspectos a ter em atenção:

� A viabilidade económica deste tipo de solução

depende das distâncias de transporte

� “Nem todo o material fresado é reciclável”

Seleccionar os materiais fresados em função do tipo de mistura betuminosa que se pretende fabricar

30





O material retirado de pavimentos antigos é, geralmente, armazenado junto à central de fabrico para posterior utilização.

Este material deve ser armazenado em lotes consoante a sua proveniência

Por exemplo: Materiais provenientes da fresagem de diferentes tipos de camadas betuminosas devem ser armazenados em lotes separados.




Selecção domaterial fresado

Caracterização dos agregados,após extracção do betume

Determinação da percentagem de betume

Formulação da mistura betuminosa incorporando materiais fresados

Satisfaz

Sim

Satisfaz

Sim

Não

Não

Selecção dos lotes a reciclar

31




Percentagem de betumedo mat. fresado

Granulometria dos agre-gados do mat. fresado

Caracterização do betumedo mat. fresado

Percentagem de betume novo

Selecção do tipo de betume novo

Determinação da percentagem óptima de betume

Composição damistura de agregados

Percentagem de betume final

Material fresado seleccionado

Formulação da mistura




� Data: 1999 e 2000

� Reforço do pavimento: execução de uma camada de regularização em mistura betuminosa a quente, fabricada em central, incorporando materiais betuminosos fresados, provenientes da fresagem das camadas superiores do pavimento existente num troço da EN 14 situado naquela zona

Obra de reabilitação do pavimento da EN 105 – Travagem/Santo Tirso (≈≈≈≈16km)

� Caso de obra

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� Formulação da misturaEN 105 –

Travagem/Santo Tirso

� Estudo de três composições da mistura de agregados, correspondentes à adopção de três percentagens de material fresado reciclável:

� Para cada uma destas composições realizaram-se ensaios Marshall e realizaram]se trechos experimentais

� Concluiu-se que todas as composições satisfaziam as exigências preconizadas no Caderno de Encargos da Obra

� Por razões económicas e ambientais, optou-se por realizar uma mistura betuminosa incorporando 40 % de material fresado

20 % 30 % 40 %




0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10 100

abertura dos peneiros (mm)

% d

e m

ater

ial p

assa

do

fuso C.E. daObra

Mistura deagregadoscomposta

Agregados domaterial fresado

� Composição da mistura de agregados

EN 105Mistura

betuminosa incorporando

40% de material

fresado para camada de

regularização

33




� Composição da mistura de agregados

� 40 % material fresado (após extracção de betume)

� 15 % Gravilha 14/20

� 10 % Gravillha 10/14

� 10 % Gravilha 6/10

� 13 % Pó 0/6

� 2 % de filler comercial

EN 105Mistura betuminosa incorporando 40% de material fresado para

camada de regularização



Viscosidade do betume do material fresado

Viscosidade pretendida

para o betume da mistura

Viscosidade do betume a adoptar

Selecção do tipo de betume novo

RECICLAGEM A RECICLAGEM A QUENTE EM QUENTE EM CENTRALCENTRAL

(Asphalt Institute MS-2 “Fig. A.2 – Asphalt

viscosity blending chart”)

34



RECICLAGEM A RECICLAGEM A QUENTE EM QUENTE EM CENTRALCENTRAL

1

10

100

0 20 40 60 80 100

Pen

etra

ção,

0.1

mm

1

10

100

0 20 40 60 80 100

Percentagem ponderal de betume virgem em relação ao betume total, %

Tem

p.am

olec

imen

to, º

C

Betume virgem

Betume damistura reciclada

Betume domaterial fresado

PEN 35/50

tAB(ºC) 50/58Selecção do tipo de betume novo






Tamborsecador-misturador

Unidade de alimentação do material fresado

� Central contínua “Ermont XLM 21”



(Monte & Monte, S.A.)

35




Pormenor do anel localizado na zona central do tambor secador-misturador para introdução do material a

reciclar



� Central contínua “Ermont XLM 21”

(Monte & Monte, S.A.)




