Departamento de Engenharia Civil
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu – A Experiência Portuguesa
Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil – Especialização em Construção Urbana
Autor
Marco Filipe Simões Rodrigues
Orientador
Prof. Doutor Silvino Dias Capitão Instituto Superior Engenharia de Coimbra
Coimbra, dezembro, 2012
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu AGRADECIMENTOS
Marco Filipe Simões Rodrigues i
Agradecimentos
Durante a realização desta dissertação contei com o apoio de diversas pessoas e instituições,
às quais pretendo expressar publicamente os meus agradecimentos.
Primeiramente agradecer ao Prof. Doutor Silvino Dias Capitão, Professor do Departamento de
Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, pela orientação científica,
paciência, disponibilidade e amizade que me permitiu desenvolver e concluir este trabalho.
À empresa ASCENDI, pela disponibilidade de informação referente a algumas das suas obras
realizadas com misturas betuminosas com borracha.
Agradeço a todos os meus colegas e amigos pelo apoio dado.
Agradeço à Elza, pela amizade e companhia durante a elaboração desta dissertação.
Um agradecimento especial à Ângela, pelo carinho, apoio e compreensão.
Aos meus pais, pela paciência durante este período.
Marco Filipe Simões Rodrigues
Coimbra, 15 de dezembro de 2012
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu AGRADECIMENTOS
ii
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu RESUMO
Marco Filipe Simões Rodrigues iii
RESUMO
Atualmente, a rede rodoviária nacional estende-se ao longo de milhares de quilómetros por
todo o país. A construção de novas rodovias encontra-se estagnada e assim deverá continuar
durante os próximos anos devido às atuais condições económicas. A ação dos agentes
climáticos e o tráfego sobre as estradas causa a natural degradação do pavimento. Caso não
haja uma manutenção adequada, poderá ocorrer uma evolução acelerada das degradações.
Nesse caso há a necessidade de reabilitação do pavimento. Uma das soluções poderá ser, por
exemplo, a utilização de uma técnica antifendas ou o reforço com camadas de misturas
betuminosas com borracha.
As misturas betuminosas com borracha foram introduzidas em Portugal no final da década de
noventa. O seu emprego tem sido reduzido se comparado com as misturas betuminosas
convencionais. Estas misturas são utilizadas essencialmente em camadas de regularização e
de desgaste. A mistura betuminosa com borracha incorpora como ligante betume asfáltico ao
qual é adicionado granulado de borracha de pneu. A reutilização deste granulado permite que
se valorize e se dê um destino aos pneus fora de uso, os quais constituem um resíduo
potencialmente perigoso.
A presente dissertação reúne informação sobre as propriedades do betume borracha (BB) e
dos processos de obtenção do granulado de borracha e, ainda do fabrico do ligante com
borracha no processo por via húmida e por via seca. São também apresentadas algumas das
misturas produzidas com BB, bem como as suas principais características estruturais e
funcionais, de modo a analisar comparativamente as suas propriedades relativamente às
misturas betuminosas convencionais.
O processo de fabrico e colocação das misturas com BB em obra é também descrito, sendo
elaborado um levantamento das principais vantagens e desvantagens da utilização de misturas
betuminosas com borracha.
Além disso, apresenta-se um estudo económico realizado por outros autores que visa
comparar os custos de produção das misturas convencionais com as misturas com
betumeborracha, de modo a apreciar qual será a solução que apresentará a melhor relação
custo/beneficio.
Apresenta-se ainda uma breve descrição de algumas obras realizadas em território nacional,
incluindo uma súmula das principais características das misturas com BB empregues, de
modo a mostrar as características dos materiais aplicados e as condições típicas da sua
aplicação em Portugal.
Por fim, é efetuado um pequeno estudo comparativo do dimensionamento de camadas de
reforço betuminosas com betumeborracha, utilizando métodos empírico-mecanicistas, com e
sem a consideração da reflexão de fendas das camadas betuminosas existentes para a camada
de reforço. Conclui-se que, quando se considera a reflexão de fendas no dimensionamento, as
misturas com BB conduzem a uma espessura consideravelmente inferior, para a mesma vida
útil.
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu RESUMO
iv
Palavras-chave
Misturas betuminosas com borracha; formulação de misturas; avaliação de desempenho;
camadas de desgaste; camadas de ligação; características superficiais; reabilitação.
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ABSTRACT
Marco Filipe Simões Rodrigues v
ABSTRACT
Nowadays the national road network covers a length of several thousands of kilometres
throughout the country. The construction of new highways is now stagnated and will continue
to remain so over the next years due to the current economic crisis. The action of climate
agents together with traffic on the roads causes pavement distress. If proper maintenance is
not carried out, accelerated degradation can occur and pavements will need rehabilitation.
One of the available solutions can be the use of anti-reflective cracking techniques, for
instance, or the construction of pavement overlay with asphalt rubber mixes.
Asphalt rubber was introduced in Portugal at the end of the nineties. Its use has been
relatively weak when compared with the use of conventional asphalt mixtures. Asphalt rubber
has been used essentially on binder and wearing course layers. This binder is made of bitumen
to which granulated tire rubber is added. By reusing this granulated rubber allows for a
valorisation of discarded tires, which are a potentially dangerous waste, by giving them a new
destination.
This dissertation gathers relevant information regarding the properties of asphalt rubber, about
the production process of rubber granulate, as well as the combination of binder with rubber
by the wet process. Some of the types of asphalt rubber mixes are also presented, as well as
their main structural and functional characteristics, in order to compare their properties with
those of conventional bituminous mixtures.
The manufacture and laying processes of asphalt rubber on construction sites are also
described. In addition, a review of the main advantages and disadvantages of asphalt rubber is
also made.
Furthermore, an economic study carried out by other authors is also presented. It compares
the production costs of conventional asphalt with asphalt rubber, providing an understanding
of those techniques that have the best cost/benefit ratio.
A brief presentation of some construction sites carried out in the Portuguese territory is made,
including a summary of the main characteristics of asphalt rubber applied, in order to
emphasise the properties of the used materials together with the typical conditions of their use
in Portugal.
Finally, a brief parametric study is carried out regarding asphalt rubber overlay design, by
using mechanistic–empirical design methods, with and without taking into account reflective
cracking above old cracks in the underlying pavement surface. One can conclude that by
considering reflective cracking in mechanistic design, asphalt rubber mixes have a much
higher capability to resist reflective fatigue cracking, leading to a considerable reduction in
overlay thickness.
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ABSTRACT
vi
KEYWORDS
Asphalt rubber; mixture design; performance evaluation; surface course; binder course
surface characteristics; rehabilitation.
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ÍNDICE
Marco Filipe Simões Rodrigues vii
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO
1.1. Enquadramento ............................................................................................................... 1
1.2. Objetivos e Metodologia do Trabalho ............................................................................ 1
1.3. Estrutura da Dissertação ................................................................................................. 2
2. BETUME ASFÁLTICO COM INCORPORAÇÃO DE BORRACHA
2.1. Considerações Iniciais .................................................................................................... 5
2.2. Borracha Utilizada em Misturas Betuminosas ................................................................ 5
2.2.1. Processo de Trituração Mecânica............................................................................ 6
2.2.2. Processo Criogénico ................................................................................................ 7
2.2.3. Granulometria ......................................................................................................... 7
2.2.4. Caraterização Física da Borracha ............................................................................ 9
2.3. Ligantes Betuminosos com Borracha ........................................................................... 10
2.3.1. Betume Asfáltico ................................................................................................... 10
2.3.2. Reologia dos Betumes ........................................................................................... 12
2.3.3. Betumes Modificados ........................................................................................... 14
2.3.4. Caraterização de Betumes Convencionais e de Betumes com Borracha .............. 15
2.4. Processos de Incorporação da Borracha no Ligante ..................................................... 17
2.4.1. Processo por Via Húmida...................................................................................... 17
2.4.2. Processo por Via Seca ........................................................................................... 19
2.5. Considerações Finais .................................................................................................... 22
3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DAS MISTURAS BETUMINOSAS COM
BORRACHA
3.1. Considerações Iniciais .................................................................................................. 23
3.2. Características Gerais das Misturas Betuminosas ........................................................ 23
3.3. Formulação de Misturas Betuminosas com Borracha .................................................. 25
3.3.1. Generalidades ........................................................................................................ 25
3.3.2. Aspetos particulares da Formulação de Misturas Betuminosas com Borracha .... 26
3.4. Características de Desempenho Mecânico de Misturas Betuminosas .......................... 31
3.4.1. Módulos de Deformabilidade ................................................................................ 31
3.4.2. Resistência das Misturas Betuminosas à Deformação Permanente ...................... 33
3.4.3. Resistência à Fadiga .............................................................................................. 36
3.4.4. Sensibilidade à Água ............................................................................................. 39
3.5. Envelhecimento dos betumes ........................................................................................ 40
3.6. Características Funcionais ............................................................................................ 43
3.5.1.Geração de Ruído ................................................................................................... 43
3.5.2. Textura .................................................................................................................. 45
3.5.3. Atrito ..................................................................................................................... 46
3.7. Considerações Finais .................................................................................................... 48
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ÍNDICE
viii
4. FABRICO, PROCESSO CONSTRUTIVO E ANÁLISE COMPARATIVA
4.1. Considerações Iniciais .................................................................................................. 49
4.2. Fabrico de Misturas com Betume Borracha ................................................................. 49
4.2.1 Centrais de Misturas Betuminosas ........................................................................ 49
4.2.2. Produção do Betume-Borracha ............................................................................. 50
4.2.3. Betume-borracha Produzido em Portugal ............................................................. 52
4.3. Colocação e Aplicação em Obra de Misturas Betuminosas com Borracha ................. 54
4.3.1. Transporte ............................................................................................................. 54
4.3.2. Preparação da Superfície para Pavimentação ....................................................... 55
4.3.3. Colocação ............................................................................................................. 55
4.3.4. Compactação da Mistura ...................................................................................... 56
4.4. Utilização de Betume-Borracha como Técnica de Retardamento de Propagação de
Fendilhamento ........................................................................................................... 58
4.4.1. SAM - Stress Absorving Membrane .................................................................... 58
4.4.2. SAMI - Stress Absorving Membrane Interlayer ................................................... 59
4.5. Misturas Betuminosas com Borracha mais Usuais em Portugal .................................. 60
4.6. Reciclagem de Pavimentos com Adição de Betume-Borracha .................................... 60
4.7. Vantagens e Desvantagens das Misturas com Betume-Borracha ................................ 61
4.8. Betume-Borracha – Análise Custo/Beneficio .............................................................. 62
4.9. Considerações Finais .................................................................................................... 65
5. OBRAS REALIZADAS EM PORTUGAL COM MISTURAS BETUMINOSAS COM
BORRACHA E ESTUDO DO DIMENSIONAMENTO DO REFORÇO
5.1. Considerações Iniciais .................................................................................................. 67
5.2. IP4 - Comba de Rossas-Bragança ................................................................................ 67
5.2.1. Descrição Sumária da Obra .................................................................................. 67
5.2.2. Características dos Materiais Constituintes e da Mistura com BB ....................... 68
5.2.3. Aspetos Construtivos ............................................................................................ 70
5.3. A41/IC24 – Freixieiro/Alfena ...................................................................................... 71
5.3.1. Descrição Sumária da Obra .................................................................................. 71
5.3.2. Aspetos Construtivos ............................................................................................ 72
5.4. Linda-a-Velha/Estádio Nacional – A5 ......................................................................... 73
5.4.1. Descrição Sumária da Obra .................................................................................. 73
5.4.2. Características dos Materiais Constituintes e da Mistura com BB ....................... 74
5.4.3. Aspetos Construtivos ............................................................................................ 75
5.5. A16 – Nó CREL/Nó Alcabideche ................................................................................ 76
5.5.1. Descrição Sumária da Obra .................................................................................. 76
5.5.2. Características dos Materiais Constituintes e da Mistura com BB ....................... 76
5.5.3. Aspetos Construtivos ............................................................................................ 78
5.6. EN 370 (Avis) .............................................................................................................. 78
5.6.1. Descrição Sumária da Obra .................................................................................. 78
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ÍNDICE
Marco Filipe Simões Rodrigues ix
5.6.2. Características dos Materiais Constituintes e da Mistura com BB ....................... 79
5.6.3. Aspetos Construtivos ............................................................................................ 80
5.7. I.C. 32 – Casas Velhas/Palhais ..................................................................................... 80
5.7.1. Descrição Sumária da Obra ................................................................................... 80
5.7.2. Características dos Materiais Constituintes e da Mistura com BB ....................... 81
5.8. Metodologias de Dimensionamento de Reforço Utilizando Misturas com BB, com
e sem Consideração de Reflexão de Fendas ................................................................. 82
5.8.1. Método Empírico-Mecanicista Baseado nas Deflexões Reversíveis .................... 83
5.8.2. Método Empírico-Mecanicista que Considera a Reflexão de Fendas .................. 85
5.9. Estudo Comparativo de Dimensionamento do Reforço ............................................... 91
5.9.1. Situação de Projeto do IC24 .................................................................................. 92
5.9.2. Comparação com o Estudo Paramétrico ............................................................... 95
5.10. Considerações Finais .................................................................................................. 98
6. CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHOS FUTUROS
6.1. Conclusões Gerais ....................................................................................................... 101
6.2. Trabalhos Futuros ....................................................................................................... 103
6.3. Considerações Finais .................................................................................................. 104
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................... 105
ANEXOS ................................................................................................................................ 111
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ÍNDICE
x
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ÍNDICE DE FIGURAS
Marco Filipe Simões Rodrigues xi
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1. Granulado de borracha ......................................................................................... 6
Figura 2.2. Trituração mecânica ............................................................................................. 7
Figura 2.3. Etapas do processo criogénico .............................................................................. 8
Figura 2.4. Granulado de borracha obtido por trituração mecânica e pelo processo
criogénico ............................................................................................................ 9
Figura 2.5. Representação do modelo de Burger ................................................................... 13
Figura 2.6. Resposta do modelo de Burger quando solicitado por um carregamento com
tensão constante durante um determinado período de tempo .............................. 13
Figura 2.7. Diferentes componentes da deformação de misturas betuminosas e sua tradução
no modelo de Burger .......................................................................................... 14
Figura 2.8. Equipamento usado no ensaio RTFOT ............................................................... 17
Figura 2.9. Produção de misturas betuminosas com BB pelo processo húmido ..................... 18
Figura 2.10. Processo por via seca ........................................................................................ 21
Figura 3.1 Composição da mistura betuminosa com borracha............................................... 27
Figura 3.2. Fuso granulométrico da mistura de agregados e fíler da MBA ............................ 29
Figura 3.3. Fuso granulométrico da mistura de agregados e fíler da MBR ............................ 29
Figura 3.4. Fases da evolução da deformação permanente de misturas betuminosas ............. 34
Figura 3.5. Equipamento de ensaio wheel- tracking .............................................................. 35
Figura 3.6. Equipamento ensaios de flexão ........................................................................... 37
Figura 3.7 Leis da fadiga obtidas para as misturas MBR1 e MBR2 ...................................... 38
Figura 3.8. Evolução do processo de envelhecimento do betume .......................................... 41
Figura 3.9 Vida à fadiga das misturas em estudo .................................................................. 42
Figura 3.10. Variação do ruído ............................................................................................. 45
Figura 4.1. Central de produção de misturas betuminosas ..................................................... 50
Figura 4.2. Esquema de uma central de produção misturas betuminosas, com produção do
BB em obra. ....................................................................................................... 51
Figura 4.3. Equipamento utilizado pela empresa portuguesa Recipav na produção de BB..... 51
Figura 4.4. Produção em fábrica de BB ................................................................................ 53
Figura 4.5. Carregamento de um camião basculante numa central ........................................ 55
Figura 4.6. Pavimentadora convencional .............................................................................. 56
Figura 4.7. Exemplo de colocação e compactação de misturas betuminosas com borracha
em obra .............................................................................................................. 57
Figura 4.8 Constituição da SAM .......................................................................................... 58
Figura 4.9. Constituição da SAMI ........................................................................................ 59
Figura 5.1. Troço intervencionado ........................................................................................ 67
Figura 5.2. Curvas granulométricas das amostras de granulado de borracha utilizadas e
fuso especificado ............................................................................................... 69
Figura 5.3 Estrutura do pavimento antes e após a reabilitação .............................................. 71
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ÍNDICE DE FIGURAS
xii
Figura 5.4. Troço intervencionado ........................................................................................ 72
Figura 5.5. Alargamento do IC24 ......................................................................................... 72
Figura 5.6. Troço da A5 intervencionado ............................................................................. 74
Figura 5.7. Traçado da A16 .................................................................................................. 76
Figura 5.8. Troço a intervencionado na EN 370 .................................................................... 78
Figura 5.9. Granulometria da mistura de agregados e limites impostos pela CTE do projeto . 79
Figura 5.10. Espalhamento e compactação da mistura betuminosa ....................................... 80
Figura 5.11. Itinerário do troço do IC32 intervencionado...................................................... 81
Figura 5.12. Curva final da mistura de agregados ................................................................. 82
Figura 5.13. w-MAAT em função do w-fator ...................................................................... 86
Figura 5.14. w-fator em função da temperatura .................................................................... 87
Figura 5.15. Determinação do fator de ajustamento para o envelhecimento .......................... 87
Figura 5.16. Determinação do fator de correção para a temperatura, TAF ............................. 88
Figura 5.17. Fator de correção in-situ em função da percentagem de fendas ......................... 89
Figura 5.18 Organograma do método que considera a reflexão de fendas ............................. 91
Figura 5.19. Estruturas do pavimento consideradas no projeto ............................................. 93
Figura 5.20. Resultados do método....................................................................................... 95
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ÍNDICE DE QUADROS
