Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos · ligantes betuminosos Maria de Lurdes...

Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos

Maria de Lurdes [email protected]

Fátima [email protected]


Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC

Introdução

Reciclagem de pavimentos flexíveis

> Utilização do pavimento como fonte de matéria prima

> Redução dos volumes de vazadouro

• Redução da utilização de recursos naturais• Minimização da quantidade de resíduos

� Protecção do Ambiente



>Quanto ao local� In situ� Em central

>Quanto à temperatura de fabrico� A quente� Temperada� Semi-quente� A frio

>Quanto ao tipo de ligante� Betuminoso� Hidráulico� Mistura

Introdução

Técnicas de reciclagem de pavimentos



Introdução

Reciclagem de pavimentos flexíveis> Temperatura de fabrico




Com emulsão betuminosa modificadaCom espuma de betume

Com betume

RECICLAGEM A QUENTE EM CENTRAL

� Com emulsão betuminosa� Com emulsão betuminosa e cimento

� Com cimento

RECICLAGEM A FRIO “ IN SITU”

RECICLAGEM SEMI-QUENTE EM CENTRAL

EM PORTUGAL




>Reciclagem a frio in situ com emulsão

>Reciclagem semi-quente em central

> Reciclagem a quente em central



“Substituição” de camadas existentes por uma camada

nova

MÁQUINA RECICLADORADesagregação dos materiaisAdição de emulsão e águaMistura dos materiaisEspalhamento

Eventual desagregação prévia das camadasEspalhamento de material correctivo

Pavimento degradado a reabilitar

Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)



(EAPA, 1995)

Material correctivo





> Passagem da máquina recicladora juntamente com as cisternas de água e emulsão




> Passagem da máquina recicladora juntamente com as cisternas de emulsão e água




> Mistura do material desagregado com os materiais adicionados




> Espalhamento da mistura reciclada



Fabrico e aplicação da mistura a frio

> Não é necessário aquecer os materiais (agregados e ligante betuminoso)

≈≈≈≈ 10 a 14 litros por tonelada de MB

≈≈≈≈ 0,1 litros por tonelada de MB

(R.Renaudeau, 2006)

MB a QuenteMB a Frio

Consumo de combustível

• Poupança de energia • Redução da emissão de poluentes (CO 2)

� Protecção do Ambiente





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 ob tenção de adequadas características mecânicas e de durabilida de da misturaDeterminação do teor em ligante necessário para a obtenção de

adequadas características mecânicas e de durabilida de da mistura

Determinação da quantidade de água a adicionar aos a gregados 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

Ensaio Proctor modificado sobre a mistura de agregados e/ou sobre a

mistura de agregados + emulsão

Ensaios de envolvimento





> Determinação da percentagem de emulsão betuminosa/betume

Moldagem e cura de provetesEnsaios de imersão-compressãoASTM D 1074 e D1075 / normas Espanholas NLT 161 e 162)


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




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, a seco (Rseco ) e depois de imersão em água (Rim.água)

� Resistência conservada (Rim.água/Rsecox100)



Estudos realizados em Portugal>LNEC (Batista, F.)

� Formulação de misturas recicladas a frio

�Controlo de qualidade

�Características mecânicas da mistura

�Desempenho o Fadiga

o Deformação permanente

�Recomendações para a aplicação de reciclagem a frioo Projecto

o Planeamento da obra

o Execução

o Controlo de qualidade

Evolução com a cura

Reciclagem a frio in situ



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 mistura

Rotura da emulsão

Processo de cura das misturas fabricadas com emulsão

betuminosa

Processo de cura das misturas fabricadas com emulsão

betuminosa

(Caltrans Division of Maintenance, 2003 )

Cura das misturas





> Evolução do processo de cura das misturas

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63

Idade da camada (dias)

Teo

r em

águ

a (%

)

Locais ensaiados "in situ"