� Caracterização mecânicaEnsaios de carga com o deflectómetro de impacto� Módulo de deformabilidade

E > 5000 MPa

No campo



Ensaios de flexão (f=10Hz; t = 22ºC)� Módulo de deformabilidade

� Resistência à fadiga

1

10

100

1000

10000

100 1.000 10.000 100.000 1.000.000Número de aplicações de carga

Ext

ensã

o (

µµ µµm

/m)

Vigas de mistura reciclada emcentral

Mistura convencional, tipomacadame betuminoso

E ≈ 4000 MPa

Em laboratório

(ESH, LNEC)

36




� Caracterização mecânica

Ensaios de pista em laboratório (t = 60ºC)� Resistência às deformações permanentes

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tempo (minutos)

Def

orm

ação

(m

m)

L1 L218

V105-120(x10-3mm/min)

17

PG3, Art.542 (M.B. a Quente; Zona Térmica Estival Média, 200<TMDp≤800):

V105-120 ≤ 20 x 10-3mm/min



(WT, LNEC)



RECICLAGEM A QUENTE IN SITU

37



RECICLAGEM A QUENTE RECICLAGEM A QUENTE IN IN SITUSITU

“Substituição”de camadas

existentes por uma camada

nova

Pavimento degradado a reabilitar

MÁQUINA RECICLADORA




� Aquecimento do pavimento existente e sua fresagem� Eventual adição de novos materiais (agregados, betume, etc.)� Mistura dos materiais� Espalhamento


38




� Materiais fresados de pavimentos antigos degradados

� Materiais “novos” (agregados, betume, etc.), cuja

incorporação está limitada, por questões dos

equipamentos, a 30% em massa do material a reciclar

(ARRA, 2001)





� Centrais de fabrico

� Centrais móveis munidas de unidades de aquecimento dos

diversos materiais

Devido, por um lado, à dimensão e complexidade dos equipamentos utilizados para a reciclagem a quente in situ, e por outro, ao facto de durante o fabrico da mistura serem emitidas substâncias para a atmosfera (resultantes do aquecimento dos materiais), este tipo de solução pode conduzir a impactos sociais e ambientais consideráveis, para além de constituir um investimento financeiro importante.

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RECICLAGEM A FRIO IN SITU

COM EMULSÃO BETUMINOSA



RECICLAGEM A FRIO RECICLAGEM A FRIO IN IN SITUSITU

Pavimento degradado a reabilitar

“Substituição” de camadas existentes por uma camada nova

MÁQUINA RECICLADORA Desagregação dos materiaisAdição de água e emulsãoMistura dos materiaisEspalhamento

Eventual desagregação prévia das camadasEspalhamento de material correctivo

40




(EAPA, 1995)




41







42







43








� Adição de materiais correctivos (pó de pedra, cimento, cal, etc)

Estes materiais são normalmente espalhados sobre o pavimento a reciclar, imediatamente antes da passagem da máquina recicladora, devendo decorrer o mínimo de tempo possívelentre as duas operações (espalhamento e passagem da máquina), por forma a diminuir o risco destes materiais serem afastados da zona alvo.

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� Número de passagens da máquina recicladora por secção tipo

Tendo em atenção as características do perfil transversal do pavimento (largura da via) a reciclar, bem como os condicionamentos de tráfego, define-se o número de passagens da máquina, em cada local, por forma a reciclar toda a largura do pavimento existente, e determinam-se as zonas de sobreposição, cuja largura deve, em geral, situar-se num intervalo de 15 a 30 cm.





� Número de passagens da máquina recicladora por secção tipo


Nas zonas de sobreposição há que evitar que haja “sobredosagem” de emulsão e água, e, em caso disso, de materiais correctivos:

� quando da primeira passagem da máquina recicladora, os eventuais materiais correctivos não devem ser adicionados nessas zonas, e os injectores de emulsão e água aí localizados devem ser desligados. Portanto, como resultado da 1ª passagem da máquina, recicla-se o pavimento na largura da máquina recicladora, excepto nas zonas de sobreposição, onde o pavimento é apenas desagregado.