Marco Filipe Simões Rodrigues xiii
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 2.1. Diferentes gamas de granulado de borracha ........................................................... 9
Quadro 2.2. Propriedades do betume com alta percentagem de borracha ................................ 17
Quadro 2.3. Especificação das misturas betuminosas de acordo com a tecnologia PlusRide .. 21
Quadro 3.1. Relações entre massas e/ou volumes dos constituintes duma mistura betuminosa
com borracha ......................................................................................................... 27
Quadro 3.2 Exemplos de fusos granulométricos utilizados em MBR-BMB e MBA-BMB .... 28
Quadro 3.3. Valores especificados para as propriedades Marshall obtidas sobre provetes
produzidos com BB. .............................................................................................. 30
Quadro 3.4. Módulos de deformabilidade e ângulos de fase de misturas com BB .................. 32
Quadro 3.5. Modulo de deformabilidade e ângulo de fase ....................................................... 32
Quadro 3.6. Módulos de deformabilidade das MBA-BMB e MBR-BMB .............................. 32
Quadro 3.7. Variação da deformação obtida para a mistura betuminosa convencional e para
a mistura com betume borracha ............................................................................. 35
Quadro 3.8. Resultados da velocidade de deformação ............................................................. 35
Quadro 3.9. MBR com BB utilizadas no estudo ...................................................................... 37
Quadro 3.10. Resultados do cálculo de ɛ6 ............................................................................... 38
Quadro 3.11. Resultados do cálculo de ɛ6 ............................................................................... 38
Quadro 3.12. Características das misturas avaliadas no estudo ............................................... 39
Quadro 3.13. Resultados da resistência conservada ................................................................. 39
Quadro 3.14. Características da mistura betuminosa em estudo .............................................. 41
Quadro 3.15. Módulos de deformabilidade .............................................................................. 42
Quadro 3.16. Velocidade de Deformação ................................................................................ 43
Quadro 3.17. Misturas utilizadas nas diferentes superfícies .................................................... 44
Quadro 3.18. Profundidade de textura superficial de camadas betuminosas com BB ............. 46
Quadro 3.19. Características típicas de resistência à derrapagem de misturas com BB .......... 47
Quadro 4.1. BB produzidos em Portugal .................................................................................. 54
Quadro 4.2. Principais características das misturas betuminosas descontínuas abertas e
rugosas ................................................................................................................... 60
Quadro 4.3. Custo dos materiais por tonelada para as hipóteses H1 e H2 ............................... 63
Quadro 4.4. Custo por tonelada do BBA e do betume convencional ....................................... 63
Quadro 4.5. Custo por tonelada das diferentes misturas consideradas ..................................... 64
Quadro 4.6. Quantidade de misturas betuminosas utilizadas na camada de desgaste, em
toneladas. ............................................................................................................... 65
Quadro 4.7 Custos Finais ......................................................................................................... 65
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ÍNDICE DE QUADROS
xiv
Quadro 5.1. Propriedades do betume base ................................................................................ 68
Quadro 5.2. Composição granulométrica da borracha de pneus ............................................... 68
Quadro 5.3. Especificações adotadas no IP4 ............................................................................ 69
Quadro 5.4 Fuso granulométrico da mistura de agregados ....................................................... 69
Quadro 5.5. Características físicas dos agregados .................................................................... 70
Quadro 5.6. Requisitos Marshall para as camadas de regularização e de desgaste .................. 70
Quadro 5.7. Formulação da mistura betuminosa ...................................................................... 70
Quadro 5.8. Estrutura do pavimento ......................................................................................... 72
Quadro 5.9. Fuso granulométrico do granulado de borracha .................................................... 75
Quadro 5.10. Granulometria da Borracha ................................................................................. 76
Quadro 5.11. Características do BB .......................................................................................... 77
Quadro 5.12. Fuso granulométrico dos agregados .................................................................... 77
Quadro 5.13. Características do betume convencional utilizado .............................................. 79
Quadro 5.14. Composição da mistura de agregados ................................................................. 81
Quadro 5.15. Fuso granulométrico da mistura de agregados e filer ......................................... 82
Quadro 5.16. Valores obtidos no estudo de Marshall. .............................................................. 82
Quadro 5.17. Coeficientes estatísticos aij e bij ......................................................................... 90
Quadro 5.18. Propriedades dos Pavimentos.............................................................................. 90
Quadro 5.19. Dados de tráfego e solicitações considerados para a solução de reforço ............ 91
Quadro 5.20. Estrutura e características mecânicas do pavimento a reforçar ........................... 92
Quadro 5.21. Verificação dos critérios de ruína ....................................................................... 93
Quadro 5.22. Temperaturas do ar consideradas para a localização em estudo ......................... 94
Quadro 5.23. Dados referentes ao pavimento a reabilitar ......................................................... 94
Quadro 5.24. Resultados para as diferentes percentagens de reflexão de fendas ..................... 95
Quadro 5.25. Características mecânicas das camadas de reforço ............................................. 96
Quadro 5.26. Extensões e vida útil restante das estruturas base A, B e C ................................ 96
Quadro 5.27. Extensões e número de eixos-padrão admissíveis .............................................. 97
Quadro 5.28. Resultados para o método que considera a reflexão de fendas ........................... 98
ANEXOS
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro A.1. Especificação dos requisitos/propriedades para os BBB ……………………..111
Quadro A.2. Especificação dos requisitos/propriedades para os BBM……………………..112
Quadro A.3. Especificação dos requisitos/propriedades para os BBA……………………...113
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ABREVIATURAS E SIMBOLOGIA
Marco Filipe Simões Rodrigues xv
ABREVIATURAS E SIMBOLOGIA
AAF – Fator de correção de envelhecimento
AASHTO - American Association of State Highway and Transportation Officials
ADOT – Arizona Department of Transportation
ARSPG - Asphalt-Rubber Standard Practice Guide
ASTM - American Society for Testing and Materials
BB – Betume Borracha
BBA - Betume borracha de alta percentagem de granulado de borracha
BBB - Betume borracha de baixa percentagem de granulado de borracha
BBM - Betume borracha de média percentagem de granulado de borracha
Bm – Baridade da mistura
BMB – Betume Modificado com Borracha
Btbr – Baridade máxima teórica
CAT - coeficiente de atrito transversal
CEN - Comité Europeu de Normalização
CREL - Circular Regional Exterior de Lisboa
CTB - Ciência e Tecnologia da Borracha
CTE – Cláusulas Técnicas Especiais
D - Dano
DA – Documento de Aplicação
DEB - Direção de estradas de Bragança
DP – Deformação permanente
ɛ - Extensão (Símbolo Genérico)
E – Modulo de deformabilidade (Símbolo Genérico)
EN – Estrada Nacional
EP – Estradas de Portugal
ɛVM – Extensão de Von Mises
FAF – Fator de correção in situ
FHWA – Federal Highway Administration
FWD - Falling Weight Deflectometer
GN –Gripe test number
IM – Instituto de Meteorologia
IP – Itinerário Principal
IPQ – Instituto Português da Qualidade
ISEC – Instituto Superior de Coimbra
ITS - Resistência à tração indireta
ITSR - Resistência Conservada
JAE – Junta Autónoma de Estradas
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil
m – massa (Símbolo Genérico)
MACOPAV - Manual de Conceção de Pavimentos
MBA – Misturas Betuminosas Abertas
Misturas Betuminosas com Incorporação de Borracha de Pneu ABREVIATURAS E SIMBOLOGIA
xvi
MBR – Misturas Betuminosas Rugosas
MMAT – Temperatura média mensal do ar
MTD – Profundidade média da textura superficial
n – Porosidade
NAEP – número equivalente de eixos-padrão
NAVP – número acumulado de passagens de veículos pesados
NP - Norma Portuguesa
NP EN – Norma Portuguesa traduzida das normas do CEN e adotadas pelo IPQ
PBB – Custo do Betume Borracha
PBC – Preço do betume convencional
pbri – percentagem de borracha na mistura
PC – Percentagem de reflexão de fendas
Pe – Pressão de contato
PTV – Pendulum test value
RE – Recuperação elástica
rpm – Rotações por minuto
RTFOT - Rolling thin film oven test
SAM – Stress Absorving Membrane
SAMI - Stress Absorving Membrane Interlayer
SCRIM - Sideway-force Coefficient Routine Investigation Machine
T – Temperatura (Símbolo Genérico)
t – Tempo (Símbolo Genérico)
TAF – Fator de correção para a temperatura
tb – Teor em betume
TMDAp – Tráfego Médio Diário Anual de veículos no ano de abertura
Tmin – Temperatura mínima do ar
Tr – Custo de transformação
TVB – Percentagem volumétrica de betume
v – volume (Símbolo Genérico)
vbr – Percentagem volumétrica de borracha
vbr – volume de borracha
VMA – Volume de vazios do esqueleto de agregado
vv – volume de vazios
η – Viscosidade (Símbolo Genérico)
ρ – Massa volúmica (Símbolo Genérico)
σ – Tensão (Símbolo Genérico)
ϕ - Ângulo de fase
ω – Velocidade angular
CAPíTULO 1
Marco Filipe Simões Rodrigues 1
1. INTRODUÇÃO
1.1. Enquadramento
Desde há vários séculos que a estrada é uma estrutura que desempenha um papel importante
na circulação de pessoas e mercadorias. A necessidade de tornar estas estruturas mais seguras
e confortáveis levou a que ocorresse uma evolução dos métodos construtivos e dos materiais
utilizados na sua construção.
A rede rodoviária nacional evoluiu muito rapidamente desde a década de 80, sendo
principalmente constituída por pavimentos flexíveis. Atualmente, devido à situação
económica do país, e depois de durante os últimos anos se ter verificado um aumento da
construção de novas rodovias em perfil de autoestrada, verifica-se a ocorrência de uma
estagnação do setor.
As camadas superficiais dos pavimentos flexíveis são habitualmente constituídas por misturas
betuminosas ditas tradicionais. A necessidade de produzir estradas com maior capacidade
estrutural e melhores características funcionais facilitou o desenvolvimento de novos
materiais de pavimentação. Um desses novos materiais é o betume-borracha (BB) que,
embora seja bastante conhecido e desenvolvido nos Estados Unidos da América, só por volta
de 1999 foi aplicado em obras em Portugal.
De referir que este ligante melhorado é constituído principalmente por dois materiais. O
betume asfáltico e a borracha de pneus em fim de vida. A incorporação da borracha de pneu
(granulado) no betume permite a reutilização daquele material, o qual doutra forma teria os
aterros como destino, onde seriam armazenados, causando poluição ambiental se não
houvesse as precauções necessárias. Assim, a reutilização dos pneus constitui uma clara
vantagem ambiental e, ao mesmo tempo, permite cumprir a lei nacional que exige o correto
tratamento dos resíduos.
O BB tem sido utilizado principalmente nas misturas que constituem novas camadas para
pavimentos construídos de raiz e também em reabilitação de pavimentos.
1.2. Objetivos e Metodologia do Trabalho
Esta dissertação tem como objetivo o estudo de misturas betuminosas com BB. Após um
período relativamente longo de utilização daquele tipo de misturas betuminosas em Portugal,
afigura-se útil compilar informação dispersa, de modo a permitir descrever as circunstâncias
técnicas típicas em que têm sido utilizadas as misturas com BB nas diversas obras realizadas.
A síntese de informação que se pretende para o presente trabalho, inclui aspetos relacionados
com as composições típicas utilizadas, o tipo de camadas construídas, o processo de fabrico e
colocação, bem como o estado de conservação dos pavimentos antes da utilização de misturas
betuminosas com BB.
Numa parte significativa do documento, a metodologia de trabalho seguida consistiu numa
análise da bibliografia, de modo a possibilitar um levantamento dos processos de produção de
granulado de borracha de pneu e uma comparação das diferentes tecnologias de incorporação
da borracha na mistura. Além disso, aquela análise permitiu ainda uma apresentação das
Introdução, Objetivos e Estrutura da Dissertação
2
composições típicas das misturas com BB, das suas propriedades mecânicas e das
características funcionais das camadas superficiais construídas com aquele tipo de materiais.
A metodologia utilizada para descrever as circunstâncias de utilização de misturas
betuminosas com BB em Portugal consistiu na recolha de dados junto de concessionárias da
rede rodoviária, empreiteiros e fornecedores de granulado de borracha. A descrição da
situação Portuguesa, é feita através da apresentação sumária de algumas obras que ilustram a
experiência de utilização de misturas com BB no nosso país.
Finalmente, para complementar as apreciações realizadas, e tendo por base uma das obras
cujos dados de projeto foram disponibilizados, faz-se um estudo paramétrico relativo ao
dimensionamento de camadas de reforço de pavimentos com recurso a misturas betuminosas
com BB. Por um lado, utiliza-se uma metodologia empírico-mecanicista convencional e, por
outro lado, aplica-se um método que considera no processo a reflexão de fendas do pavimento
a reabilitar para a nova camada.
1.3. Estrutura da Dissertação
De forma a alcançar os objetivos anteriormente referidos, esta dissertação é formada por seis
capítulos.
No Capítulo 1 é feito o enquadramento e justificação do tema desenvolvido na dissertação e
apresentam-se os objetivos e a metodologia utilizada no trabalho e a organização do mesmo.
No Capítulo 2 realiza-se uma descrição dos materiais utilizados nas misturas betuminosas
com borracha. Descrevem-se os processos de obtenção do granulado de borracha e algumas
características geométricas e físicas deste material. De igual forma, são apresentadas a
propriedades típicas do betume utilizado neste tipo de misturas e, por fim, são descritos os
dois processos de incorporação do granulado de borracha na mistura.
No Capítulo 3 procede-se a uma descrição das características técnicas das misturas com BB,
referindo-se aspetos referentes à formulação e composição das misturas. Analisam-se também
algumas das suas propriedades mecânicas e sintetizam-se as características funcionais das
superfícies dos pavimentos que resultam da aplicação de misturas com BB.
No Capítulo 4 são abordadas as técnicas de fabrico e colocação em obra de misturas com BB
na construção de camadas de pavimentos. Neste capítulo são ainda expostas algumas técnicas
que utilizam BB para retardar a propagação do fendilhamento dos pavimentos para as
camadas de reforço construídas sobre eles. Apresenta-se ainda uma breve análise das
vantagens e desvantagens das misturas betuminosas com BB face às convencionais, incluindo
informações sobre uma análise económica da utilização deste tipo de misturas nas rodovias
nacionais realizada por outros autores.
No Capítulo 5 é feita a descrição de algumas obras representativas, realizadas em Portugal,
que recorreram a misturas betuminosas com BB. Na segunda parte do capítulo é ainda
elaborado, para uma das obras cujos dados foram disponibilizados, um estudo sobre o
dimensionamento empírico-mecanicista do reforço de pavimentos utilizando misturas com
BB. A apreciação que se faz inclui a metodologia habitual de dimensionamento e uma
Introdução, Objetivos e Estrutura da Dissertação CAPÍTULO 1
Marco Filipe Simões Rodrigues 3
alternativa na qual se considera a reflexão (propagação) de fendas do pavimento a reforçar
para a camada de reforço.
No Capítulo 6 é realizada uma síntese do trabalho elaborado e são apresentadas as suas
principais conclusões. Expõem-se também as sugestões para trabalhos futuros.
Introdução, Objetivos e Estrutura da Dissertação
4
CAPÍTULO 2
Marco Filipe Simões Rodrigues 5
2. BETUME ASFÁLTICO COM INCORPORAÇÃO DE BORRACHA
2.1. Considerações Iniciais
No presente capítulo faz-se uma descrição dos materiais usados no fabrico de misturas
betuminosas com BB aplicadas em pavimentos rodoviários. O conhecimento das
características dos materiais constituintes é importante na medida em que as propriedades das
misturas dependem de uma boa combinação dos diferentes componentes, permitindo obter
melhores desempenhos ao nível estrutural, de segurança e de conforto para os utilizadores dos
pavimentos.
No presente, a gestão de resíduos, como os pneus em fim de vida, é um problema ainda sem
solução aceitável. Por isso, procuraram-se soluções para valorizar e tratar aquele tipo de
resíduos. O BB é uma forma de recuperar pneus em fim de vida e permitir que estes tenham
novamente utilidade. Os pneus são utilizados para produzir granulado de borracha, o qual é
incorporado no processo de fabrico de misturas betuminosas. Para se produzir o granulado de
borracha pode recorrer-se à trituração mecânica ou a um processo designado por criogénico.
Na produção de misturas betuminosas com borracha existem dois processos: o processo
húmido e o processo seco, os quais são também apresentados.
2.2. Borracha Utilizada em Misturas Betuminosas
A borracha utilizada para incorporação nas misturas betuminosas é obtida através da
reciclagem de pneus usados.
Desde a sua origem no século XIX até aos tempos atuais, o pneu sofreu uma evolução
tecnológica considerável. Charles Goodyear descobriu acidentalmente, ao deixar cair enxofre
sobre uma amostra de borracha que estava a ser aquecida, que esta ganhava mais elasticidade
e resistência às variações de temperatura em qualquer tipo de ambiente quando se adicionava
enxofre. Estava assim dado o primeiro passo na criação do processo de vulcanização, o qual é
usado ainda hoje na produção de pneus.
Atualmente, os pneus são constituídos por vários materiais: borracha natural, borracha
sintética, fibras orgânicas, arames de aço, polímeros, elastómeros termoplásticos e carbono
(Dias, 2011).
O uso crescente de pneus em larga escala, quer pela indústria dos transportes rodoviários de
mercadorias, quer pelos transportes coletivos e particulares de pessoas, resultante do
desenvolvimento económico dos países durante os séculos XX e XXI, criou um problema
ambiental pela geração de um grande volume de resíduos, e um desperdício de recursos
decorrente da não valorização dos pneus.
Nessa medida, em Portugal foi criada legislação (Decreto-Lei n.º 111/2001, de 6 de Abril,
posteriormente alterado pelo Decreto-Lei 43/2004, de 2 de Março) que define princípios e
normas para a gestão de pneus usados. A legislação estabelece regras que permitem a gestão
correta dos pneus, entre as quais se destacam a prevenção da geração deste tipo de resíduos, a
recauchutagem dos pneus usados e a reciclagem dos mesmos.
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha
6
Uma solução viável e já estabelecida em Portugal há mais de uma década é a reciclagem da
borracha de pneus usados para o fabrico de materiais de pavimentação rodoviária. A
reciclagem consiste na fragmentação dos pneus (Figura 2.1), o que origina um granulado de
borracha, sendo este posteriormente incorporado em misturas betuminosas. Existem dois
processos de incorporação do granulado de borracha nas misturas betuminosas, o processo por
via húmida e o processo por via seca, os quais serão descritos no subcapítulo 2.4.
Figura 2.1. Granulado de borracha (Vicente, 2006)
Os processos de reciclagem de pneus usados para obtenção do granulado de borracha são a
trituração mecânica à temperatura ambiente e o processo criogénico.
2.2.1. Processo de Trituração Mecânica
A trituração mecânica à temperatura ambiente inicia-se com a limpeza dos pneus, seguindo-se
o seu transporte até ao triturador preliminar que se encontra à temperatura ambiente, tal como
se ilustra na Figura 2.2. Numa fase inicial procede-se à fragmentação dos pneus em tamanhos
com cerca de 50 mm.
Posteriormente, o granulado é transportado para um segundo equipamento onde ocorre uma
nova trituração da borracha que a reduz a tamanhos inferiores a 10 mm.
A trituração é realizada com o recurso a moinhos com lâminas fixas e móveis cuja função é
reduzir ao longo do processo a dimensão da borracha de pneu.
Durante esta fase inicia-se o processo de separação da borracha de outros componentes como
o aço (através de separação magnética) e as fibras. Estes materiais são reconduzidos para
comercialização e venda a empresas que os possam reciclar e valorizar.
A dimensão do granulado de borracha (cerca de 10 mm) não é adequada para
comercialização, pelo que se procede a triturações adicionais até se obterem dimensões mais
pequenas. Para terminar o processo, faz-se a classificação granulométrica da borracha em
dimensões normalizadas e efetua-se a embalagem do granulado.
Das principais vantagens da produção da borracha pelo processo mecânico destacam-se a
facilidade de encontrar no mercado equipamentos de produção e com um custo de aquisição
baixo e a necessidade de mão-de-obra relativamente pouco qualificada. A principal
desvantagem é o elevado custo energético para se produzirem fragmentos de borracha com
dimensões inferiores a 0,25 mm (Reschner, 2006).
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha CAPÍTULO 2
Marco Filipe Simões Rodrigues 7
Figura 2.2. Trituração mecânica (adaptado de Reschner, 2006)
2.2.2. Processo Criogénico
O processo criogénico, ilustrado na Figura 2.3, inicia-se com a trituração mecânica dos pneus
num granulador preliminar, onde se obtém uma redução preliminar dos pneus em tamanhos
de aproximadamente 10 a 15 mm. O granulado é armazenado temporariamente depois da
trituração mecânica. Os fragmentos resultantes seguem para o túnel criogénico onde o
material é congelado a temperaturas extremamente baixas (entre 87 e 198 °C negativos) com
recurso a azoto líquido, cujo objetivo é atingir a temperatura de transição vítrea de todos os
constituintes dos polímeros da borracha, tornando-os frágeis. Após o processo de
congelamento, os fragmentos de pneus são transportados para os moinhos de martelos,
submetidos a forças de alto impacto calibradas consoante a granulometria que se pretenda
para a borracha. Daí resultam grânulos com morfologia do tipo cuboide, faces lisas e pouco
porosos. Por fim, a borracha é seca e embalada consoante a sua granulometria (Recipneu,
2012).
Este processo tem a vantagem de possibilitar o controlo da forma e do tamanho do granulado
de borracha e a produção de granulometrias finas de uma forma rápida. O custo do azoto
líquido e da energia necessária para se realizar o processo de congelação são os principais
inconvenientes deste (Fontes, 2009).
2.2.3. Granulometria
A granulometria da borracha é a característica que mais influencia as propriedades do BB. No
entanto, a superfície específica, a quantidade de contaminantes, o processo de obtenção e a
composição química da borracha são outros fatores que podem influenciar o comportamento
do BB.
As partículas grossas de borracha permitem aumentar a viscosidade da mistura com BB, mas
ao mesmo tempo requerem maior tempo de interação relativamente às partículas mais finas.
(Caltrans, 2005).
A-Tamanhos com cerca de 50 mm
B-Tamanhos com cerca de 10 mm
C-Separação dos componentes dos pneus
D-Redução das dimensões do granulado
E-Embalagem do granulado
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha
8
Figura 2.3. Etapas do processo criogénico (adaptado de Dias, 2011)
As borrachas com granulometria mais fina necessitam de temperaturas e tempos de interação
inferiores às borrachas de granulometrias mais grossas, uma vez que estas partículas têm
maior área superficial.
A existência de contaminantes tais como metais, fibras e água podem influenciar o
comportamento da mistura. A presença de água na mistura pode provocar espuma durante a
mistura com o betume, sendo necessário o controlo do teor em água (deve ser inferior a 1%)
de maneira a evitar este fenómeno (Hicks et al, 2000).