Evolução do teor em água da mistura

Mistura betuminosa reciclada a frio

IP2



Idade da camada reciclada

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


> Evolução do processo de cura das misturas

Evolução da altura dos tarolos extraídos

Mistura betuminosa reciclada a frio

IP2




> 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

Ensaios de carga com o deflectómetro de impacto



>Utiliza-se como ligante, uma espuma de betume(foamed bitumen)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)

Fabrico da mistura:

Temperatura ambiente

Compactação:

Temperatura ambiente

Reciclagem a frio/semi-quente in situcom espuma de betume



� 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

(Wirtgen, 2001)

Reciclagem a frio/semi-quente in situcom espuma de betume



Reciclagem a quente em central> Materiais utilizados:

�Misturas betuminosas recuperadas

o Misturas betuminosas fresadas

o Placas retiradas do pavimento, posteriormente britadas

o Materiais excedentários da produção

�Betume de pavimentação

�Agregados naturais e filer

�Eventuais aditivos



Parâmetros de identificação das misturas recuperadas

> Dimensão máxima das partículas do resíduo

> Dimensões das partículas do agregado (d/D)

> Conteúdo de matérias “estranhas”

> Conteúdo (%) de ligante betuminoso

> Características do ligante recuperado (Penetração ou

temperatura de amolecimento)

EN 13108-8 – Reclaimed Asphalt

Deve ser ainda indicada a proveniência dos materiais (obra, tipo de camada)



Reciclagem a quente em centralMOPTC – LABORATÓRIO NACIONAL DE ENGENHARIA CIVIL - PORTUGAL E 472 - 2006

D O C U M E N T A Ç Ã O N O R M A T I V A

E S P E C I F I C A Ç Ã O L N E C

CDU ISSN CI/SfB

GUIA PARA A RECICLAGEM DE MISTURAS BETUMINOSAS A

QUENTE EM CENTRAL

Maio 2006

> Recomendações para o fabrico e aplicação de misturas betuminosas recicladas a quente em central

� Condições gerais de utilização

oManuseamento e armazenamento

oCentrais de fabrico

� Identificação das misturas betuminosas a reciclar

� Propriedades e requisitos mínimos

� Formulação das misturas

� Controlo de qualidade

Nova versão (2009) no prelo



Reciclagem a quente em centralCampo de aplicação e taxas máximas de incorporação de misturas betuminosas recuperadas no fabrico de misturas recicladas a quente

10% (2)Camadas de regularização/ligação e de base

MBR3


MBR2


10% (2)Camadas de desgaste

MBR1

Taxa máxima de incorporação(1)Campo de aplicaçãoClassificação das misturas betuminosas recuperadas)

(1) Admitem-se taxas de incorporação superiores, recorrendo eventualmente a produtos rejuvenescedores, desde que se demonstre o desempenho da mistura

(2) Taxa de incorporação é também condicionada pelo processo de fabrico pelos resultados do estudo de formulação da mistura e pelas características do ligante recuperado da mistura final

Nova versão (2009)E 472



Formulação de misturas recicladas a quente em central

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

Estimativa da % de betume final

Material fresado seleccionado



Reciclagem a quente em centralSelecção do tipo de betume “novo”

>Normas Europeias (por exemplo EN 13108-1“Bituminous Mixtures – Material specifications – Part 1: Asphalt Concrete”)

mistpenbapenbpena log)(loglog 21 +=+

21abab

mistab bTaTT +=

a e b são as percentagens de betume “velho” e de betume “novo” na mistura

ou



Reciclagem a quente em central

> Centrais contínuas� incorporação de 10% a 50% de material a reciclar

> Centrais descontínuas� incorporação de 10% a 30% ou até 70% de material a

reciclar, consoante a forma de adição do material

> Aspectos que condicionam a taxa de incorporação:

� Natureza e propriedades dos constituintes;

� Formulação da mistura;

� Central de fabrico




(adaptado de EAPA, trad. APORBET, 1998)

10 – 50%




(EAPA, trad. APORBET, 1998)

10 – 30%




(EAPA, trad. APORBET, 1998)