45




Compactação:

• Cilindro de rasto liso (com vibração, ≥ 11 t)

• Cilindro de pneus (≥23 t)





� Materiais fresados de pavimentos

antigos degradados

� Emulsão betuminosa

� Água

� Materiais correctivos

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� Os “agregados” serão essencialmente constituídos pelo material fresado do pavimento existente

� A sua natureza dependerá:� Espessura a reciclar� Proporção entre os materiais que constituem as camadas do

pavimento a reciclar

� A granulometria dependerá:� Materiais a serem reciclados� Processo de reciclagem (por ex: velocidade de avanço da máquina

recicladora)

O material utilizado na formulação deve ser semelhante ao resultante da acção da máquina recicladora

Maior variabilidade que os convencionais agregados “novos”



Teor em líquidos óptimo de compactação Ensaio de compactação “Proctor” modificado

Sim

Teor em betume residual óptimoEnsaios de imersão-compressão cujos provetes são moldados com :- Teor em água total óptimo de compactação- Teor em emulsão variável

Granulometria do material fresado

Composição da mistura de agregados- Correcção da granulometria- Adição de material para tratamentode materiais contaminantes

Selecção do tipo de emulsão betuminosa

Teor em emulsão aproximado

Ensaios de envolvimento com:- Teor em emulsão aproximado- Teor em água variável

NãoSatisfaz

Amostras de material fresadorecolhido da máquina recicladora

RECICLAGEM A FRIO RECICLAGEM A FRIO IN SITUIN SITUFormulação das misturas

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� Principais vantagens

� Oportunidade de melhorar a homogeneidade e a regularidade do pavimento, e eliminar as zonas fendilhadas

� Redução da utilização dos recursos naturais

� Redução de depósitos em vazadouro

� Redução de gastos energéticos

� Redução da emissão de poluentes

Fabrico àtemperatura ambiente





� Requer equipamentos específicos

� Viabilidade depende das dimensões da obra


Requer avaliação cuidada dos riscos envolvidos

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Fase de projecto � Caracterização detalhada do pavimento (espessura e natureza das camadas, contaminação, reparações pontuais)

� Caracterização detalhada das fundações (tipo de solos, estado hídrico, susceptibilidade à água)

� Avaliação dos riscos

AVALIÇÃO DA VIABILIDADE DE RECICLARZONAS / TODA A EXTENSÃO DO PAVIMENTO




Fase de obra � Adequabilidade dos equipamentos de reciclagem (face às características das camadas a reciclar)

� Adequabilidade dos equipamentos de compactação

� Riscos ambientais (materiais correctivos)

� Condições atmosféricas

� Avaliação dos riscos

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Evolução do teor em água da mistura



0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63


Teo

r em

águ

a (%

)

Locais ensaiados "in situ"

Mistura betuminosa reciclada a frio

IP2



Idade da camada reciclada

1ª semana 2ª semana 3ª semana 4ª semana 5ª semana

Evolução da altura dos tarolos extraídos




IP2

50




Ensaios de carga com o deflectómetro de impacto

� Caracterização mecânica das misturas colocadas em obra

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1/2s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Idade da camada reciclada (meses)

E (

MP

a)

EN260-SP2

EN260-SP3

EN260-SP4

Mistura betuminosa reciclada a frio (18-26ºC)

EN260



� Controlo de qualidade� Quantidade de betume residual presente nas

misturas recicladas

� Análise granulométrica

� Avaliação da compacidade

� Realização de ensaios de “imersão-compressão”utilizando mistura recolhida em obra, à saída da máquina recicladora

� Resistência à compressão simples, depois de imersão em água (Rim.água ) ≥ 5 kN

� Resistência conservada (Rim.água/Rsecox100) ≥ 60%

C.E. Tipo da ex-JAE (1998) para ABGETE

≥ 10 kN

≥ 75%


51



� Controlo de qualidade

1,000

1,200

1,400

1,600

1,800

2,000

2,200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Locais ensaiados

Bar

idad

e se

ca (

g/cm

3)

Valores determinados com o Troxler 3450Valores determinados pelo método da "garrafa de areia"

Compacidade da camada reciclada



IP2




COM ESPUMA DE BETUME

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RECICLAGEM A FRIO RECICLAGEM A FRIO IN IN SITUSITUCOM ESPUMA DE BETUMECOM ESPUMA DE BETUME

� Utiliza-se como ligante, espuma de betume (foamedbitumen)� A espuma de betume é produzida através da adição de

pequenas quantidades de água, geralmente da ordem de 2 a 3% da massa de betume, a betume quente (acima de 170ºC)

• Quando se junta água ao betume quente, a água evapora-se rapidamente, levando o betume a formar uma “espuma”, cujo volume pode ser cerca de 20 a 30 vezes superior ao volume inicial do betume.