A composição da borracha utilizada é importante para as características da mistura
betuminosa com BB. Verifica-se que quanto maior for a quantidade de borracha natural na
composição dos pneus, melhores serão as características da mistura. Quanto menor a massa
específica da borracha, melhores serão as propriedades do BB (Fontes, 2009).
Em Portugal, os fornecedores de borracha comercializam diversas gamas de granulado de
borracha, as quais são apresentadas no Quadro 2.1. A Figura 2.4 mostra o granulado de
borracha de pneu obtido por trituração mecânica e pelo processo criogénico.
Transporte para o túnel
criogénico
Granulador Preliminar Armazenagem do granulado
Secagem da borracha
Embalagem da borracha
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha CAPÍTULO 2
Marco Filipe Simões Rodrigues 9
Quadro 2.1. Diferentes gamas de granulado de borracha (Recipneu, 2011; Biosafe, 2012)
Granulometrias Standard Biosafe
Trituração Mecânica (mm)
0,0-0,8
0,8-2,5
2,5-4,0
4,0-7,0
7,0-9,5
Figura 2.4. Granulado de borracha obtido por trituração mecânica (à esquerda) e pelo
processo criogénico (à direita) (Dias, 2011)
2.2.4. Caraterização Física da Borracha
Através de ensaios mecânicos podem determinar-se certas propriedades físicas do granulado
de borracha. A caraterização física das amostras de borracha pode ser determinada pelos
seguintes ensaios:
Dureza;
Ensaio realizado conforme a norma NP ISO 7619, que permite obter a classificação da
dureza do material (Dias, 2011);
Resistência à abrasão;
Ensaio realizado segundo a NP ISO 4649. Permite medir o maior ou menor grau de
resistência da borracha à degradação provocada pelos diversos materiais com os quais
se encontra em contacto (CTB, 2011);
Massa específica;
O referido ensaio permite determinar a massa específica da borracha de acordo com a
norma NP ISO 2781 (Dias, 2011);
Resistência ao rasgamento;
O ensaio de resistência ao rasgamento permite medir a força necessária para rasgar
totalmente um provete de borracha, conforme o procedimento descrito na NP ISO 34-
1 (Dias, 2011);
Recipneu
Processo Criogénico Dimensão Nominal (mm)
DC-8000 < 0,18
DC-3080 0,18 – 0,60
DC-1430 0,60 – 1,40
DC-1014 1,00 – 2,00
DC-0814 1,00 – 2,40
DC-0410 2,00 – 4,75
DC-0308 2,40 – 6,30
DC-OV ≥ 6,30
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha
10
Tensão-deformação em tração;
O ensaio de tensão-deformação em tração é realizado segundo a norma NP ISO 37,
tendo como objetivo medir os valores da tensão de cedência, tensão de rotura e
alongamento na rutura, através do estiramento de um provete em forma de halteres
(Dias, 2011).
Deformação residual após compressão;
Ensaio cujo procedimento é descrito segundo a norma NP ISO 815. Permite
determinar a deformação residual após compressão (Dias, 2011).
2.3. Ligantes Betuminosos com Borracha
2.3.1. Betume Asfáltico
Existem vários materiais betuminosos que podem ser usados como ligantes na construção
rodoviária. No entanto, os ligantes mais utilizados são os resíduos derivados do processo de
destilação do petróleo bruto em refinarias, conhecidos por betumes asfálticos. Nalguns pontos
do globo são ainda utilizados outros ligantes hidrocarbonados, tais como o asfalto e o
alcatrão, não utilizados em Portugal.
- Produção de Betume Asfáltico
O betume asfáltico é um dos materiais mais utilizados atualmente nas obras de pavimentação.
O petróleo bruto pode ser encontrado em depósitos naturais localizados abaixo da crosta
terrestre ou do fundo dos oceanos. Formou-se devido à ação da natureza, que transformou o
material orgânico de restos de animais e plantas, depositados ao longo de milhões de anos no
fundo dos oceanos. A sobreposição de materiais sedimentares sobre a matéria orgânica
aumentou a pressão e a temperatura que transformaram, por reações termoquímicas, os
depósitos orgânicos em petróleo (Mothé, 2009).
A quantidade de betume contida no petróleo bruto é variável, dependendo da sua densidade e
constituição.
Segundo Amaral (2000), o processo de refinação mais utilizado é a destilação direta ou
fracionada.
O processo de destilação direta realiza-se em duas etapas e produz uma separação seletiva dos
diferentes componentes do petróleo, consoante o ponto de ebulição de cada um dos seus
constituintes (Recasens, 1994).
Após o aquecimento do petróleo bruto a uma temperatura entre 300 e 350 °C num forno, o
material, composto por uma mistura de líquido e de vapor é encaminhado para a coluna de
arrefecimento que se encontra à pressão atmosférica. A parte líquida, constituída pelo crude
apresenta um ponto de ebulição mais elevado que o vapor. O vapor sobe ao longo da coluna,
que contém tabuleiros horizontais perfurados no seu interior (espaçados em determinados
intervalos). Quando a fração atinge o tabuleiro que se encontra a uma temperatura inferior à
sua própria temperatura de ebulição, passa ao estado liquido e é drenado através de um
sistema de tubagens.
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha CAPÍTULO 2
Marco Filipe Simões Rodrigues 11
A condensação dos vapores produz as frações de éter, gasolina, querosene, gasóleos, óleos
lubrificantes e resíduos asfálticos. As frações mais pesadas do petróleo bruto são extraídas no
fundo da torre sobe a forma de resíduo designado por resíduo bruto ou primeiro resíduo.
Posteriormente o primeiro resíduo é aquecido num forno que se encontra a uma temperatura
entre 350 °C e 400 °C e é encaminhado para uma coluna onde existe pressão negativa (varia
entre 10 e 100 mm de mercúrio). O uso de pressões negativas causa a separação física dos
constituintes do primeiro resíduo sem os degradar termicamente, formando-se assim o
segundo resíduo usado para o fabrico dos diferentes betumes asfálticos (Capitão, 1996).
- Constituição do Betume Convencional
O betume é um material aglutinante que apresenta qualidades adesivas e tom preto. A sua
consistência varia consoante a temperatura, tornando-se um material mole quando aquecido e
endurece quando arrefecido. A sua composição não é sempre igual e depende de fatores como
a origem do petróleo bruto e os tratamentos a que é sujeito até se obter o produto final.
A estrutura interna do betume depende da constituição química dos tipos de moléculas nele
presente. O betume é uma mistura química complexa, composto por hidrocarbonetos
saturados de peso molecular elevado. Contém carbono (82-88%), hidrogénio (8-11%),
enxofre (0-6%), oxigénio (0-1,5%) e azoto (0-1%). Na sua estrutura estão presentes metais em
pequenas quantidades, como por exemplo, o vanádio, o níquel, o ferro, o magnésio e o cálcio
(Capitão, 1996).
De acordo com Recasens (1994), do ponto de vista físico, os betumes asfálticos formam um
sistema coloidal, o que condiciona as suas características reológicas. No sistema coloidal a
fase dispersa consiste numa dispersão de micelas de maior peso molecular (asfaltenos)
dispersos num meio constituído por componentes de menor peso molecular (maltenos).
Quanto à composição química é possível separar o betume em dois grandes grupos: os
asfaltenos e os maltenos. Os maltenos podem ser divididos em 3 subgrupos: saturados,
aromáticos e resinas.
Os asfaltenos encontram-se em quantidades que podem variar entre 5 e 25% do betume
asfáltico. Apresentam cor preta ou castanha, são sólidos amorfos, contêm carbono e
hidrogénio e em menor percentagem azoto, enxofre e oxigénio. Caracterizam-se por serem
materiais aromáticos altamente polarizados e terem peso molecular relativamente elevado. A
quantidade de asfaltenos influencia a reologia dos betumes.
As resinas são solúveis em heptano normal e têm uma composição semelhante ao asfaltenos,
apresentam um tom castanho-escuro e são muito polarizados.
Os aromáticos são líquidos viscosos que apresentam um tom castanho-escuro, estão presentes
no betume em quantidades que rondam os 40 a 65%. Contêm os componentes aromáticos
nafténicos e são os constituintes do betume com menor peso molecular.
Os saturados constituem cerca de 5 a 20% do betume, são viscosos, não polarizados de cor
creme ou branca. Caracterizam-se por ser solúveis em heptano normal e serem constituídos
por hidrocarbonetos alifáticos (Shell, 2003).
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha
12
Segundo Shell (2003), com base em experiências em que se misturam em diferentes
proporções frações de asfaltenos, saturados, aromáticos e resinas, pode verificar-se que a
constituição do betume influencia de facto a sua reologia. Nas suas experiencias, ao manterem
constante a concentração de asfaltenos e fazendo variar a percentagem das outras três frações,
verificaram que, mantendo constante a quantidade de resinas e aromáticos e aumentando a de
saturados, observa-se o amolecimento do betume. Ao invés, o aumento da concentração de
resinas endurece o betume. Pode afirmar-se que as propriedades reológicas do betume
dependem fortemente da percentagem de asfaltenos que o betume contém.
2.3.2. Reologia dos Betumes
A reologia do betume permite o estudo da sua deformação quando se encontra no estado
sólido ou semissólido, e do seu escoamento quando está no estado líquido. Na reologia são
consideradas propriedades como a elasticidade, a plasticidade e a viscosidade. O betume é um
material viscoelástico que conforme a sua temperatura e tempo de carregamento pode
apresentar um comportamento mais próximo dos materiais elásticos, ou dos materiais
viscosos, ou uma combinação entre estes dois comportamentos (Shell, 2003).
As propriedades do betume podem influenciar o seu desempenho na fase de produção das
misturas, durante a compactação e ao longo do período de serviço. Determinadas
propriedades reológicas podem ser atingidas através da alteração da composição química do
betume, recorrendo a aditivos, ou à sua modificação através de reações químicas com agentes
modificadores (Lu et al.,1999).
O comportamento do betume depende muito da temperatura a que se encontra. A altas
temperaturas o betume comporta-se como um fluido viscoso, apresentando a baixas
temperaturas um comportamento elástico. Quando o betume está em serviço, como material
ligante nas misturas betuminosas na pavimentação de rodovias, as temperaturas do pavimento
nem são muito elevadas nem muito baixas. Neste caso o betume apresenta frequentemente um
comportamento viscoelástico (Fontes, 2009).
Aplicando uma carga constante, durante um determinado intervalo de tempo, a um provete
cujo material apresenta um comportamento viscoelástico, verifica-se que no instante inicial,
quando se aplica a carga, ocorre uma deformação instantânea, a qual é recuperável e
independente do tempo. Para a mesma carga, ao longo do tempo a deformação do provete
aumenta gradualmente, ou seja, a deformação depende do período de tempo em que a carga é
aplicada e da velocidade com que é aplicada. No momento em que a carga é interrompida,
uma parcela da deformação elástica sofrida é de imediato recuperada, ocorrendo ainda uma
recuperação adicional de deformação ao longo do tempo, após a retirada da carga
(deformação reversível retardada). No entanto, a deformação a que o provete foi sujeito pela
carga não é totalmente recuperada, causando uma pequena deformação permanente.
A sucessiva passagem de veículos num determinado ponto do pavimento leva à repetição dum
efeito nos materiais betuminosos idêntico ao que foi descrito no parágrafo anterior. A
repetição desse efeito provoca acumulação de deformações permanentes no pavimento,
originando a formação de rodeiras.
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha CAPÍTULO 2
Marco Filipe Simões Rodrigues 13
O tipo de comportamento acima referido pode ser traduzido, aproximadamente, recorrendo a
modelos físicos ideais resultantes da associação de outros modelos mais simples, como o
modelo elástico e viscoso (Capitão, 2003).
O modelo de Burger, representado na Figura 2.5, é admitido como o que melhor caracteriza e
descreve satisfatoriamente o comportamento dos betumes (Figuras 2.6 e 2.7), pois associa os
elementos elásticos, viscoso e viscoelástico (Amaral, 2000).
Figura 2.5. Representação do modelo de Burger (Gardete, 2006)
Figura 2.6. Resposta do modelo de Burger quando solicitado por um carregamento com
tensão constante durante um determinado período de tempo (Gardete, 2006)
A extensão do modelo de Burger, resulta de uma tensão constante (σ0) que atua durante o
carregamento (t0≤t≤t1), sendo traduzida pela equação (2.1):
( )
[ ( ⁄ ) ( )] (2.1)
A extensão total (ɛ) resulta da soma de três parcelas que traduzem cada uma, respetivamente,
a extensão elástica instantânea (função de EM), a extensão viscosa (função de ηM) e a extensão
elástica com atraso (função de EM e ηk).
E – Módulo de deformabilidade
η – Coeficiente de viscosidade
σ – Tensão aplicada
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha
14
No instante t> t1 há uma recuperação da extensão pela mistura betuminosa. A extensão na
descarga é obtida pela equação (2.2):
( )
( ( ))
[ ( ⁄ ) ( )] (2.2)
A extensão permanente é dada pela expressão (2.3):
Para t→∞:
( ) (2.3)
Por cada carregamento será originada uma parcela de extensão permanente. A deformação
permanente em misturas betuminosas é resultado da acumulação deste tipo de extensões de
origem viscosa.
Figura 2.7. Diferentes componentes da deformação de misturas betuminosas e sua tradução no
modelo de Burger (Gardete, 2006)
2.3.3. Betumes Modificados
Como refere Simões (2008), o nível de exigência com que os novos projetos de pavimentação
rodoviária se deparam sobe todos os anos. Os cuidados ao pensar uma infraestrutura
rodoviária durante a fase de dimensionamento, construção e manutenção devem assegurar a
sua capacidade para suportar as ações provenientes quer do tráfego, quer dos agentes
climáticos, devendo garantir a segurança e o conforto para os seus utilizadores.
No entanto, há situações em que as ações que atuam sobre o pavimento são mais severas.
Nestes casos é necessário pensar os pavimentos para que apresentem melhores desempenhos.
Uma solução viável para ultrapassar este tipo de situações é o uso de betumes modificados.
Os betumes modificados resultam de ligantes betuminosos, em que as propriedades reológicas
do betume base são alteradas ao longo do processo de fabrico, sendo para o efeito utilizados
um ou mais agentes modificadores (agentes químicos). Os agentes modificadores mais
utilizados são: a borracha, os plastómetros, as fibras orgânicas, as resinas, os elastómeros e o
enxofre (Shell, 2003).
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha CAPÍTULO 2
Marco Filipe Simões Rodrigues 15
- Betume-Borracha
O BB é um betume cuja reologia é alterada com a incorporação de granulado de borracha,
resultante maioritariamente da reciclagem de pneus usados.
O propósito da modificação do betume através da incorporação da borracha de pneus
reciclados está relacionado com a melhoria das características mecânicas do ligante: o
aumento da flexibilidade e da elasticidade; a melhoria do comportamento e resistência à
fadiga, assim como, do comportamento à deformação permanente; a menor suscetibilidade
térmica a altas temperaturas; o incremento da adesividade agregado-ligante, bem como da
coesão interna e da resistência ao envelhecimento (Vicente, 2006).
O recurso ao betume-borracha tem ocorrido mais frequentemente para o fabrico de misturas
betuminosas, como por exemplo, misturas abertas e descontínuas rugosas.
Os betumes modificados com borracha podem ser de três tipos (EP, 2012):
BBB - Betume borracha de baixa percentagem de granulado de borracha (percentagem de
granulado de borracha igual ou inferior a 8 %, em relação à massa total de ligante);
BBM - Betume borracha de média percentagem de granulado de borracha (percentagem
de granulado de borracha entre 10 e 14 %, em relação à massa total de ligante);
BBA - Betume borracha de alta percentagem de granulado de borracha (percentagem de
granulado de borracha igual ou superior a 18 %, em relação à massa total de ligante).
No anexo A serão apresentados as propriedades dos três tipos de betumes mencionados.
A borracha interage com o betume de forma a alterar as suas características. No entanto, para
um melhor desempenho do BB é necessário garantir a compatibilidade entre o betume e a
borracha. Nesta perspetiva, o tipo e a quantidade de óleos aromáticos que o betume contém
são fundamentais para determinar a compatibilidade entre a borracha e o ligante.
2.3.4. Caraterização de Betumes Convencionais e de Betumes com Borracha
Na caracterização de betumes convencionais são habitualmente usados os seguintes métodos
de ensaio:
Penetração a 25 °C;
Método do anel e bola – Temperatura de amolecimento;
Viscosidade rotacional;
Recuperação elástica;
Resistência ao endurecimento.
O ensaio de penetração a 25 °C permite medir indiretamente a viscosidade do betume. O
ensaio é realizado conforme a norma EN 1426 e consiste na medição da profundidade a que
uma agulha consegue penetrar no betume durante um determinado tempo (5 segundos), à
temperatura de 25 °C (Branco et al., 2008).
O método do anel e bola permite determinar a temperatura de amolecimento dos betumes
asfálticos. O procedimento é descrito na norma EN 1427. O ensaio consiste em colocar uma
esfera de aço (de peso especificado) por cima de uma amostra de betume previamente
colocada sobre um anel de latão. O anel é colocado em água que é aquecida à razão de 5 °C
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha
16
por minuto. À medida que o betume vai amolecendo ocorre o escoamento através do anel do
provete. O ensaio cessa no momento em que o betume e a esfera tocam na base do suporte
metálico. Nesse instante efetua-se a anotação da temperatura da água. O ensaio realiza-se com
dois provetes. O ponto de amolecimento anel e bola é dado pelo valor obtido pela média das
duas temperaturas anotadas (Branco et al., 2008).
Viscosidade rotacional é realizada de acordo com a norma EN 13302. Com este ensaio
pretende-se determinar a viscosidade aparente de um betume a altas temperaturas. O
procedimento estabelece que se aqueça a amostra de ligante à temperatura definida para o
ensaio. Vaza-se o ligante num cilindro coaxial. Em seguida, usa-se um braço misturador
rotacional (veio de dimensões padronizadas), mergulhado na amostra até à profundidade
especificada pelo fabricante, durante um período de 15 a 30 minutos até a temperatura do
conjunto estabilizar. Liga-se o equipamento (inicio da rotação) e espera-se pela estabilização
das medições. Após a estabilização registam-se três leituras com intervalo de 60 segundos. A
viscosidade é a média dos três valores medidos.
O ensaio para a determinação da recuperação elástica rege-se pela EN 13398. Antes de se
iniciar o ensaio preparam-se as amostras. Seguidamente, deixam-se arrefecer os moldes
durante 30 minutos. Coloca-se a amostra de betume em banho de água a uma temperatura de
25,0 (±0,5 °C) durante as 2 horas que antecedem o ensaio. Terminado esse período, colocam-
se os moldes nos pratos de tração do ductilímetro, recolhem-se os apoios laterais dos moldes.
Esticam-se os moldes à velocidade de 50 mm/min (±2,5 mm/min) até ao momento em que se
atinge um alongamento de 200 mm (±1 mm).
Depois de se atingir o alongamento pretendido, cortam-se os fios de betume, sensivelmente a
meio da amostra. Aguarda-se 30 minutos e mede-se a distância entre cada extremidade
cortada (Santos, 2011).
A recuperação elástica é dada pela seguinte expressão:
( ) (2.4)
Em que:
d – média das distâncias entre as extremidades cortadas dos diferentes moldes
A resistência ao endurecimento dos betumes pode ser medida pelo ensaio RTFOT rolling
thin film oven test (EN 12607-1) (Figura 2.8). Cada um dos oito copos vazios é pesado,
vertendo-se posteriormente 35 g (±0,5 g) de betume para o seu interior. Os copos de vidro
serão colocados num tambor circular, no interior de uma estufa a 163 °C (±1 °C) durante uma
hora. O tambor roda a 15 (±0,2) rpm e é insuflado um jato de ar quente diretamente para cada
um dos copos no momento em que estes passam no ponto mais baixo do tambor, durante 75
minutos.
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha CAPÍTULO 2
Marco Filipe Simões Rodrigues 17
Figura 2.8. Equipamento usado no ensaio RTFOT (Capitão, 2003)
Após o processo determinam-se as seguintes propriedades: variação da massa, penetração a
25 °C e aumento da temperatura de amolecimento.
O Quadro 2.2 resume as principais características dos BB que serão utilizados nas MBA
(LNEC, 2006) e nas MBR (LNEC, 2008).