Até 70%



Reciclagem a a quente em central Estudos realizados em Portugal

>FCT-UC (Batista, A.)�Aplicação de diferentes métodos para a formulação de misturas recicladas a quente

�Desempenho de misturas recicladas a quente (taxas de incorporação de 20, 30 e 40%)

>LNEC / FCT-UC / UM (projecto REPARE)� Formulação e desempenho de misturas recicladas a quente

�Misturas com elevada taxa de incorporação (70%)



Projecto REPARE> Estudo laboratorial de misturas com elevada taxa de

incorporação•Dificuldade de obtenção de uma mistura de agregados cumprindo os fusos do CE

•Dificuldade de homogeneização da mistura final

2275

2300

2325

2350

2375

2400

2425

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Pb (%)

ρb

(kg/

m3)

1.0

3.0

5.0

7.0

9.0

11.0

13.0

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Pb (%)

Vv

(%)

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Pb (%)

S

•Temperatura de aquecimento da mistura recuperada com betume envelhecido?

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Pb (%)

F (m

m)

12.0

13.0

14.0

15.0

16.0

17.0

18.0

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Pb (%)

VM

A (%

)



Projecto REPARE> Avaliação do desempenho de misturas com elevada taxa de

incorporação

Resistência à deformação permanente (EN 12697-22):•RDAIR = 0,6 mm (Média da profundidade de rodeira a 10 000 ciclos)•WTSAIR=0,02mm/103 ciclos (Taxa de deformação média)•PRDAIR=1,3% (Média da percentagem da profundidade de rodeira)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

1000

0

Nº de ciclos (RPM)

Pro

fund

idad

e de

rode

ira (

mm

)

Provete 1 Provete 2

Sensibilidade à água (EN 12697-12):•ITSR = 100%



Misturas semi-quentes e temperadasReciclagem em central> Fabrico de misturas “temperadas”

� a técnica baseia-se na redução “temporária” da viscosidade do betume por forma a obter-se:

o um bom revestimento dos agregados

o uma adequada trabalhabilidade da mistura

> Obtenção das características mecânicas finais logo após o arrefecimento

A temperaturas

inferiores às

misturas

betuminosas

a quente

(100 – 140ºC)



Misturas semi-quentes e temperadasReciclagem em central

> Fabrico de misturas “semi-quentes”

� Utilização de emulsões betuminosas ou espuma de betume

� Aquecimento dos agregados a temperaturas moderadas

> Obtenção das características mecânicas finais pouco depois da aplicação (cura?)

Fabrico da

mistura

betuminosa

a temperaturas de

(70 – 90ºC)



Reciclagem semi-quente em central trabalhos em curso /planeados em Portugal>UBI (Almeida, M., tese em curso)

�Valorização de resíduos na construção de pavimentos rodoviários numa perspectiva de desenvolvimento sustentado

o Utilização de obra de reciclagem semi-quente da EN 244 como caso de estudo

>LNEC / UBI / UM (projecto RESQUE, em apreciação)�Misturas temperadas e semi-quentes

�Caracterização do desempenho e sua relação com as características dos constituintes

�Comparação com misturas a quente



Projectos Europeus em curso no domínio da reciclagem (7º Programa Quadro EU)

•Constituição de base de dados acessível na internet contendo informações destinadas a facilitar a correcta re-utilização / reciclagem de materiais rodoviários e resíduos relacionados com a estrada.

•Manuais de boas práticas sobre técnicas para a reciclagem de materiais rodoviários e de resíduos relacionados com a estrada, na própria estrada.

DIsmantling and RECyclingTechniques for road MATerials –sharing knowledge and practices

http://direct-mat.fehrl.org/



Projectos Europeus em curso no domínio da reciclagem (7º Programa Quadro EU)

•Estratégias de remoção, caracterização e manuseamento das misturas recuperadas

•Aspectos ambientais

•Optimização do uso de misturas recicladas

•Aspectos tecnológicos

End of life strategies for asphalt road infrastructures

http://re-road.fehrl.org/



Obrigada pela atenção!

(EAPA, 2007)

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