• Aumenta-se a superfície específica do betume e reduz-se significativamente a sua viscosidade



� Utiliza-se como ligante, espuma de betume


(Wirtgen, 2001)

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� Utiliza-se como ligante, espuma de betume� A espuma de betume é um sistema essencialmente formado

por água no estado gasoso, betume e ar, que ao fim de uns segundos tem tendência para voltar ao estado inicial

• “Taxa de expansão” – relação entre o máximo volume atingido durante a formação da espuma de betume e o volume final do betume após dissipação da espuma (medida indirecta da viscosidade da espuma)

• “Meia-vida” - tempo que decorre, em segundos, entre o instante em que a espuma de betume atinge o volume máximo e o instante em que esse volume se reduz a metade (estabilidade da espuma)




� Características da espuma de betume


(adaptado de J.Q.Ribeiro, 2003)

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COM CIMENTO



RECICLAGEM A FRIO RECICLAGEM A FRIO IN SITU IN SITU COM CIMENTOCOM CIMENTO


� Materiais fresados de pavimentos antigos degradados

� Cimento

� Água

� Materiais correctivos

O processo construtivo é semelhante ao utilizado na reciclagem com emulsão betuminosa, exceptuando-se a forma de adição do ligante empregue

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� Formas de adição de cimento e da água necessária à

sua hidratação:

� Adiciona-se ao material fresado, o cimento e a água

por separado

� Juntam-se previamente o cimento e a água,

injectando-se de seguida, a calda assim formada, ao

material fresado




� Adição de cimento previamente à passagem da recicladora:

� Espalhamento manual dos sacos de cimento sobre o pavimento, em quadrículas pré-definidas

� Espalhamento com recurso a pulverizadores mecânicos

Dificuldades em garantir uma distribuição homogénea do cimento (obras de pequena dimensão e para tráfego reduzido)

O cimento deve espalhar-se o mais uniformemente possível, na dosagem pretendida

O tempo que decorre entre o espalhamento do ligante e a passagem da máquina recicladora deve ser o menor possível

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� Adição de cimento através de dispositivos que se instalam à frente da máquina recicladora� Garantem a adição da dosagem de cimento estabelecida

(comporta rotativa que espalha o cimento imediatamente à frente da câmara de fresagem e de mistura da máquina recicladora)

� Minimizam o levantamento do pó para fora da zona alvo� Possibilitam a realização dos trabalhos em condições atmosféricas

mais desfavoráveis

(adaptado de E.Neusser, 2001)




� Adição de calda de cimento e água através de misturadoras móveis que circulam acopladas àmáquina recicladora � Permitem a mistura do cimento e da água nas

dosagens exactas

� Não existe qualquer levantamento de nuvens de cimento.

(adaptado de Wirtgen, 1998)

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� As camadas recicladas com cimento apresentam, em relação à reciclagem com emulsão betuminosa:

� Maiores resistências à compressão

� Maiores módulos de deformabilidade

� Camadas mais propensas ao fendilhamento

� Durante a execução da camada é necessário proceder-se ao controlo do fendilhamento por retracção, provocado pela libertação do calor de hidratação que ocorre durante a cura

Para controlar este fenómeno, é frequente recorrer-se a técnicas que consistem na criação artificial de “fendas” com espaçamento pré-definido,

como por exemplo, “pré-fissuração”



Benefícios económicos e ambientais

Obtenção de parâmetros para o dimensionamento

Afinação de processos construtivos

Estudos de formulação adequados

Controlo da qualidade eficaz

NOVAS TÉCNICAS DE NOVAS TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO DE PAVIMENTOSREABILITAÇÃO DE PAVIMENTOS

Novas tecnicas reabilitacao

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