Quadro 2.2. Propriedades do BB com alta percentagem de borracha (LNEC, 2006; LNEC,
2008)
Propriedade Unidades
Valores nominais (BB)
Betume Base
35/50
Betume Base
50/70
Viscosidade aparente, a 175 °C (Viscosímetro de
Brookfield) mPa.s 2500 a 4500
Penetração a 25 °C (100g, 5s) 0,1 mm 15 a 30 20 a 35
Temperatura de Amolecimento (método de anel e bola) °C ≥68 ≥65
Resistência ao Endurecimento
(RTFOT a 163 °C)
Variação da Massa % ≤0,8
Penetração a 25 °C (100g,
5s) % ≥60
Aumento da temperatura
de amolecimento °C ≤12
Recuperação Elástica (a 25ºC) % ≥75
2.4. Processos de Incorporação da Borracha no Ligante
O BB pode ser fabricado por dois métodos: por via seco e por via húmida. A incorporação de
borracha no betume é um método muito utilizado nos Estados Unidos da América e em
alguns países da Europa. Ao longo da última década, em Portugal, houve um aumento
significativo da utilização dos BB e o processo mais utilizado para incorporação da borracha
no betume foi por via húmida.
2.4.1. Processo por Via Húmida
Desde o século passado, têm sido estudadas as melhores formas para incorporar borracha no
betume. Uma das primeiras tentativas de produzir BB surgiu no século vinte, por volta da
década de 40 nos Estados Unidos, onde uma companhia que efetuava a reciclagem de
borracha colocou no mercado um produto constituído por betume e borracha desvulcanizada
reciclada, registado com o nome Ramflex (Baker et al, 2003).
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha
18
Contudo, Charles H. McDonald, em 1963, desenvolveu um material com elevada elasticidade
que foi utilizado na manutenção de pavimentos. Este novo material posteriormente designado
por Overflex era constituído por ligante betuminoso e 25% de granulado de borracha. Ao
longo dos tempos, vários estudos foram elaborados com base em misturas similares ao
processo de McDonald e, atualmente, continuam a ser alvo de melhoramentos, sempre com o
objetivo de se obterem melhores desempenhos para as misturas (Martins, 2004).
No processo por via húmida o granulado de borracha é incorporado no ligante betuminoso, e
este atua como agente modificador do betume alterando a sua reologia (Vicente, 2006).
O comportamento do betume convencional é determinado pelas suas propriedades físicas, as
quais dependem por sua vez da sua composição química. A interação entre o granulado de
borracha e o betume convencional dá-se através da absorção dos óleos aromáticos do betume,
que aliás são fundamentais para que haja compatibilidade entre o betume e a borracha. O
controlo da temperatura de reação é essencial para evitar o envelhecimento precoce do betume
e a alteração das suas caraterísticas (Pinheiro, 2004).
Dias (2011) e Specht (2004) referem que a interação entre o betume convencional e o
granulado de borracha não é uma reação química, mas sim uma interação física entre estes
dois constituintes.
Ao longo das últimas décadas continuou o estudo do BB e procurou-se sempre a melhor
formulação por forma a garantir os melhores desempenhos. Em geral, o processo por via
húmida consiste na adição de granulado de borracha ao betume convencional previamente
aquecido, os quais se mantêm em contacto durante um determinado tempo. Segundo o
Caltrans (2006), aquele período é o tempo necessário para ocorrer a interação entre o betume
e a borracha, quando misturados a elevadas temperaturas. Quando terminado o período de
interação betume-borracha junta-se o ligante obtido à mistura dos agregados (previamente
aquecidos), tal como é habitual para as misturas betuminosas convencionais. Na Figura 2.9 é
apresentado o processo de produção de misturas betuminosas com borracha por via húmida.
Figura 2.9. Produção de misturas betuminosas com BB pelo processo húmido (Recipav, 2012)
1. Betume
2. Tanque de betume
3. Granulado de borracha
4. Equipamento de fabrico de BB
5. Tremonhas dos agregados
6. Tambor secador
7. Misturadora
8. Silos de armazenamento da mistura
9. Transporte para obra
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha CAPÍTULO 2
Marco Filipe Simões Rodrigues 19
Nas últimas décadas, para se utilizar o BB como um produto fiável, foram testadas várias
misturas, com o objetivo de combinar a relação mais adequada entre a granulometria da
borracha e a viscosidade do ligante. Foram também objeto de estudo os tempos mínimos e as
temperaturas adequadas para que a interação entre o betume convencional e a borracha
permitisse obter um produto final de qualidade.
Segundo Dias (2011), o qual refere diversos autores, é unânime considerar-se que o período
de interação deve estar compreendido entre 45 minutos e 4 horas, a uma temperatura entre
160 e 220 °C.
A incorporação de borracha por via húmida permite obter um BB com uma viscosidade
superior à dos betumes modificados, e a durabilidade das misturas betuminosas aumenta na
medida em que a quantidade de ligante utilizada também é superior à utilizada para as
misturas convencionais (Vicente, 2006).
Segundo o Caltrans (2006), o betume-borracha é produzido a temperaturas elevadas ou
superiores) e sujeito a elevada agitação de forma a promover a interação entre o betume e os
constituintes da borracha, e para manter as partículas de borracha suspensas na mistura.
Durante o processo podem ser adicionados óleos extensores cuja função é reduzir a
viscosidade e promover a trabalhabilidade da mistura. Este tipo de BB deve ter 18 a 22% de
granulado de borracha (em relação à massa total do ligante). Antes da adição da borracha
deve-se garantir que o betume se encontra a uma temperatura entre 204 e 224 °C. Após a
adição de borracha a mistura deverá estar a interagir durante um período que nunca deverá ser
inferior a 45 minutos, a uma temperatura estabelecida entre 190 e 218 °C.
2.4.2. Processo por Via Seca
O processo de incorporação de borracha por via seca tem sido pouco utilizado em Portugal.
Somente em 2009 foi realizada uma das primeiras obras recorrendo a este processo. Trata-se
de um troço com cerca de 14,5 km na EN 370 que liga Avis a Arraiolos (Dias, 2011).
Em alguns países europeus, como a Espanha, Itália, Alemanha, Polonia e Holanda é um
processo muito utilizado. Contudo em Espanha, por exemplo, este processo tem vindo a cair
em desuso devido à preferência dada à utilização do processo de incorporação de borracha por
via húmida.
Em geral, o processo de incorporação de borracha pela via seca consiste na mistura de
granulado de borracha com os agregados pré-aquecidos (a temperaturas que variam entre 200
e 210 °C, durante 15 segundos). De referir que o granulado de borracha apresenta geralmente
maior dimensão em relação ao granulado utilizado no processo por via húmida e substitui
uma parte do agregado mineral, sendo assim considerado, para efeitos de composição, como
um mineral agregado. Posteriormente é adicionado o betume convencional (previamente
aquecido até temperaturas que podem rondar os 140 a 160 °C) à mistura de agregados. A
mistura betuminosa a quente com granulado de borracha é armazenada durante um
determinado período em depósitos para garantir que o material interage suficientemente e não
continua a aumentar de volume depois de colocado em obra. A interação continua nos
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha
20
camiões que efetuam o transporte da mistura. O tempo de reação é determinado
experimentalmente e confirmado em obra.
Inicialmente, o processo por via seca foi desenvolvido na década de 60 pelas empresas suecas
Skega AB e Ab Vaegfoerbaetringar e foi comercializado com o nome de Rubit. Mais tarde, em
1978, foi registada a patente desta tecnologia com a designação de PlusRide (Dias, 2011).
A tecnologia PlusRide® permite a incorporação de granulado de borracha numa percentagem
de 1 a 3% (em relação ao peso total da mistura), com partículas de dimensões compreendidas
entre 2 e 6,3 mm de diâmetro, cuja função é ocupar o volume de vazios (2 a 4%) da mistura
betuminosa. A percentagem de betume que pode ser utilizada varia entre 7,5 e 9% (Heitzman,
1992).
Dependendo do volume de tráfego esperado para a futura via de comunicação, são
recomendadas pela Federal Highway Administration (FHWA) as características e composição
da mistura e as características do granulado que se resumem no Quadro 2.3 (Dias, 2011).
Na tecnologia PlusRide® o betume adotado para a formulação da mistura modificada com
borracha pode ser o mesmo que se utiliza para as misturas convencionais. No entanto, a
percentagem de betume usada é muito superior nas misturas betuminosas com borracha que
nas misturas convencionais (Bertollo, 2002).
Em 1986, Barry Takallou com base nos resultados da sua pesquisa e experiência na tecnologia
PlusRide concebeu um novo sistema alternativo designado por “processo seco genérico”
(Generic Dry Technology ou TAK Generic. Este processo usava granulado de borracha de
vários tamanhos com o objetivo de criar um gradiente granulométrico e originar alguma
modificação do ligante. Por vezes era necessário o tratamento prévio ou pré reação da
borracha com um agente catalisador para se conseguir um aumento de volume das partículas
(expansibilidade). Neste processo normalmente a percentagem de borracha não ultrapassava
2% do peso total da mistura (Heitzman, 1992). Contudo, a interação inicial entre o betume
convencional e a borracha visava os objetivos descritos (CEDEX, 2007):
melhoria das propriedades do betume convencional em resultado da interação deste
com o granulado mais fino de borracha;
o preenchimento dos espaços vazios das misturas betuminosas pelo granulado de
maior dimensão.
Recentemente, Dias (2011) realizou o estudo de misturas betuminosas rugosas com alta e
média percentagem de incorporação de borracha utilizando o processo de fabrico por via seca.
Contudo, o processo utilizado é distinto dos anteriormente referidos, nomeadamente, do
sistema PlusRide e do TAK Generic. Naquele estudo, a incorporação de granulado de
borracha nas misturas betuminosas teve como propósito permitir que a borracha pudesse fazer
parte da percentagem total de ligante (betume convencional e borracha) da mistura
betuminosa, tal como sucede no processo por via húmida, e não como substituição do
agregado como é corrente nos processos por via seca.
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha CAPÍTULO 2
Marco Filipe Simões Rodrigues 21
Quadro 2.3. Especificação das misturas betuminosas de acordo com a tecnologia PlusRide
Características PlusRide 91
PlusRide 121
PlusRide 161
Peneiros ASTM Fuso Granulométrico
3/4" - - 100
5/8" - 100 -
1/2" - - -
3/8" 100 60-80 50-62
1/4" 60-80 30-40 30-44
10 23-38 19-32 19-32
30 15-27 13-25 12-23
200 8-12 8-12 7-11
Especificações
Tráfego Médio Diário 2500 2500-10000 > 10000
Espessura Mínima(cm) 2,5 3,8 4,5
% de betume 8,0-9,5 7,5-9,0 7,5-9,0
% de borracha em relação à massa total da mistura
3,0 3,0 3,0
1 Dimensão máxima do agregado em mm
As diferenças deste processo relativamente ao processo por via húmida residem na maneira de
incorporar a borracha na central de produção e no processo de interação física entre o betume
convencional e o granulado de borracha. Nesta técnica, o granulado de borracha tem uma
granulometria semelhante à utilizada no processo por via húmida, sendo introduzido
diretamente no misturador da central de produção. A interação ocorre na fase em que se
encontra na central de fabrico e durante a fase de transporte e compactação da mistura em
obra. A Figura 2.10. ilustra o processo por via seca.
Figura 2.10. Processo por via seca
Betume Asfáltico Com Incorporação De Borracha
22
Dias (2011) refere que a interação entre o granulado de borracha e o betume convencional não
deve ocorrer a temperaturas superiores a 170°C, uma vez que acima dessa temperatura ocorre
a queima duma parte da borracha. Os tempos de interação entre o granulado de borracha e o
betume convencional devem estar compreendidos, para as misturas com média incorporação
de borracha, entre 60 e 90 minutos, e para alta incorporação de borracha entre 90 e 180
minutos.
É ainda de referir que o desempenho mecânico das misturas fabricadas por esta variante do
processo por via seca é idêntico ao das misturas betuminosas equivalentes produzidas por via
húmida e superior às misturas betuminosas convencionais.
2.5. Considerações Finais
Neste capítulo fez-se uma descrição dos principais materiais utilizados nas misturas
betuminosas com borracha.
Foi apresentada uma descrição dos processos de obtenção do granulado de borracha, quer pela
trituração mecânica, quer pelo processo criogénico. Analisaram-se algumas características do
granulado utilizado, como a sua granulometria, e foi realizado um levantamento dos
principais ensaios que permitem a caraterização física da borracha.
Descreveram-se ainda as principais características do betume convencional e o processo de
produção do mesmo.
Por fim, foi realizada a descrição dos processos de incorporação da borracha no betume, onde
se pode verificar que, apesar de terem sido estudados e patenteados diferentes variantes dos
processos de obtenção de BB, existem essencialmente os processos por via húmida e por via
seca.
CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 23
3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DAS MISTURAS BETUMINOSAS
COM BORRACHA
3.1. Considerações Iniciais
Conhecidas algumas características principais dos constituintes utilizados nas misturas
betuminosas com borracha, cabe agora neste capítulo fazer uma breve descrição das
características das misturas betuminosas com BB.
Cada pavimento é sujeito a determinadas ações provenientes do tráfego ou dos agentes
climáticos ao longo da sua vida útil. Para se conceber um pavimento capaz de suportar estas
ações é necessário elaborar um estudo de formulação que indique quais as proporções de cada
componente a utilizar na mistura, com o objetivo de se obterem melhores desempenhos no
ciclo de vida da mistura betuminosa.
Neste capítulo faz-se um resumo das várias características funcionais e estruturais dos
pavimentos e analisa-se a sua importância. Aquele levantamento é utilizado para servir de
apoio à comparação das características típicas das misturas betuminosas convencionais e das
misturas betuminosas com BB.
3.2. Características Gerais das Misturas Betuminosas
As misturas betuminosas são constituídas normalmente por diferentes materiais granulares,
doseados de uma forma ponderal ou volumétrica, os quais são misturados numa central com
uma determinada quantidade de ligante pré-estabelecida, de forma a garantir um bom
desempenho da mistura.
Ao longo dos anos, tem ocorrido um aumento da circulação de veículos pesados nas rodovias,
o que originou um aumento do número de carregamentos transmitidos aos pavimentos. Ao
mesmo tempo, tem-se verificado um aumento das exigências de conforto e segurança que os
pavimentos devem garantir. Assim, torna-se cada vez mais importante fazer uma avaliação
mais correta das ações que solicitam os pavimentos e aplicar métodos de análise e
dimensionamento que reproduzam melhor as condições de serviço das estruturas estudadas.
Além disso, é também essencial a utilização de processos de formulação de misturas
betuminosas que garantam um melhor desempenho do pavimento quando solicitado,
originando um aumento da sua vida útil.
Independentemente da camada betuminosa a construir, devem ser sempre garantidos critérios
de durabilidade, facilidade de execução e economia (Capitão, 1996).
Enumeram-se de seguida as características que as misturas betuminosas devem geralmente
apresentar: estabilidade, durabilidade, flexibilidade, resistência à fadiga, aderência,
impermeabilidade e trabalhabilidade.
A estabilidade compreende a obtenção de uma mistura que seja capaz de resistir, com
pequena deformação, às cargas que a solicitam durante o período de serviço. Trata-se de uma
propriedade que depende do atrito interno dos materiais e da sua coesão.
A fricção interna está dependente de características como a textura das partículas dos
materiais agregados, da sua forma e granulometria, da densidade da mistura e do tipo de
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
24
betume. É um fenómeno que resulta da combinação do atrito e do imbricamento entre
partículas de agregado que compõem a mistura. O imbricamento depende principalmente da
forma e do tamanho das partículas de agregado, enquanto o atrito interno tende a ser superior
quando aumentam a rugosidade das partículas de agregado e/ou a área de contato entre elas.
O excesso de ligante pode causar diminuição de atrito entre as partículas de agregado, embora
seja este ligante que garante a coesão da mistura através da ligação daquelas partículas. A
quantidade de betume deve ser previamente estudada na medida em que se verifica que a
coesão aumenta com a quantidade até um determinado valor máximo, diminuindo a partir
desse valor (Branco et al, 2008).
A durabilidade de uma mistura betuminosa é basicamente a resistência à desintegração da
camada betuminosa quando sujeita às solicitações do tráfego e climáticas.
O aumento da quantidade de betume na mistura faz, geralmente, aumentar a durabilidade da
mistura. Outra forma de melhorar a durabilidade é usar materiais de granulometria contínua,
bem compactados, que deem origem a misturas praticamente impermeáveis.
A quantidade de betume utilizada em cada mistura para a camada de desgaste tem de ser a
necessária para garantir a agregação conveniente dos materiais, para que a ação abrasiva do
tráfego não origine o arrancamento dos materiais. Na mistura a quantidade de betume deve ser
tão elevada quanto possível sem afetar muito a estabilidade da mistura (Branco et al, 2008).
As misturas betuminosas com BB incorporam maior percentagem de betume que as
convencionais, o que lhes confere maior durabilidade (Vicente, 2006).
A flexibilidade é a característica que define a capacidade da mistura betuminosa se adaptar
lentamente aos movimentos do seu suporte. Quando ocorrem assentamentos nos aterros, ou
quando se verifica a ocorrência de assentamentos no pavimento devidos à sobrecompactação
originada pelas ações do tráfego, deve garantir-se que a ocorrência destes fenómenos não
causa fendilhamento do pavimento. Normalmente, a flexibilidade aumenta com o aumento da
percentagem de betume (Branco et al, 2008).
O facto de as misturas com BB incorporarem borracha (que é constituída por uma grande
quantidade de elastómeros) e a adesividade do ligante aos agregados ser superior, conferem a
estas misturas maior flexibilidade em comparação com as misturas convencionais.
A resistência à fadiga é um fenómeno resultante das sucessivas passagens de veículos sobre
os pavimentos, as quais causam nos materiais das camadas ligadas extensões de tração
constituídas por uma componente reversível e outra irreversível. Na aplicação de um
carregamento não é geralmente produzido um nível de extensão que cause rotura do material.
Contudo, a acumulação sucessiva de extensões irreversíveis causa a ocorrência de fendas no
pavimento (Branco et al, 2008).
A aderência da superfície de um pavimento é um fator importante na segurança rodoviária.
Quando é construído um novo pavimento deve-se garantir boas características de atrito
superficial, permitindo boa aderência aos pneus dos veículos. A utilização excessiva de
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 25
betume na mistura pode originar exsudação1, o que torna a superfície do pavimento lisa. Os
agregados a utilizar devem garantir uma textura superficial rugosa e que apresente resistência
ao desgaste, conservando-se assim a rugosidade do pavimento. Uma drenagem eficaz do
pavimento é essencial para garantir igualmente uma boa aderência (Branco et al, 2008).
A impermeabilidade é uma característica que garante que mistura betuminosa apresente uma
boa resistência à passagem da água e do ar através das camadas do pavimento. Um indicador
da impermeabilidade de uma mistura betuminosa compactada é a quantidade de vazios que
uma mistura apresenta, ainda que a interligação dos vazios e o seu contato com a superfície do
pavimento são fatores que permitem uma melhor avaliação desta característica (Branco et al,
2008).
A trabalhabilidade é uma característica necessária na medida em que é importante garantir a
colocação e compactação das misturas betuminosas em obra com facilidade. Uma formulação
correta da mistura e o cumprimento das regras de operação dos equipamentos, permitem
solucionar questões relativas à trabalhabilidade dos materiais. Caso sejam detetados
problemas numa fase inicial da aplicação da mistura, poderá solucionar-se o problema com o
ajuste da formulação da mistura (Branco et al, 2008).
3.3. Formulação de Misturas Betuminosas com Borracha
3.3.1. Generalidades
A formulação de misturas betuminosas pode incluir procedimentos mais ou menos complexos
consoante o tipo de abordagem seguido. Os métodos de formulação podem agrupar-se em
várias famílias baseados em especificações, métodos empíricos, analíticos, volumétricos e
racionais.
A escolha da composição da mistura com base na aplicação direta do especificado numa
norma, não pode classificar-se propriamente como um método de formulação, uma vez que a
composição e procedimento para execução já se encontram descrito na norma. De realçar que
a vantagem destes métodos é traduzida pela uniformização do procedimento dos operadores,
criando um conhecimento no que se refere à produção e colocação em obra das diferentes
misturas, simplificando a verificação da conformidade. No entanto, este tipo de métodos
apresenta desvantagens ao não promover qualquer inovação, porquanto não se ajusta a
circunstâncias diferentes das consideradas na sua génese, nem à utilização de materiais
diversos dos definidos.
Os métodos empíricos são os mais usados atualmente. Neste tipo de métodos incluem-se, por
exemplo, o método de Marshall utilizado em Portugal desde o início dos anos 50. Dada a sua
larga utilização, estes métodos permitem a acumulação de conhecimentos sobre algumas
características das misturas mais correntes, podendo inferir-se a bondade do comportamento
esperado através de procedimentos mecânicos relativamente simples. Para novos materiais e
1 Exsudação – ocorre quando existe excesso de ligante e mastique. A diminuição excessiva de vazios,
normalmente associada a uma temperatura muito elevada, provoca a migração do betume para a superfície,
provocando a redução da macrotextura do pavimento.
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
26
novas exigências são métodos desadequados, por não avaliarem propriedades fundamentais,
as quais podem servir de base a uma melhor avaliação do desempenho das misturas
betuminosas em serviço.
Os métodos analíticos usam diversas relações volumétricas que podem ser criadas para os
agregados e os ligantes. Assim, é possível chegar a uma composição recorrendo somente à
aplicação de expressões numéricas. Porém, não é garantida a determinação de uma
composição final adequada, uma vez que as misturas têm de garantir determinados
desempenhos mecânicos, os quais não dependem apenas da composição volumétrica mas
também das condições reais de produção e de serviço. Nestas condições, é quase sempre
necessária uma verificação da composição volumétrica através de ensaios de avaliação de
desempenho ou outros que permitam inferir as qualidades requeridas das misturas ensaiadas
(Branco et al, 2008).
Nos métodos volumétricos a percentagem de betume e a granulometria a utilizar são
conseguidos recorrendo-se à análise dos volumes parcelares que constituem as misturas
(agregados, betume e vazios). Os volumes são medidos em provetes fabricados em
laboratório, de forma a recriarem, tanto quanto possível, as condições de compactação
utilizadas in situ. Com estes ensaios não é possível medir as propriedades mecânicas dos
provetes. Contudo, observa-se que as amostras fabricadas reproduzem razoavelmente bem as
condições de campo (Capitão et al, 2001).
À semelhança dos métodos analíticos, os volumétricos tendem a ser insuficientes, sendo
preciso realizar ensaios mecânicos adicionais para validar as composições resultantes da
avaliação volumétrica (Capitão et al, 2001).
Por fim, os métodos ditos racionais consistem no fabrico de provetes com determinadas
relações volumétricas (conseguidas, por exemplo, a partir de métodos volumétricos) ou
ponderais. Posteriormente, sujeitam-se os provetes a ensaios que permitam obter
características relacionadas com o desempenho em serviço da mistura. Estes métodos
possibilitam a avaliação de comportamentos de materiais diversificados para as mais variadas
condições de utilização, minimizando assim as desvantagens descritas anteriormente para os
métodos volumétricos (Branco et al, 2008).
3.3.2. Aspetos particulares da Formulação de Misturas Betuminosas com Borracha
Antes de se iniciar o estudo de formulação de uma mistura betuminosa, devem conhecer-se
informações relacionadas com as ações do tráfego e climáticas que lhe serão impostas, o tipo
de pavimento (flexível ou semirrígido) e a espessura das camadas (Capitão, 2003).
Para se poder formular convenientemente uma mistura betuminosa é necessário fazer um
estudo da sua composição. Existem diferentes métodos de formulação, conforme se referiu,
mas na generalidade todos têm os mesmos objetivos, isto é, determinam a proporção dos
materiais constituintes para estabelecer misturas que permitam apresentar boa trabalhabilidade
durante o fabrico e aplicação em obra, e terem bons desempenhos mecânicos e funcionais
durante a vida útil do pavimento (Batista, 2004).
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 27
- Composição de Misturas Betuminosas
Na Figura 3.1 apresenta-se a composição duma mistura betuminosa com incorporação de
borracha. As misturas betuminosas com borracha são compostas por ar, betume, borracha e
agregados. No Quadro 3.1 apresentam-se as relações entre massas e/ou volumes dos
constituintes da mistura (Dias, 2011).
Legenda:
vv – volume de vazios
vb - volume de betume ou ligante
vbr – volume de borracha
va – volume de agregado
mb – massa de betume
mbr – massa de borracha
ma – massa de agregado
mt – massa total
vt – volume total
Figura 3.1 Composição da mistura betuminosa com borracha (Dias, 2011)
Quadro 3.1. Relações entre massas e/ou volumes dos constituintes duma mistura betuminosa
com borracha
a (g/cm3) – Massa volúmica do agregado
(3.1) n (%) – Porosidade
(3.8)
br (g/cm3) – Massa volúmica da borracha
(3.2)
vb (%) – Percentagem volumétrica de
betume
(3.9)
b (g/cm3) – Massa volúmica do betume
(3.3)
va (%) – Percentagem volumétrica de
agregado
(3.10)
Bm (g/cm3) – Baridade da mistura
(3.4)
vbr (%) – Percentagem volumétrica de
borracha
(3.11)
pa (%) – Percentagem de agregado
(3.5)
VMA (%) - volume de vazios no esqueleto
de agregado
(3.12)
pb (%) – Percentagem de betume
(3.6)
Btbr (g/cm3) – Baridade máxima
teórica
∑
(3.13)
tb (%) – Teor em betume
(3.7)
pl (%) – Percentagem de ligante
(3.14)
ρbri – percentagem ponderal de borracha na mistura
ρbri – massa volúmica das partículas de borracha seca
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
28
- Granulometrias usadas nas misturas betuminosas com borracha
Normalmente, para definir as misturas de agregados, inicia-se o estudo a partir de fusos
granulométricos pré-estabelecidos. Os fusos limitam superior e inferiormente o traçado das
curvas granulométricas e são resultado da combinação das várias classes de agregados
disponíveis. A escolha do fuso granulométrico a utilizar num determinado tipo de mistura é
realizada tendo em conta a experiência de aplicações anteriores.
Os estados norte americanos que mais têm recorrido à aplicação de misturas com betume-
borracha são o Arizona, a Califórnia, o Texas e a Florida. Nestes estados são utilizadas
diferentes granulometrias que na literatura americana são designadas por dense graded
(granulometrias contínuas), open graded e gap graded (granulometrias descontínuas).
Nos últimos anos têm sido aplicadas em Portugal na produção de misturas betuminosas com
BB principalmente dois tipos de misturas descontínuas: as rugosas e as abertas. Estas misturas
são referenciadas em documentos de aplicação (DA) emitidos pelo LNEC, referentes aos
produtos produzidos pela empresa portuguesa Recipav. O DA3 (LNEC, 2006) diz respeito às
misturas betuminosas abertas com betume modificado com alta percentagem de borracha
(MBA-BMB) e o DA15 (LNEC, 2008) refere-se às misturas betuminosas rugosas com alta
percentagem de borracha (MBR-BMB).
No Quadro 3.2 estão indicados os fusos granulométricos, representados de forma gráfica nas
Figuras 3.2 e 3.3, reproduzidos dos DA referidos. Aqueles fusos, apresentados a título de
exemplo, podem considerar-se representativos das betuminosas com BB mais utilizadas em
Portugal.
Quadro 3.2 Exemplos de fusos granulométricos utilizados em MBR-BMB e MBA-BMB
Dimensão nominal da abertura dos
peneiros (NP EN 933-2:1999 e NP EN
13043:2004) (mm)
Percentagem acumulada de
material que passa (%) MBA-BMB (LNEC, 2006)
Percentagem acumulada de
material que passa (%) MBR-BMB
(LNEC, 2008) 20 - 100
14 - 90-100
12,5 100 -
10 90-100 58-88
8 70-88 38-60
4 20-35 20-32
2 6-10 12-20
0,500 3-7 6-13
0,125 - 4-8
0,063 2-4 3-6
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 29
Figura 3.2. Fuso granulométrico da mistura de agregados e fíler da MBA (LNEC, 2006)
Figura 3.3. Fuso granulométrico da mistura de agregados e fíler da MBR (LNEC, 2008)
A mistura final pode ser obtida a partir de três frações distintas de material e de um fíler
comercial. A percentagem de cada fração de material a usar é estabelecida de forma iterativa
até que a curva final da mistura de agregados cumpra os limites do fuso granulométrico.
Os agregados escolhidos devem respeitar os requisitos estabelecidos para as características
geométricas, físicas e mecânicas aplicáveis.
- Formulação Empírica de Misturas Betuminosas com Borracha – Método Marshall
Da mesma forma que para as misturas betuminosas convencionais, para as misturas com BB é
necessário fazer o estudo de formulação que permita escolher o betume e suas percentagens
na mistura. A formulação pode ser realizada com métodos empíricos como o método de
Marshall cujo procedimento é descrito na EN 12697-34:2004.
O método de Marshall é usado na formulação de misturas betuminosas em Portugal e em
muitos outros países, e a sua função não é medir as propriedades ditas fundamentais da
mistura, mas sim a resistência mecânica dos provetes para as condições de ensaio
especificadas. Como método empírico tem a vantagem de um longo período de utilização que
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
30
tem proporcionado a acumulação de experiências que validam os resultados deste método
(Capitão, 1996).
Com este método é possível determinar diferentes grandezas que permitem caracterizar a
mistura betuminosa. Estas grandezas são determinadas por ensaios efetuados sobre os
provetes cilíndricos já compactados. Algumas das grandezas determinadas são a estabilidade,
a deformação, a densidade aparente, a porosidade e o volume de vazios do agregado
compactado.
Para as misturas produzidas com BB devem ser realizadas algumas alterações nos
procedimentos do método de Marshall, na medida em que a quantidade elevada de borracha
incorporada na mistura confere maior elasticidade à mistura que podem influenciar o processo
de formulação (RPA, 2000).
A moldagem de provetes de misturas betuminosas rugosas deve ocorrer a uma temperatura de
175ºC e a temperatura de compactação deve ocorrer com temperaturas entre 140 e 150 °C
(Recipav, 2006; Recipav, 2008).
Segundo Fontes (2009), os métodos utilizados na formulação de misturas convencionais
podem ser usados com determinados ajustes para as misturas com BB. Contudo, revela-se
importante ter em atenção as diferentes propriedades deste tipo de misturas no momento da
determinação da percentagem ótima de betume:
Deformações mais elevadas;
Estabilidades inferiores;
Valores de VMA superiores;
Percentagens ótimas de betume superiores.
Na aplicação do método de Marshall na formulação das misturas com BB mais comuns em
Portugal podem considerar-se como indicativos os valores de referência apontados no Quadro
3.3.
Quadro 3.3. Valores especificados para as propriedades Marshall obtidas sobre provetes
produzidos com BB (Recipav, 2006; Recipav, 2008; EP, 2012).
Tipo de Mistura
MBR-BMB
(Recipav, 2008) MBA-BMB
(Recipav, 2006) AC 14 surf (EP, 2012)
Número de pancadas em cada extremo do provete
75 50 75
Valor de VMA, mínimo (%) 19 25 14
Porosidade (%) 4,5 a 6,5 9 a 15 3,0
Resistência conservada, mínima (%)
75 80 80
Percentagem de ligante com borracha
8,5%±0,5% 10%±0,5% -
Estabilidade, mínima (N) 12000 - 12,5
Deformação, mínima (mm) 4 - 2
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 31
3.4. Características de Desempenho Mecânico de Misturas Betuminosas
3.4.1. Módulos de Deformabilidade
O módulo de deformabilidade é uma propriedade mecânica das misturas betuminosas que
permite caracterizar as camadas onde estas são aplicadas. Consiste na relação entre a
amplitude da tensão aplicada (σ0) e a correspondente extensão ɛ0, para as condições de
temperatura e frequência definidas. Estas propriedades podem ser medidas recorrendo a
ensaios de cargas repetidas, onde se aplica uma tensão que muda ciclicamente ao longo do
tempo, com uma velocidade angular () e adquire a forma seguinte:
( ) ( ) (3.15)
Existe um desfasamento entre a onda de tensão e a da extensão representado pelo valor do
ângulo de fase (ϕ). A resposta do material traduz-se numa extensão sinusoidal com período e
frequência iguais, mas retardada em relação à tensão utilizada para um ângulo de fase (ϕ).
Esta extensão exprime-se pela seguinte expressão (Capitão, 2008):
( ) ( ) (3.16)
O ângulo de fase é um indicador das propriedades elásticas e viscosas das misturas
betuminosas.
Os ensaios realizados por Pais et al (2008a), permitiram a determinação dos módulos de
deformabilidade e ângulos fase de misturas com BB. O fabrico do ligante foi realizado por via
húmida. O BB era constituído por 21% de borracha obtida pelo processo criogénico e o
período de interação decorreu durante 90 minutos à temperatura de 180ºC. Foram utilizados
dois betumes base, um 35/50 (M1) e um 50/70 (M2).
A granulometria adotada foi gap graded, especificada para misturas com BB pelo Caltrans.
Estas misturas apresentam composições semelhantes às misturas betuminosas rugosas
utilizadas em Portugal.
O teor ótimo em betume e os parâmetros volumétricos foram determinados recorrendo à
metodologia de Marshall. O teor ótimo em betume foi de 8% e o volume de vazios 6%.
Posteriormente, foi produzida a mistura e executaram-se os provetes prismáticos com as
dimensões especificadas para o ensaio de flexão. O ensaio de flexão em 4 pontos seguiu o
procedimento adotado na norma AASHTO TP8-94. Foi aplicado nos provetes um
carregamento sinusoidal repetido. O valor da extensão máxima de tração no provete foi de
100×10-6
. O ensaio realizou-se à temperatura de 20 °C, tendo sido efetuado um varrimento de
frequências: 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,2 e 0,1 Hz. O Quadro 3.4 apresenta os módulos de
deformabilidade e o ângulo de fase em função das frequências obtidas.
Em todas as frequências verifica-se que a M1, constituída por um betume base 35/50 mais
rígido, apresenta módulos de deformabilidade mais altos que a mistura M2. Com base no
ângulo de fase verifica-se que a M1 apresenta uma maior elasticidade que a M2.
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
32
Quadro 3.4. Módulos de deformabilidade e ângulos de fase de misturas com BB (Pais et al,
2008a)
Frequências
M1 (betume base 35/50) M2 (betume base 50/70)
Módulo de
Deformabilidade (MPa)
Ângulo de fase
(Graus)
Módulo de
Deformabilidade (MPa)
Ângulo de fase
(Graus)
10 5192 16,8 3357 28,0
5 4537 19,7 2687 32,1
1 3652 23,4 1890 37,7
2 3034 26,2 1409 41,6
0,5 2468 28,7 1018 44,6
0,2 1840 32,4 635 47,7
0,1 1438 34,9 453 50,6
Interessa também referir, para uma análise comparativa, os resultados dos ensaios realizados
por Dias (2011) sobre provetes de misturas betuminosas rugosas com borracha, a qual foi
incorporada por via seca, recorrendo ao processo desenvolvido por aquele autor, descrito em
2.4.2. A determinação dos módulos de deformabilidade e dos ângulos de fase foram
realizados respeitando a EN 12697-26. Os ensaios foram realizados às temperaturas de 20, 30
e 40°C, tendo sido efetuados varrimentos de frequências: 10, 5 e 1 Hz. O Quadro 3.5
apresenta somente os resultados para a temperatura de 20°C.
O betume utilizado tinha uma penetração nominal de 35/50. Na mistura B1 (média
incorporação de borracha) utilizou-se uma percentagem final de ligante de 5%. Nas misturas
B2 e B3 (alta incorporação de borracha) incorporaram-se, respetivamente, 8,5 e 9,0% de
ligante.
Quadro 3.5. Modulo de deformabilidade e ângulo de fase (temperatura de 20°C)
Frequências
B1 B2 B3
Módulo de
Deformabilidade
(MPa)
Ângulo
de fase
(Graus)
Módulo de
Deformabilidade
(MPa)
Ângulo
de fase
(Graus)
Módulo de
Deformabilidade
(MPa)
Ângulo
de fase
(Graus)
10 3275 13,3 3600 14,3 2476 10,3
5 3070 18,0 3590 18,6 2502 14,6
1 2443 22,3 2905 20,9 2151 16,7
Os documentos de aplicação do LNEC (LNEC, 2006 e LNEC, 2008) apresentam alguns
valores de referência para o módulo de deformabilidade, determinados laboratorialmente
recorrendo ao ensaio de flexão em 4 pontos (EN 12697-26), à temperatura de 20ºC, para uma
frequência de carregamento de 10 Hz. O Quadro 3.6 apresenta os valores nominais declarados
pelo fabricante para as duas misturas, tal como apresentados nos DA.
Quadro 3.6. Módulos de deformabilidade das MBA-BMB (LNEC, 2006) e MBR-BMB
(LNEC, 2008) declarados nos DA (temperatura: 20ºC; frequência: 10 Hz)
Tipo de Mistura Betume Base 35/50 Betume Base 50/70
Módulo de
Deformabilidade
(MPa)
MBA-BMB 1500-2500 1000-2000
MBR-BMB 3000-4500 2500-3500
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 33
Comparando os valores obtidos por Pais et al (2008a), para misturas produzidas com BB
produzido pelo processo de via húmida, com os medidos por Dias (2011), para misturas com
BB produzidas por via seca, verifica-se que neste último caso os módulos são mais baixos.
Contudo, pode observar-se que os valores cumprem genericamente o intervalo de referência
de 3000 a 4500 MPa (Quadro 3.6) declarados pelo fabricante de misturas com BB obtido por
via húmida.
3.4.2. Resistência das Misturas Betuminosas à Deformação Permanente
A deformação permanente (DP) ocorre nos materiais betuminosos devido à sucessiva
repetição de cargas (originadas pela passagem do tráfego rodoviário). Ocorrem como
depressões transversais (rodeiras) que se desenvolvem ao longo do local do pavimento onde
há passagem de rodados dos veículos, por vezes acompanhadas de elevações laterais (Capitão,
2003).
O comportamento das misturas betuminosas relativamente à DP depende dos seguintes
fatores (Branco et al, 2008):
Propriedades dos constituintes das misturas betuminosas;
Composição das misturas betuminosas (proporção de cada componente na mistura,
compacidade e procedimento de compactação);
Temperatura e ações do tráfego.
A DP ocorrida numa camada betuminosa é a soma de duas componentes: a sobrecompatação
(densificação) da camada que causa diminuição de vazios e consequente assentamento
superficial, e a deformação ocorrida por tensões de corte na camada betuminosa, devido ao
efeito das cargas do tráfego que causam deformações a volume constante (Barrão, 2011).
A DP nas camadas betuminosas surge na parte superior dos pavimentos, onde ocorrem
temperaturas mais altas nas estações quentes e maiores tensões de compressão e corte. De
referir que a deformação permanente vai aumentando com número de carregamentos, ou seja,
a DP aumenta com a quantidade de rodados que carregam o pavimento. Contudo, essa
evolução da DP com o número de carregamentos é não linear (Gardete, 2006).
A DP apresenta uma evolução que se pode descrever ao longo de três fases características
descritas abaixo e ilustradas na Figura 3.4 (Gardete, 2006; Zhou et al., 2004):
Na primeira fase (A) ocorre um aumento de deformação devido ao carregamento. Este
comportamento é devido às tensões de corte e devido também à densificação da
camada betuminosa.
Na segunda fase (B) ocorre um acréscimo mais lento da DP em cada carregamento
relativamente à fase anterior, evoluindo a deformação de forma aproximadamente
linear com o número de carregamentos. A deformação ocorre praticamente a volume
constante devido a tensões de corte.
A terceira fase (C) representa a rotura. Entra-se no domínio das grandes deformações
por corte.
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
34
Figura 3.4. Fases da evolução da deformação permanente de misturas betuminosas (Antunes
et al., 2006)
Para se obter um melhor entendimento no que diz respeito à deformação permanente opta-se
geralmente pela realização de ensaios laboratoriais, uns mais complexos que outros. Gardete
(2006) descreveu os ensaios laboratoriais que podem utilizar-se para estudar e caracterizar o
comportamento das misturas betuminosas à deformação permanente e quais os fatores que
podem interferir no desempenho destes ensaios. Aquele autor refere que o ensaio de pista de
laboratório (wheel-tracking) se apresenta como uma boa escolha por ser aquele que tem sido
mais utilizado na Europa. Para além de ser extremamente intuitivo, o equipamento é simples e
acessível. Apresenta ainda uma boa versatilidade para ensaiar diferentes tipos de misturas,
não obstante a obtenção de provetes ser relativamente complexa, quer em laboratório, quer em
obra.
Assim, de seguida efetua-se uma breve descrição do ensaio de pista wheel-tracking
especificado pela norma EN 12697-22, para avaliar o comportamento à DP.
O ensaio de wheel-tracking (Figura 3.5.) pode ser realizado sobre misturas fabricadas em
laboratório ou lajetas recolhidas em pavimentos existentes. Estas amostras são colocadas num
molde que permite manter a superfície nivelada com a borda superior deste.
A suscetibilidade à DP avalia-se pela medição da profundidade da rodeira criada pela
passagem sucessiva de uma roda carregada, para as condições de temperatura especificadas
no ensaio. De acordo com a norma o ensaio pode ser executado em equipamentos extra
grandes, grandes ou pequenos.
O estudo levado a cabo por Sousa et al (1999), recorrendo ao equipamento de pista de
laboratório utilizado em Espanha à data (NLT-173/842), permitiu quantificar em laboratório
as diferenças de resistência à DP entre as misturas betuminosas convencionais e as misturas
com BB.
A mistura convencional utilizada no estudo era do tipo macadame betuminoso (percentagem
de betume 35/50 de 4,5%) e os materiais utilizados no ensaio eram de natureza granítica. No
caso da mistura betuminosa com BB foi utilizado um betume do tipo 35/50 (percentagem de
2 CEDEX (1984) Resistencia a la deformación plástica de las mezclas bituminosas mediante la pista de ensayo
de laboratorio. NTL-173/84. Espanha
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 35
betume de 9%), no qual se incorporou 20% de borracha de pneus (processo por via húmida).
A mistura apresentava uma granulometria descontínua.
Figura 3.5. Equipamento de ensaio wheel- tracking (Gardete, 2006):
A referida norma espanhola avalia a resistência à DP com base na velocidade de deformação
das lajetas ensaiadas, num determinado intervalo da fase B (Figura 3.4). O Quadro 3.7
apresenta a variação da deformação obtida, correspondentes a velocidades de deformação
verificadas entre os 105 e os 120 min de ensaio.
Quadro 3.7. Variação da deformação obtida para a mistura betuminosa convencional e para a
mistura com BB (temperatura: 60ºC)
Amostra Valor médio (mm/min)
Mistura betuminosa convencional 5,3×10-3
Mistura Betuminosa com BB 8,6×10-3
Para as condições de ensaio estabelecidas para o estudo referido, verifica-se que a mistura
convencional tem um desempenho ligeiramente superior quando comparada com a mistura
betuminosa com BB. Além disso, o limiar de aceitação de misturas betuminosas
caracterizadas no ensaio de pista de acordo com a norma NLT-173/84, para a classe de
tráfego definida para o ensaio era de 15×10-3
mm/min (SGI-DGC, 2008), o qual foi cumprido
pelas duas misturas submetidas a ensaio, fazendo prever uma adequada resistência à DP.
Para as mesmas condições de ensaio e para as misturas B1, B2 e B3 (descritas acima)
fabricadas pelo processo de via seca proposto por Dias (2011), foram obtidos os resultados
presentes no Quadro 3.8.
Quadro 3.8. Resultados da velocidade de deformação (NLT-173/84)
Amostra Valor médio (mm/min)
B1 5,7×10-3
B2 3,4×10-3
B3 4,2×10-3
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
36
Neste caso todas as misturas apresentam desempenhos superiores aos obtidos por Sousa et al
(1999), cumprindo também o limite máximo de 15×10-3
mm/min.
3.4.3. Resistência à Fadiga
As estruturas dos pavimentos rodoviários são solicitadas ao longo do seu período de serviço
por ações, como o tráfego e a temperatura, que alteram as suas propriedades mecânicas
(Baptista, 2006).
Nas camadas betuminosas quando estas são sujeitas a repetidas passagens de cargas
originadas por veículos, ocorre o fenómeno de fadiga. Visualmente traduz-se pelo
aparecimento de fendas. No momento em que uma carga atua sobre o pavimento o valor
máximo da tensão exercida no material é, normalmente, inferior à tensão de rotura desse
mesmo material. Contudo, os sucessivos carregamentos instalados no pavimento podem levar
ao aparecimento de fendas, e consequente propagação destas através das várias camadas
betuminosas (Capitão, 2008).
As leis de fadiga permitem estabelecer uma relação entre o estado de tensão-deformação e o
número de ciclos de carga. Podem ser obtidas a partir de ensaios de laboratório com aplicação
de cargas repetidas (Fontes, 2009).
As leis de comportamento à fadiga que resultam de experiencias laboratoriais, geralmente,
relacionam a extensão máxima de tração induzida (ɛt), com o número de aplicações de carga
que lhe corresponde e que leva à ruína do material por fadiga (N). Os parâmetros A e B
dependem das características das misturas betuminosas. Essa relação é descrita através da
seguinte equação:
(3.17)
No caso de se pretender usar as leis da fadiga obtidas em laboratório para dimensionamento, o
valor obtido para a vida à fadiga (N) deve ser corrigido, por forma a levar em linha de conta
alguns aspetos difíceis de reproduzir em laboratório como, os espaços de tempo em que o
pavimento está em repouso, o tempo real de propagação do fendilhamento pelas camadas
betuminosas e a situação relacionada com a particularidade de os rodados dos pesados não
incidirem sempre sobre o mesmo local (Baptista, 2006).
Uma das formas de medir a resistência relativa de várias misturas à fadiga é o uso do
parâmetro ɛ6, o qual traduz a extensão de tração necessária para provocar a ruína
(convencional) por fadiga após um milhão de ciclos de carga (Capitão, 2008).
Um dos ensaios mais utilizados na caracterização da resistência à fadiga é o ensaio de flexão
em quatro pontos. O ensaio pode ser realizado de acordo com a norma EN 12697-24 e
consiste em submeter um provete prismático que se encontra apoiado nas duas extremidades,
a um carregamento cíclico com direção vertical, perpendicular ao eixo longitudinal do
provete, aplicado através de dois apoios internos posicionados nos limites do terço central da
viga.
O equipamento de ensaio (Figura 3.6.) é o mesmo que permite a medição de módulos de
deformabilidade, sendo constituído por uma câmara que permite o controlo da temperatura,
podendo para cada ensaio acondicionar-se o provete a diferentes temperaturas. O atuador
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 37
hidráulico é o mecanismo que permite aplicar uma força através dos dois pontos de
transmissão de carga internos (Mendes, 2011).
Figura 3.6. Equipamento ensaios de flexão
Miranda (2007) efetuou um estudo de desempenho de misturas betuminosas rugosas com alta
percentagem de borracha, sobretudo no que respeita à resistência à fadiga. A avaliação desta
propriedade foi realizada através de ensaios de flexão em quatro pontos. As principais
características das misturas estudadas são descritas no Quadro 3.9.
Quadro 3.9. MBR com BB utilizadas no estudo (Miranda, 2007)
Tipo de
Mistura
Natureza dos
Agregados
Tipo de
Betume
Betume no
Ligante [%]
BB na Mistura
Betuminosa [%]
MBR 1 Granitos 35/50 20 8,5
MBR 2 Seixos 35/50 20 8,5
A MBR 1 foi recolhida em obra e posteriormente caracterizada em laboratório. A MBR2 foi
produzida em laboratório.
Os ensaios realizaram-se a uma temperatura constante de 20°C e a frequência de aplicação de
carga usada foi de 10 Hz. Foram aplicados valores de extensão que se encontravam entre
400x10-6
e 700x10-6
. Os ensaios foram executados até se verificar uma redução igual ou
superior a 50% do módulo de deformabilidade inicial. Como resultado dos ensaios obtiveram-
se as leis de fadiga representadas na Figura 3.7.
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
38
Figura 3.7 Leis da fadiga obtidas para as misturas MBR1 e MBR2 (adaptado de Miranda,
2007)
Efetuando o cálculo de ɛ6 para as duas misturas obtiveram se os resultados expostos no
Quadro 3.10.
Quadro 3.10. Resultados do cálculo de ɛ6 (Miranda, 2007)
Mistura Resultados obtidos para ɛ6 (×10-6
m/m)
MBR 1 640
MBR 2 550
Nos seus estudos, Miranda (2007) verificou que as misturas betuminosas estudadas
apresentam um bom comportamento à fadiga. Obteve valores de ɛ6 superiores a 500×10-6
.
Comparando estes resultados com os da investigação de Sousa et al. (1999), na qual se
obtiveram valores de ɛ6 da ordem de 100×10-6
para as misturas convencionais, verifica-se
então que a resistência à fadiga das misturas com BB é muito superior à das misturas
convencionais.
Para condições de ensaio semelhantes fabricadas pelo processo de via seca proposto por Dias
(2011), foram obtidos os resultados presentes no Quadro 3.11 para as misturas B1, B2 e B3
descritas anteriormente.
Quadro 3.11. Resultados do cálculo de ɛ6 (Dias, 2011)
Mistura Resultados obtidos para ɛ6 (×10-6 m/m)
B1 240
B2 315
B3 360
Comparativamente ao estudo realizado por Sousa et al. (1999), verifica-se que as misturas
com BB fabricadas por via seca apresentam resistência à fadiga superior à das misturas
convencionais.
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 39
3.4.4. Sensibilidade à Água
A sensibilidade à água das misturas betuminosas é uma propriedade que influência o
desempenho da mistura e é um fator importante para a durabilidade dos pavimentos. A ação
da água provoca a perda de adesividade entre o betume e o agregado, reduzindo a coesão e
resistência da mistura (Batista et al., 2008).
Para avaliação da sensibilidade à água era habitual considerar os resultados obtidos através da
norma militar americana MIL-STD-620A, tendo-se passado a utilizar a norma de ensaio EN
12697-12.
Sucintamente, o ensaio de sensibilidade à água é avaliado por ensaios de resistência mecânica,
executados sobre dois grupos de provetes sujeitos a diferentes condições. A sensibilidade à
água determina-se medindo a resistência à tração indireta (ITS) para um grupo de provetes
sem condicionamento (ITSd) preparados segundo a EN12697-23, e provetes condicionados
em água (ITSw) de acordo com a EN 12697-12. Este último grupo deve ser acondicionado em
banho de água a 40±1 °C durante 68 a 72 horas. De forma a garantir o correto
condicionamento dos provetes a norma indica que estes devem ser sujeitos a vácuo em água.
Em ambos os casos os ensaios são realizados à temperatura de 25 °C.
No estudo laboratorial referido por Batista et al. (2008), foi analisada a sensibilidade à água
segundo a norma MIL-STD-620A e a norma EN12697-12. As duas misturas produzidas para
análise da sensibilidade à água são descontínuas e as principais características são
apresentadas no Quadro 3.12. Os provetes de ensaio foram preparados de acordo com a
metodologia de Marshall (com 75 pancadas). Os resultados dos ensaios são apresentados
sucintamente no Quadro 3.13.
Quadro 3.12. Características das misturas avaliadas no estudo
Tipo de
Mistura
Características do Ligante
(produzido por via húmida)
Mistura de Agregados
(Granulometria descontínua) Percentagem de Ligante
(% relativa à massa total
da mistura) Betum
e Base
Percentagem de
Borracha (%) Natureza
Dimensão
máxima (mm)
MBR-
Granitos 35/50 20
Granítica
12,5 8,5
MBR-Seixos Seixos
Quadro 3.13. Resultados da resistência conservada
Tipo de Mistura
Porosidade dos
Provetes
(média)
Resistência
conservada
Marshall (%)
Resistência
conservada
ITSR (%)
Valores Típicos para MBR-
BBA (%) (EP, 2012)
MBR-Granitos 4,6 96 - Resistência conservada
Marshall,min 75
MBR-Seixos 2,8 99 -
MBR-Granitos 3,7 - 86 ITSR,min 65
MBR-Seixos 2,5 - 67
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
40
Os valores obtidos pela norma europeia foram mais reduzidos que os obtidos pela norma
americana. Além disso, os valores encontram-se de acordo com os requisitos estabelecidos no
Caderno de Encargos da EP (2012). A resistência à ação da água foi menor nas MBR
produzidas com seixo.
3.5. Envelhecimento dos betumes
O envelhecimento do betume ocorre em duas etapas: o envelhecimento a curto prazo e o
envelhecimento a longo prazo. O envelhecimento a curto prazo ocorre durante o processo de
mistura, armazenamento, transporte, espalhamento e compactação. Já o envelhecimento a
longo prazo surge durante o período em que as camadas estão em serviço. (Junior, 2004)
Durante o processo de fabrico, a temperatura no misturador, no momento da mistura dos
agregados e do ligante, é uma das principais causas do envelhecimento do betume a curto
prazo. Neste processo, que ocorre a altas temperaturas, os agregados são envolvidos com uma
fina pelicula de ligante e a presença de oxigénio associada a uma grande superfície de
exposição leva ao incremento da taxa de envelhecimento (Junior, 2004).
A oxidação do betume ocorre por causa da reação das suas moléculas com o oxigénio
presente na atmosfera. Este fenómeno torna o betume mais vulnerável ao fendilhamento
térmico e à fadiga. Na realidade, uma parte considerável de endurecimento por oxidação e
perda de voláteis acontece ainda antes do betume ser aplicado durante as etapas de mistura,
transporte e compactação (Specht, 2004).
O envelhecimento surge com o decréscimo do teor de aromáticos que se transformam em
resinas e, posteriormente, em asfaltenos. Terminado o processo existe uma variação
insignificante do teor de saturados e resinas, decremento do teor de aromáticos e incremento
no teor de asfaltenos (Tonial, 2001).
O principal fator considerado responsável pelo envelhecimento a longo prazo, segundo Shell
(2003) é a porosidade da mistura, uma vez que quanto maior for o seu valor mais acelerada
tende a ser a velocidade de envelhecimento do ligante, o que tornará a mistura mais dura. A
espessura da película de ligante que envolve os agregados é igualmente importante no
envelhecimento a longo prazo. Quanto mais espessa for essa película, menor será o efeito do
envelhecimento e a mistura será mais flexível e durável. O ligante exposto à superfície do
pavimento tende a envelhecer mais rapidamente devido às altas temperaturas que aí se fazem
sentir, à forte presença de oxigénio e à oxidação resultante da incidência dos raios ultra
violetas sobre a superfície.
Segundo a Shell (2003), pela análise do índice de envelhecimento (relação entre a viscosidade
do betume recuperado ηr e a viscosidade inicial do ligante η0) ao longo do tempo verificou-se,
conforme se ilustra na Figura 3.8, que o processo de envelhecimento evolui ao longo de três
fases. A fase de mistura na central, onde ocorre cerca de 60% do envelhecimento total, a fase
de armazenamento, transporte, espalhamento e compactação que representa cerca de 20% do
envelhecimento total, e o envelhecimento durante o tempo de serviço (20% do
envelhecimento total).
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 41
Para avaliar as modificações sofridas pelos ligantes na fase construtiva (oxidação e
evaporação de compostos voláteis) e/ou durante parte do tempo após estar alguns anos em
serviço (oxidação), pode-se simular em laboratório o envelhecimento acelerado do betume
(Capitão, 2003).
Figura 3.8. Evolução do processo de envelhecimento do betume (adaptado de Shell, 2003)
Em particular as misturas com BB devido a incorporação de borracha que tem antioxidantes e
carbono causa o decréscimo do envelhecimento por oxidação. No processo de fabrico do BB
ocorre a interação entre o betume e a borracha. A borracha absorve os maltenos que integram
a parte volátil e aromática do betume. A maior capacidade de fixação dos maltenos torna as
misturas com BB mais resistentes ao envelhecimento quando comparadas com as
convencionais, onde os maltenos se perdem mais rapidamente ao longo do tempo (Vicente,
2006).
Para melhor compreender o efeito do envelhecimento nas misturas betuminosas (rugosas)
com BB recorreu-se ao estudo realizado por Batista et al. (2006).
A obra consistiu na reabilitação de dois troços da EN 104 e 105. No total foram reabilitados
30 km de camada de desgaste (com 6 cm de espessura) entre 1999 e 2000. A mistura estudada
apresentava as características descritas no Quadro 3.14.
Quadro 3.14. Características da mistura betuminosa em estudo
Tipo de
Mistura
Características do Ligante
(produzido por via húmida)
Mistura de Agregados
(Granulometria descontínua)
Percentagem
de Ligante (%
relativa à
massa total da
mistura) Betume Base
Percentagem
de Borracha Natureza
Dimensão
máxima (mm)
MBR-BB 35/50 18 Granítica 14 7
Nesse estudo realizou-se a recolha de amostras de lajes no pavimento. Duas das lajes foram
recolhidas em 2000, sendo que uma não foi sujeita a envelhecimento acelerado (L1) e a outra
foi sujeita a envelhecimento acelerado, que consistiu na colocação dos provetes de ensaio
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
42
numa estufa a 85 °C por um período de 5 dias (L2). Em 2005 foi recolhida no mesmo
pavimento uma laje para posterior estudo das suas características em laboratório (L3).
A avaliação do módulo de deformabilidade e do comportamento à fadiga foi efetuada com
base na norma AASHTO TP8-94. Realizaram ensaios de flexão simples, com extensão
controlada, onde foi aplicado um carregamento sinusoidal com 10 Hz de frequência. Os
módulos de deformabilidade obtidos são resumidos no Quadro 3.15 e a vida à fadiga das
misturas ensaiadas é apresentada na Figura 3.9.
Quadro 3.15. Módulos de deformabilidade
Identificação Módulo de Deformabilidade, 20 °C (MPa)
L1 3200
L2 4300
L3 6700
Verificou-se um aumento dos módulos de deformabilidade ao longo do tempo de serviço. As
amostras recolhidas enquanto novas apresentaram módulos mais baixos que a recolhida ao
fim de 5 anos de serviço. Dentre as lajetas recolhidas aquando da construção, a que não foi
submetida ao procedimento de envelhecimento acelerado levou a valores do módulo de
deformabilidade mais reduzidos.
A lei de fadiga obtida para os provetes não envelhecidos mostra um melhor comportamento.
As leis da fadiga obtidas para L2 e L3 são semelhantes, o que indica que o método usado para
o estudo do envelhecimento aparenta simular corretamente o envelhecimento das misturas.
Figura 3.9 Vida à fadiga das misturas em estudo
A deformação permanente foi avaliada através da realização de ensaios de simulação de
tráfego em pista de laboratório, no equipamento wheel-tracking, de acordo com a NLT-
173/84, a uma temperatura de ensaio de 60 °C. Os resultados da velocidade de deformação
entre os 105 e os 120 minutos (V105-120 min) são os apresentados no Quadro 3.16.
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 43
Quadro 3.16. Velocidade de Deformação
Identificação Velocidade de deformação entre
os 105 e os 120 minutos (x10-3
mm/min)
L1 11
L3 2
Os valores obtidos respeitam o limite máximo de velocidade de deformação (12x10-3
mm/min) para as condições de tráfego daquela rodovia (SGI-DGC, 2008). O comportamento
à deformação permanente melhorou ao longo da vida em serviço.
Os resultados medidos no estudo realizado por Batista et al. (2006) mostram que as misturas
com BB também sofrem um endurecimento assinalável quando em serviço, uma vez que os
módulos de deformabilidade aumentaram, a resistência à fadiga diminuiu um pouco e a
resistência à deformação permanente aumentou.
3.6. Características Funcionais
Um pavimento deve constituir uma superfície livre e desempenada com a finalidade de
permitir o tráfego rodoviário, garantindo as condições mínimas apropriadas de conforto,
segurança e economia (LNEC, 2005).
As características funcionais de um pavimento dependem principalmente das suas
características superficiais. O acabamento superficial e os materiais utilizados na construção
do pavimento afetam o seu desempenho no que diz respeito a aspetos como a aderência entre
o pneu e o pavimento, a projeção de água quando ocorre precipitação, o desgaste excessivo
dos pneus, a geração de ruído, as ações dinâmicas do tráfego, a textura superficial, entre
outros.
As misturas betuminosas que incorporam BB têm algumas peculiaridades em termos das suas
características superficiais, razão pela qual se justifica uma breve referência a essas
propriedades.
3.5.1.Geração de Ruído
O ruído causado por um veículo é originado pelo motor, pelo contacto do pneu com a via e
pelo efeito aerodinâmico. Um fator que interfere fortemente com as três causas do ruído
anteriormente referidas é a velocidade do veículo. Para baixas velocidades o ruído provém
predominantemente do motor. Já a velocidades elevadas o contacto entre o pneu e a via é o
fator que causa maior ruído. O tempo de serviço do pavimento, o qual condiciona o estado de
conservação da superfície, é outros dos aspetos que influenciam o nível de ruído.
A redução do nível de ruído nas vias de comunicação levou ao desenvolvimento de soluções
que permitam a conceção de pavimentos que possuam camadas de desgaste com
características de baixa emissão sonora (Guerra et al., 2004).
A partir da realização de ensaios acústicos é possível comparar o ruído gerado em diferentes
pavimentos e comparar resultados, com o objetivo de conhecer quais são os que apresentam
menores níveis de ruído.
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
44
No estudo comparativo levado a cabo por Guerra et al. (2004), avaliaram-se as características
de uma camada de desgaste com BB e uma camada de desgaste em betão betuminoso
tradicional. Realizaram medições dos níveis sonoros LAeq, de acordo com a norma NP 1730.
Realizaram-se cinco ensaios em três localizações distintas, onde se efetuaram medições
simultâneas dos níveis sonoros recorrendo para esse fim a sonómetros. Os sonómetros foram
colocados sempre à mesma distância da berma da via e afastados em intervalos superiores a
150 m. As condições de tráfego eram semelhantes nas várias zonas.
Verificaram que nas zonas com pavimento betão betuminoso os níveis de ruído eram
superiores em cerca de 5-6 dB relativamente aos níveis verificados no pavimento com BB. O
mesmo estudo concluiu que a utilização de misturas com BB é uma boa solução a considerar
para minimizar o ruído originado pelo tráfego rodoviário.
A utilização de pavimentos com BB em camadas de desgaste torna-se assim uma boa solução
a utilizar em zonas onde são exigidos pavimentos cujas camadas de desgaste possuam
características de baixa emissão sonoro.
Freitas et al. (2008) efetuou a avaliação do ruído do tráfego através da norma ISO 11819-1,
que permite que se meça o nível sonoro máximo de um número estatisticamente expressivo de
passagens individuais de três veículos de diferentes categorias, que circulam a uma
determinada velocidade (50, 70 e 90 km/h) em superfícies isentas de patologias. Os tipos de
misturas da superfície são descritos no Quadro 3.17. Os resultados da variação do nível médio
de ruído em relação à superfície de referência S4 (betão betuminoso denso) estão
representados na Figura 3.10.
Quadro 3.17. Misturas utilizadas nas diferentes superfícies (Freitas et al., 2008)
Tipo de
Mistura
S1 Betão
Betuminoso
Rugoso
S2
Microbetão
Betuminoso
Rugoso
S3
MBR-
BMB
S4 Betão
Betuminoso
Denso
S5
Microbetão
Betuminoso
Rugoso
S6
MBA-
BMB
S7
MBA-
BMB
Dimensão
máxima do
agregado
(mm)
12 6 15 16 7 12 10
Percentagem
de Betume
(%)
5,1 6,2 7,5 4,9 6,1 9,0 9,0
Percentagem
de borracha
(por peso de
Betume) (%)
- - 18 - - 18 18
Idade da
Camada
(Anos)
1 2 7 10 4 <1 <1
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 45
Figura 3.10. Variação do ruído tomando como referência a S4
Verifica-se que as superfícies S6 e S7 constituídas por MBA-BMB apresentam uma redução
de ruído à velocidade de 90 km/h (LP) de 4,7 e 7,3 dB respetivamente. Para o caso dos
veículos pesados somente a uma velocidade de 70 km/h é que para a MBA-BMB (S7) é que
se verifica uma ligeira redução do ruído face à mistura de referência.
Para a superfície S3 (MBR-BMB) verifica-se que independentemente da velocidade e do tipo
de veículo o ruído é sempre superior à mistura de referência (Freitas et al., 2008).
Os resultados de medição acústica obtidos por Qing et al (2010) permitiram verificar que em
comparação com as camadas betuminosas convencionais densas da mesma idade, as camadas
superficiais com BB geram em geral níveis de ruído mais baixos. A redução tem origem na
melhor resistência ao fendilhamento das misturas com borracha. Além disso, aquele estudo
sugere que as misturas abertas novas com borracha conduzem a uma redução sonora
semelhante às misturas abertas novas convencionais, embora as misturas com borracha
mantenham o nível de redução mais tempo que as convencionais.
A impedância mecânica (rigidez) das superfícies dos pavimentos é mais elevada que a do piso
do pneu. Reduzindo a impedância do pavimento tende a reduzir-se as forças de impacto
transmitidas pelos pneus, diminuindo os níveis de vibração e, assim, a geração de ruído
(FEHRL, 2006). Contudo, têm sido medidas maiores reduções de ruído com misturas
descontínuas com agregados de pequena dimensão, independentemente de conterem ou não
borracha. A textura superficial, muito dependente da dimensão do agregado parece ter uma
grande influência na atenuação acústica verificada (Freitas et al., 2008).
3.5.2. Textura
A textura de uma camada superficial de um pavimento é uma característica que lhe confere
determinadas qualidades funcionais. Assim, a textura é determinante para fatores como o
desenvolvimento de forças de atrito entre o pneu e o pavimento, quer o piso esteja molhado,
quer esteja seco. A textura influencia também a resistência ao rolamento e o ruído originado
Legenda:
L(P) – Veículo ligeiro (Volkswagen Pólo)
L(S) - Veículo ligeiro (Nissan Strakar)
P – Veiculo Pesado
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
46
pela interação entre o pneu e o pavimento. A textura é habitualmente diferenciada como
microtextura, macrotextura e megatextura.
O ensaio da mancha de areia é realizado segundo a norma europeia EN 13036-1 (2001),
permite determinar a profundidade média da textura superficial (MTD) da camada de
desgaste. Antes da execução do ensaio prepara-se previamente a superfície do pavimento. A
superfície não deve ter fissuras e deve estar seca, devendo ser limpa com uma escova.
A execução deste ensaio baseia-se no espalhamento de um determinado volume (V) de
material conhecido sobre o pavimento, em forma circular. Com uma régua mede-se o
diâmetro da área circular formada sobre o pavimento em quatro direções diferentes. Efetua-se
o cálculo do diâmetro médio (D) e através da expressão 3.18 determina-se a profundidade
média das depressões da superfície da camada.
(3.18)
Os valores da profundidade da textura do pavimento dependem mais da granulometria dos
agregados utilizados no fabrico da mistura que do tipo de ligante utilizado. Por isso, os
valores de MTD típicos das camadas com BB são semelhantes aos que se obtêm para misturas
convencionais de granulometrias similares (Quadro 3.18).
Quadro 3.18. Profundidade de textura superficial de camadas betuminosas com BB
Ensaio
Valores para um betume
base 35/50 ou 50/70
(MBA-BMB) (LNEC,
2006)
Valores para um betume
Base 35/50 ou 50/70 (MBR-
BMB)
(LNEC, 2008)
Valores para
AC 14 Surf
(EP, 2009)
Técnica
Volumétrica
da Mancha de
Areia (MTD)
≥ 1,1 mm ≥ 1,0 mm ≥ 1,0 mm
3.5.3. Atrito
A aderência é uma característica superficial importante do ponto de vista da segurança
rodoviária. O atrito depende de fatores como a textura superficial, a interpenetração entre o
rasto dos pneus e as asperezas do pavimento, o nível de desgaste dos agregados da superfície
do pavimento e a presença de água originada pela precipitação.
O coeficiente de atrito é um parâmetro que permite determinar o nível de aderência entre o
pneu e o pavimento. Depende de diferentes fatores como as características da superfície e o
seu estado de conservação, o estado dos pneus (e da velocidade de circulação dos veículos) e
ainda das condições climatéricas (Pinto, 2003).
Alguns dos ensaios mais usuais para medir o atrito são:
Pêndulo Britânico – caracterização pontual do atrito;
GripTester – caracterização em contínuo do atrito superficial de um pavimento.
SCRIM – Sideway-force Coefficient Routine Investigation Machine
O ensaio pêndulo Britânico (EN 13036-4: 2003) permite efetuar medidas localizadas do
coeficiente de atrito cinemático, avaliando a energia absorvida por atrito, no momento em que
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 3
Marco Filipe Simões Rodrigues 47
a borracha do pêndulo desliza sobre o pavimento. Possibilita que se simule o desempenho de
um veículo sobre uma superfície molhada, a uma velocidade de cerca de 50 km/h (Menezes,
2008). No ensaio mede-se o valor de PTV (Pendulum test value) que é uma medida indireta
do atrito entre o pneu e pavimento.
Outro equipamento usado para medir o coeficiente de atrito longitudinal em contínuo do
pavimento é o Grip Tester (BS 7941-2:2000). É um equipamento com três rodas e tem um
peso que ronda os 85 kg. Pode ser rebocado por um qualquer veículo rebocador, desde que
este tenha a capacidade de transportar um depósito de água com 500 litros. A quantidade de
água utilizada é regulada automaticamente pelo equipamento de acordo com a velocidade do
veículo.
O ensaio pode ser utilizado perante diferentes condições ambientais e ser realizado a
velocidades compreendidas entre 5 e 130 km/h. As velocidades recomendadas para este
ensaio em estrada situam-se nos 50 km/h.
O coeficiente de atrito é medido através de um pneu normalizado que está montado numa
roda que se encontra parcialmente bloqueada. São medidas as forças horizontais e verticais
exercidas no pneu sob determinadas condições normalizadas (velocidade e espessura da
película de água). Realizadas as medições, é possível determinar o coeficiente de atrito de
forma automática e estes valores são transmitidos para o computador que aloja os dados. O
Grip Number (GN) traduz a média de um certo número de leituras do atrito instantâneo ao
longo de uma determinada secção onde ocorreu o ensaio. Os valores mais usuais para estes
ensaios situam-se entre 0,0 e 1,2 (Menezes, 2008).
O Quadro 3.19 resume os valores nominais para as propriedades de resistência à derrapagem.
Quadro 3.19. Características típicas de resistência à derrapagem de misturas com BB
Características Ensaio
Valores para
um betume
base 35/50 ou
50/70 (MBA-
BMB)
(LNEC, 2006)
Valores para
um betume
base 35/50 ou
50/70 (MBR-
BMB)
(LNEC, 2008)
Caderno de
Encargos da
EP para
misturas
convencionais
(EP, 2009)
Resistência à
derrapagem
Coeficiente de
atrito pontual
(PTV)
Ensaio Pendulo
Britânico
(EN 13036-4)
- ≥ 70 ≥ 60
Coeficiente de
atrito em
contínuo
(Grip Number)
Ensaio Grip Tester;
velocidade 50 km/h
e película de água
0,5 mm (BS 7941-
2)
≥ 0,75 ≥ 0,65 ≥ 0,60
Comparando os valores obtidos pelos documentos de aplicação do LNEC, emitidos para o
produtor Recipav, com os valores mínimos estabelecidos no caderno de encargos da EP (EP,
2009), verifica-se que pelas misturas com BB tem requisitos superiores aos exigidos
geralmente para superfícies de pavimentos construídas com misturas convencionais.
A medição do coeficiente de atrito transversal (CAT) em contínuo pode ser efetuada
utilizando o SCRIM.
Características Técnicas das Misturas Betuminosas com Borracha
48
O SCRIM pode ser equipado com um texturómetro laser que possibilita a medição da
macrotextura ao mesmo tempo que mede o CAT. O texturómetro encontra-se instalado na
parte frontal do veículo, alinhado com o ponto de contacto da roda de ensaio com o
pavimento. Este ensaio pode ser adaptado de maneira a possibilitar a caracterização da
aderência nas zonas de passagem dos rodados. O registo dos dados pode ser efetuado em
intervalos de 5, 10 ou 20 m consoante a escolha realizada pelo operador antes do começo do
ensaio. Os dados registados são os valores do CAT, velocidade de medida, e a média destes
valores (Pinto, 2003).
Segundo a EP (2009) os valores do coeficiente de atrito (à velocidade de 50 km/h) medidos
através do equipamento tipo SCRIM não devem ser inferiores a 0,50.
3.7. Considerações Finais
Neste capítulo apresentaram-se as características gerais das misturas betuminosas e discutiu-
se em que medida essas características podem ser melhoradas para aumentar o seu
desempenho.
Posteriormente descreveu-se em traços gerais quais os processos de formulação de misturas
betuminosas existentes. Indicaram-se algumas granulometrias que têm sido empregues em
misturas betuminosas com BB em Portugal. Descreveu-se o método de Marshall, que é um
dos mais utilizados em todo o mundo. No entanto, existem algumas alterações a introduzir-
lhe, as quais também são descritas para que se possa ter uma interpretação mais correta deste
método quando aplicado às misturas betuminosas com BB.
Analisaram-se as características de desempenho mecânico das misturas betuminosas com BB,
nomeadamente os valores do módulo de deformabilidade, e a resistência à deformação
permanente e à fadiga. Avaliou-se também a sensibilidade à água das misturas com BB.
Efetuou-se ainda uma comparação dos resultados indicados na bibliografia com os
habitualmente medidos em misturas betuminosas convencionais. Verificou-se que as misturas
betuminosas com BB apresentaram geralmente boas características mecânicas,
frequentemente com melhorias significativas relativamente às misturas convencionais.
Descreveu-se o processo do envelhecimento das misturas betuminosas e o modo com tende a
evoluir ao longo do tempo. Verificou-se que as misturas betuminosas com BB envelhecem a
um ritmo mais lento que as misturas convencionais.
As características funcionais das misturas betuminosas com BB, importantes na garantia de
segurança e conforto de uma rodovia, tendo-se discutido com maior detalhe a geração de
ruído, a textura e atrito superficiais.
CAPÍTULO 4
Marco Filipe Simões Rodrigues 49
4. FABRICO, PROCESSO CONSTRUTIVO E ANÁLISE COMPA-
RATIVA
4.1. Considerações Iniciais
Após o estudo das composições típicas e do processo de formulação de misturas betuminosas
com BB e depois de se analisar algumas das características que lhes conferem um bom
desempenho para as solicitações a que serão sujeitas durante o período de serviço, neste
capítulo apresenta-se uma síntese dos procedimentos de fabrico para colocação em obra das
misturas com BB.
Descrevem-se os diferentes tipos de centrais utilizadas para o fabrico de misturas betuminosas
com borracha que podem encontrar-se no mercado, os principais equipamentos que
constituem essas centrais e os procedimentos gerais usados no fabrico das misturas.
Analisam-se também outros aspetos do processo produtivo e construtivo, como o transporte
das misturas até à obra e o processo de espalhamento e compactação para a construção de
camadas de pavimentos.
No final do capítulo, efetua-se uma análise das vantagens e dos inconvenientes das misturas
betuminosas com borracha que têm sido referidos na bibliografia. Apresenta-se ainda uma
análise custo/benefício efetuada por outros autores.
4.2. Fabrico de Misturas com Betume Borracha
4.2.1 Centrais de Misturas Betuminosas
Uma central de fabrico de misturas betuminosas é uma instalação industrial onde os
agregados e o betume são doseados e misturados, dando origem aos diferentes tipos de
misturas que se podem encontrar no mercado (Branco et al., 2008). As centrais de produção
de misturas betuminosas podem ser contínuas ou descontínuas.
Nas centrais descontínuas inicialmente ocorre o doseamento volumétrico e/ou ponderal dos
agregados nas tremonhas doseadoras, seguindo-se a sua secagem e aquecimento no tambor-
secador. Entretanto, os agregados aquecidos podem ser temporariamente armazenados, antes
da sua entrada no misturador. Consoante a amassadura pretendida para determinada obra os
agregados quentes, ligantes, aditivos e o fíler são misturados por amassadura individualizada
no misturador. Finalizada a mistura, ocorre a sua descarga para o respetivo veículo de
transporte até ao local de obra.
As centrais contínuas diferem das centrais descontínuas uma vez que nas primeiras a mistura
dos constituintes é feita no mesmo tambor que procede ao aquecimento e secagem dos
materiais agregados, ou seja, é realizado o doseamento volumétrico e/ou ponderal dos
agregados, seguindo-se a sua secagem e aquecimento no tambor-secador-misturador. No
mesmo tambor são injetados os ligantes e aditivos, de modo a misturar os diversos
componentes. Para finalizar descarrega-se a mistura betuminosa para ser transportada até à
obra.
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha
50
As misturas com BB podem ser produzidas em centrais contínuas ou descontínuas
anteriormente descritas, não existindo nenhuma alteração dos equipamentos da central para
produzir este tipo de misturas. Na produção de misturas com BB que incorporam BB
produzido por via húmida, em obra, existe apenas um equipamento móvel, que é colocado
junto à central para produção do novo ligante que é posteriormente adicionado no misturador
da central, conforme é ilustrado na Figura 4.1. Depois da produção do BB estar terminada, o
tempo para se produzir mistura betuminosa com borracha na central é igual ao das misturas
convencionais.
As misturas que incorporam ligante produzido por via seca pelo processo proposto por Dias
(2011) foram produzidas em centrais descontínuas, não tendo havido necessidade de qualquer
alteração do equipamento da central. Neste caso existe a particularidade de o granulado de
borracha ser colocado de forma manual diretamente na misturadora da central, ocorrendo a
interação entre os constituintes da mistura desde essa fase até à compactação em obra.
Figura 4.1. Central de produção de misturas betuminosas (Gonzalez, 2010)
4.2.2. Produção do Betume-Borracha
O equipamento para a produção de BB pode ser colocado entre o tanque de armazenamento
do betume a modificar e o misturador da central. A sua função é aquecer o betume
convencional com a borracha durante um determinado período de tempo, a uma determinada
temperatura e sob agitação contínua, de forma a permitir a interação entre o betume e a
borracha nas condições desejadas para uma determinada mistura, com vista à obtenção dos
melhores desempenhos (Baptista, 2005). A Figura 4.2 mostra a produção de misturas
betuminosas com fabrico do BB em obra, e a Figura 4.3 representa o equipamento de fabrico
de BB colocado junto à central.
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 4
Marco Filipe Simões Rodrigues 51
Figura 4.2 Esquema de uma central de produção misturas betuminosas, com produção do BB
em obra (CEDEX, 2007).
Figura 4.3 Equipamento utilizado pela empresa portuguesa Recipav na produção de BB
(Ribeiro, 2012)
Medina et al. (2003) referem que o BB produzido com incorporação de alta percentagem de
borracha apresenta uma grande viscosidade, o que torna o produto final instável relativamente
ao armazenamento.
A empresa portuguesa Recipav é uma das que adotou o método de produção de BB no
estaleiro de obra. Esta empresa incorpora cerca de 18 a 22% de granulado de borracha (de
origem criogénica) relativamente ao peso total de ligante (LNEC, 2008). A Probigalp
desenvolveu também uma tecnologia para a produção de BB em obra com a incorporação de
altas percentagens (16 a 22%) de borracha (Probigalp, 2011).
O BB produzido em fábrica ou em refinaria tem processos de fabrico e produção semelhantes
ao betume modificado com polímeros. Cada fabricante utiliza procedimentos próprios de
fabrico do BB que normalmente se encontram patenteados.
Assim, dependendo do fabricante de ligante, as unidades de fabrico possuem equipamentos
com elevado poder de agitação que permitem a dispersão do granulado de borracha no betume
convencional (CEDEX, 2007). Contudo, a produção de BB em fábrica proporciona um
Tambor-Secador-
Misturador
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha
52
controlo mais exigente do processo produtivo e permite a obtenção de um produto final de
maior qualidade (CEDEX, 2007; Nunes, 2005).
Para se obter uma mistura estável, o fabricante pode optar por adicionar estabilizantes
químicos ou elastómeros. (CEDEX, 2007). A estabilidade ao armazenamento é referida por
Vicente (2006) como uma vantagem, pois a homogeneidade do produto garante
trabalhabilidade da mistura no período em que decorre a pavimentação. Aquele autor refere
ainda que é necessário apenas um reservatório específico para o armazenamento junto à
central de mistura (habitualmente usado para armazenamento de outros betumes
modificados).
4.2.3. Betume-borracha Produzido em Portugal
Em Portugal existem várias empresas produtoras de BB. As principais empresas presentes
neste mercado são a Probigalp, a Cepsa, a Repsol, a Lusasfal e a Recipav. Cada empresa tem
diferentes produtos, que diferem no modo de produção, granulometria da borracha utilizada,
tipo de betume base, tempos e temperaturas de interação entre os dois componentes e
características finais do produto a comercializar. Os produtos disponíveis no mercado
nacional podem ser fabricados em obra com equipamento específico ou produzidos em
fábrica.
De seguida apresenta-se uma breve descrição dos produtos que cada uma das empresas
produz e algumas das principais características dos BB que disponibilizam no mercado.
A empresa Cepsa apresenta no mercado dois produtos fabricados nas suas refinarias: o BBM
35/50 e o BBM 50/70. O processo utilizado para a produção do granulado de borracha é a
trituração mecânica. O produto apresenta baixa viscosidade e é estável ao armazenamento. A
temperatura de fabrico de uma mistura betuminosa com BBM 35/50 ronda os 170 a 180 °C e
a temperatura de compactação deve estar compreendida entre 165 e 175 °C (CEPSA, 2012).
A Probigalp disponibiliza quatro tipos diferentes de Betume: Viambiente BBB (betume com
baixa percentagem de granulado de borracha); Viambiente BBM e Viambiente BBM Dreno
(betume com média percentagem de granulado de borracha); Viambiente BBA® (betume alta
percentagem de granulado de borracha).
O Viambiente BBB tem baixa percentagem de borracha, não ultrapassando 8% em relação à
massa total de ligante. Pode ser produzido em fábrica, ou em obra, e apresenta baixa
viscosidade comparativamente aos produtos com maior percentagem de borracha, o que o
torna mais estável ao armazenamento.
O Viambiente BBM incorpora cerca de 10 a 14 % de borracha em relação à massa total de
ligante. Este produto também pode ser produzido em fábrica ou em obra. O Viambiente BBM
Dreno é utilizado para misturas drenantes.
O Viambiente BBA® poderá incorporar percentagens de borracha na ordem de 16 a 22%, em
relação à massa total do ligante, e é produzido em obra. Apresenta alta viscosidade e
instabilidade ao armazenamento (Probigalp, 2012).
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 4
Marco Filipe Simões Rodrigues 53
A empresa Recipav disponibiliza três produtos de BB: o betume modificado com baixa
percentagem de borracha reciclada de pneus (BBB); o betume modificado com média
percentagem de borracha reciclada de pneus (BBM); o betume modificado com alta
percentagem de borracha reciclada de pneus (BBA).
O processo de incorporação da borracha de pneu no betume base é realizado por via húmida
num equipamento constituído por um misturador e tanques de reação durante um determinado
tempo e a uma temperatura definida. O fabrico segue os procedimentos indicados na Norma
ASTM D 6114, incorporando-se no betume um mínimo de 20 a 22% de granulado de
borracha sobre o peso total do ligante (Recipav, 2012a).
A propósito do ligante fabricado pela Lusasfal, Vicente (2006) refere que o betume a
modificar é armazenado à temperatura mínima necessária para permitir o seu manuseamento.
A empresa possui um equipamento que em poucos segundos é capaz de aquecer o betume a
cerca de 180-200 °C, no momento em que é realizado o processo de mistura do betume com a
borracha. O BB é produzido em fábrica por via húmida e a borracha utilizada provém, quer de
trituração mecânica, quer do processo criogénico. A empresa utiliza um procedimento que
consiste, numa primeira fase, em colocar o betume num depósito no qual se adiciona o
granulado de borracha de pneu, ocorrendo agitação durante um determinado período de
tempo, de forma a promover a interação entre a borracha e o betume. No segundo depósito
pode-se programar a velocidade de agitação e a temperatura da mistura de forma a
proporcionar as condições favoráveis à rápida interação entre os componentes (Vicente,
2006). Na Figura 4.4. é ilustrada uma fábrica de produção de BB.
Figura 4.4. Produção em fábrica de BB (Vicente, 2006)
De referir que o BB produzido pela Lusasfal é estável ao armazenamento e apresenta baixa
viscosidade em comparação com outros produtos de BB comercializados. A marca apresenta
disponível no mercado o LUSOFLEX1 e 2.
A Repsol disponibiliza no mercado produtos modificados com borracha por via húmida e
produzidos em fábrica. O granulado de borracha utilizado tem dimensões inferiores a 0,8 mm
e é obtido por trituração mecânica. Na seleção do betume existe a preocupação de este ser
compatível com a borracha. Os produtos comercializados são de baixa viscosidade e estáveis
ao armazenamento. O seu uso é recomendado para camadas de desgaste e misturas
betuminosas descontínuas (Nunes, 2005).
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha
54
No Quadro 4.1 faz se um resumo dos produtos mencionados anteriormente.
Quadro 4.1. BB produzidos em Portugal (adaptado de Vicente, 2006)
Empresa Fabrico
Processo de
produção do
granulado de
borracha
Percentagem de
Granulado de
Borracha (%)
Nome do
Produto Viscosidade Armazenamento
Processo de
incorporação
Cepsa Fábrica Trituração
Mecânica -
BBM 35/50 - Estável
Via húmida
BBM 50/70
Probigalp
Fábrica
-
≤8 Viambiente
BBB Baixa
- Fábrica 10 a 14 Viambiente
BBM Média
Fábrica/ in situ ≥18 Viambiente
BBA Alta
Lusasfal Fábrica
Criogénico e
trituração
mecânica
-
LUSOFLEX1
Baixa Estável
LUSOFLEX2
Repsol Fábrica/Refinaria Trituração
mecânica
BB 35/50 e
50/70 Baixa Estável
Recipav Central in situ Criogénico - BMB 35/50
- Instável BMB 50/70
4.3. Colocação e Aplicação em Obra de Misturas Betuminosas com Borracha
4.3.1. Transporte
O transporte deste tipo de misturas betuminosas para o local da obra pode ser feito com
camiões tradicionais, basculantes, utilizados habitualmente para o transporte de misturas
betuminosas. No entanto, dadas as características particulares das misturas com BB, convém
ter alguns cuidados adicionais. Estes tipos de misturas são mais sensíveis que as tradicionais à
diminuição da temperatura, às condições climatéricas e ao tempo de transporte. A cobertura
dos camiões com uma lona apropriada é uma das medidas a impor, particularmente quando a
central de fabrico das misturas se encontra a alguma distância do local de aplicação. A curta
distância pode-se dispensar a cobertura dos camiões (CEDEX, 2007; Caltrans, 2006).
Tal como acontece genericamente para outros tipos de misturas betuminosas, normalmente,
aplicam-se líquidos antiaderentes na caixa basculante do camião para impedir que a mistura
adira a esta, e também para facilitar o despejo da mistura para a pavimentadora.
Devem tomar-se medidas preventivas durante a carga para que não ocorra a segregação do
material. Nesse sentido a altura de queda do material para o camião deve ser a menor
possível. Durante a carga o camião deve deslocar-se para impedir a formação de um único
monte cónico, conforme o ilustrado na Figura 4.5.
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 4
Marco Filipe Simões Rodrigues 55
Figura 4.5 Carregamento de um camião basculante numa central (Dias, 2011)
4.3.2. Preparação da Superfície para Pavimentação
A construção de camadas betuminosas com BB não implica exigências específicas, em termos
da preparação da superfície da camada subjacente, comparativamente à construção de
camadas betuminosas convencionais.
Antes da aplicação de uma nova camada deve preparar-se convenientemente a superfície da
camada subjacente. A superfície não deve apresentar sujidade, detritos ou poeiras. Caso
contrário, deve-se proceder à limpeza dos mesmos.
A aplicação de misturas betuminosas com BB faz-se, geralmente, sobre uma camada
betuminosa construída anteriormente. Para uma correta ligação da nova camada à existente, o
espalhamento da mistura betuminosa só deve iniciar-se após a rotura da emulsão aplicada em
rega de colagem. De acordo com o LNEC esta rega deve ser executada com uma emulsão
betuminosa modificada (LNEC, 2008; LNEC, 2006).
A rega de colagem deve ser realizada com cuidados, de modo a proporcionar uma dispersão
homogénea de ligante e a garantir uma taxa adequada de emulsão sobre a superfície. A
qualidade de execução da rega de colagem depende do equipamento utilizado, o qual é
geralmente constituído por uma cisterna com barra distribuidora e um sistema de controlo
semiautomático.
4.3.3. Colocação
A colocação em obra das misturas betuminosas com borracha realiza-se em pavimentadoras
convencionais, semelhantes à representada na Figura 4.6. Estas pavimentadoras são munidas
de uma mesa vibratória e de equipamentos que permitem, caso necessário, o aquecimento da
mesa (Caltrans, 2006). Os parâmetros de operação da pavimentadora e da mesa não têm
exigências especiais, sendo semelhantes aos utilizados na aplicação de outras misturas
descontínuas. O rendimento de aplicação pode variar de 200 a 1300 metros por hora, em
função da largura de trabalho e da espessura da camada a construir.
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha
56
Figura 4.6. Pavimentadora convencional (Gonzalez, 2010)
Segundo o CEDEX (2007) e o Caltrans (2006), existem algumas precauções a tomar na
colocação de misturas com BB, das quais se destaca a necessidade de adotar medidas que
evitem o arrefecimento prematuro da mistura. Se a temperatura ambiente (que deve ser
superior a 10ºC) for muito baixa a mistura arrefece mais rapidamente, o que pode tornar
difícil a sua colocação em obra. A pavimentação só deve acontecer caso as condições
climatéricas sejam favoráveis. Caso surja precipitação, vento ou arrefecimento brusco deve
interromper-se a pavimentação, de modo a evitar dificuldades na compactação, as quais
poderão impedir que se atinja a densidade desejada para o material da camada. Quando a
pavimentadora inicia o espalhamento, a mistura deve fluir sem dificuldade, ser homogénea e
não deve apresentar segregação ou escorrimentos de ligante.
A pavimentação de uma estrada deve ocorrer de forma contínua. A melhor forma de o
conseguir é coordenar a velocidade de pavimentação com a produção da central de fabrico. A
redução do número de arranques e paragens da pavimentadora permite obter uma aplicação de
maior qualidade. Note-se que, tendo em conta o tipo de misturas descontínuas com BB
utilizadas, a superfície obtida pela passagem da espalhadora deve ficar tão regular quanto
possível, porquanto não é possível proceder a correções em segunda passagem na mesma
camada. A pavimentação deve ser realizada em toda largura de uma vez, com pavimentadoras
a par e muito pouco distanciadas uma da outra (cerca de 1m) para que a junta longitudinal
fique bem feita.
Caso a pavimentadora permaneça mais de 15 minutos parada, devido à interrupção do
fornecimento da mistura, deve-se compactar a área executada até a esse momento (Recipav
2006; Recipav 2008).
Para além dos aspetos referidos, o Caltrans (2006) sugere que os responsáveis pelo
equipamento devem ter a formação adequada para o seu manuseamento. A obtenção de bons
resultados está dependente do cumprimento dos planos e especificações técnicas elaborados
para cada tipo de mistura e sua aplicação.
4.3.4. Compactação da Mistura
A compactação de misturas betuminosas com borracha deve verificar o exigido na fase de
estudo de formulação relativamente às temperaturas de compactação e ao número de
passagens que os cilindros devem realizar para atingir a densidade requerida.
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 4
Marco Filipe Simões Rodrigues 57
A operação de compactação deve ser iniciada assim que a mistura atingir a temperatura
estipulada nos estudos de formulação, para que os cilindros possam circular sem deixarem
deformações, devendo a compactação ocorrer enquanto a temperatura for superior à mínima
estipulada. A compactação deve ocorrer se as temperaturas da mistura se situarem acima dos
150 °C.
As passagens dos cilindros devem ocorrer até desaparecerem as marcas dos rolos da
superfície da camada e ser obtido o grau de compactação mínimo de 97% da densidade de
projeto. A velocidade dos cilindros deve ser contínua e regular, de forma a não provocar a
desagregação das misturas.
Tal como acontece para as misturas convencionais, são requeridos alguns cuidados a ter com
os cilindros como humedecer os rolos com água ou, caso seja necessário, com água e sabão,
para impedir a aderência da mistura aos rolos durante o processo de compactação.
Devem ser usados apenas cilindros de rolos pelo facto de as camadas a compactar terem
espessura reduzida (Figura 4.7). O número de equipamentos a utilizar deve ser estabelecido
em função da largura de espalhamento (Recipav, 2006; Recipav, 2008).
As condições de compactação são difíceis de verificar nas misturas abertas. Muitas vezes tem
de se colocar o material de forma manual, na zona da junta, uma vez que não se consegue
fazer o espalhamento com pá ("ensaibramento") para esse fim, porque as misturas abertas têm
poucos finos.
Vieira (2005), refere que deve evitar-se a compactação com cilindros de pneus, para impedir
que o material adira às rodas e se levante. Os cilindros vibratórios não devem ser usados para
misturas abertas ou rugosas.
Figura 4.7. Exemplo de colocação e compactação de misturas betuminosas com borracha em
obra (Probigalp, 2012)
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha
58
4.4. Utilização de BetumeBorracha como Técnica de Retardamento de
Propagação de Fendilhamento
O retardamento da propagação de fendas das camadas existentes fendilhadas para as camadas
de reforço a construir sobre aquelas, pode ser conseguido pela execução de uma camada de
pequena espessura com BB sobre a camada superficial do pavimento existente. O efeito é
conseguido pela redução dos esforços associados à atividade das fendas, os quais originam o
fendilhamento das camadas superiores. As soluções referidas também têm aplicação para
reduzir o problema dos pavimentos existentes e fendilhados nos casos em que não se constrói
qualquer camada de reforço.
Duas das soluções mais conhecidas são a SAM (Stress Absorving Membrane) e a SAMI
(Stress Absorving Membrane Interlayer).
4.4.1. SAM - Stress Absorving Membrane
A SAM aplica-se superficialmente ao pavimento existente, permitindo selar as fendas
existentes, ao mesmo tempo que garante alguma textura ao pavimento. A SAM pode ser
formada por uma película de BB (que pode utilizar cerca os 20% de borracha na sua
constituição) aplicada por pulverização na superfície do pavimento já existente, seguida da
aplicação de uma camada de agregados de tamanho uniforme, conforme é apresentado na
Figura 4.8.
Figura 4.8 Constituição da SAM (Adaptado de ARSPG, 2011)
Dependendo da dimensão das partículas do agregado utilizado, as espessuras destas camadas
podem ter entre 9 e 15 mm.
Quando não é possível realizar uma intervenção mais profunda ao nível das camadas
betuminosas, por restrições financeiras da administração rodoviária, uma das soluções para
manter o pavimento em serviço e com adequadas características de funcionais é a aplicação
deste tipo de membranas. Estas permitem minimizar o aparecimento de fissuras com origem
nas camadas ligadas subjacentes do pavimento existente, repõem o atrito na superfície do
pavimento e impedem a infiltração das águas na estrutura do pavimento a partir da superfície.
No entanto, para pavimentos com um estado de degradação muito elevado a aplicação de uma
SAM não soluciona o problema (Caltrans, 2006).
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 4
Marco Filipe Simões Rodrigues 59
4.4.2. SAMI - Stress Absorving Membrane Interlayer
A SAMI consiste na aplicação de uma película em BB sobre um pavimento fendilhado,
coberto posteriormente com uma camada de agregados. Após a aplicação dos agregados a
membrana é compactada e varrida. Normalmente a membrana é coberta por uma camada de
reforço, conforme o ilustrado na Figura 4.9.
Figura 4.9. Constituição da SAMI (adaptado de ARSPG, 2011; Probigalp, 2012)
A SAMI com BB pode ser aplicada em uma, duas ou três camadas em função do estado do
pavimento e do tráfego previsto. As taxas de aplicação de BB variam entre 1,8 e 2,6 kg/m2 e
as taxas de aplicação dos agregados variam entre 10 e 14 kg/m2 em função da granulometria a
utilizar e do número de camadas aplicadas. Os agregados devem ter uma dimensão nominal
de 19 13,2 ou 9,5 mm e devem ser 100% britados (Recipav, 2012b).
Têm sido referidas várias vantagens associadas à utilização de SAMI (Dias, 2011; Ribeiro,
2012; Recipav, 2012b; Caltrans, 2006), embora seja difícil ajustar a taxa de aplicação de
agregados:
Grande flexibilidade, o que lhe confere boa resistência à propagação de fendas;
Garante uma boa impermeabilização da camada fendilhada, selando as fendas da
mesma;
Aumenta a vida útil do pavimento e consequentemente reduz a necessidade de
manutenção;
O BB contém borracha de pneu, tornando-se assim uma forma sustentável de reutilizar
esse material.
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha
60
4.5. Misturas Betuminosas com Borracha mais Usuais em Portugal
Em Portugal são utilizadas misturas betuminosas com BB em obras de reabilitação ou de
construção nova de rodovias municipais, estradas e autoestradas. Estas misturas são aplicadas
nas camadas de desgaste ou nas camadas intermédias.
As principais misturas utilizadas são as misturas descontínuas rugosas (MBR-BB) e as
misturas abertas (MBA-BB), as quais são utilizadas em camadas de desgaste. No Quadro 4.2
são apresentadas as principais características dessas misturas (Recipav 2006; Recipav 2008).
Quadro 4.2. Principais características das misturas betuminosas descontínuas abertas e
rugosas (Recipav 2006; Recipav 2008)
Mistura
Dimensão
máxima do
agregado
(mm)
Percentagem de borracha
adicionada ao betume (%)
Percentagem de
ligante na mistura
(%)
Porosidade da
mistura
(%)
MBR-BMB 14,0 18-22 8-9 3,5-6,5
MBA-BMB 10,0 18-22 9-10 12-18
O caderno de encargos da EP (2009), indica que as espessuras para aplicação das seguintes
misturas são:
Mistura Betuminosa aberta com alta percentagem de borracha – 2,5 a 4 cm;
Mistura Betuminosa rugosa com alta percentagem de borracha – 3 a 6 cm;
Mistura Betuminosa aberta com média percentagem de borracha – 3 a 4 cm;
Mistura Betuminosa rugosa com média percentagem de borracha – 3 a 4 cm.
4.6. Reciclagem de Pavimentos com Adição de Betume-Borracha
A reabilitação dos pavimentos rodoviários permite restabelecer as suas características
estruturais e funcionais que diminuíram ao longo do período de vida. A reabilitação pode ser
efetuada aplicando uma de várias técnicas de reabilitação, como a aplicação de novas
camadas betuminosas. A reciclagem de pavimentos é outra solução que tem vindo a ser
adotada em muitos casos para reabilitação de pavimentos.
As exigências da legislação que limita cada vez mais a quantidade de materiais que se pode
depositar em vazadouro e a falta de novos materiais possibilitaram que se utilizasse cada vez
mais aquela técnica.
As quantidade de material granular novo que será necessário adicionar depende do ajuste que
é preciso fazer para a correção da curva granulométrica dos agregados, podendo variar entre
30 e 70% (Pais et al., 2008b).
O BB poderá ser utilizado nas misturas recicladas. Existem algumas particularidades relativas
ao ligante final que devem ser consideras, uma vez que será a “mistura” de um ligante
envelhecido com o BB novo. Assim é de esperar que o novo ligante não apresente
desempenhos semelhantes às misturas com BB.
Pais et al. (2008b) efetuaram um estudo de duas misturas recicladas (F1 e F2), verificando que
o betume recuperado das camadas recicladas devido ao seu envelhecimento apresentava
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 4
Marco Filipe Simões Rodrigues 61
penetrações baixas, semelhantes às dos betumes do tipo 10/20. O BB novo apresentava para
F1 e F2, respetivamente, penetrações de 35/50 e 50/70. A borracha incorporada resultou do
processo criogénico e tinha dimensões entre 0,18 e 0,6 mm. Foi realizado o estudo das
características do BB e fez-se variar percentagem de borracha a incorporada nas duas
misturas. Os BB selecionados foram o 50/70, com 22% de borracha, e o betume 35/50 com
20% borracha.
A taxa de reciclagem influencia as características do ligante final. Segundo aquele estudo, o
aumento da taxa de reciclagem causa a diminuição da penetração do ligante final de forma
assinalável no caso do betume base 35/50, não tendo verificado uma influência notória na
penetração para o ligante base 50/70.
Por fim efetuaram a avaliação de desempenho das misturas recicladas com adição de BB,
tendo avaliado o módulo de deformabilidade, a resistência à deformação permanente e a
resistência à fadiga, para diferentes percentagens de betume. Concluíam que, de uma forma
geral, o desempenho das misturas recicladas com adição de BB foi melhor que o desempenho
típico das misturas com BB.
4.7. Vantagens e Desvantagens das Misturas com Betume-Borracha
A utilização em vários países de misturas com BB ao longo das últimas décadas tem
permitido a acumulação de experiência sobre o uso daquela tecnologia, o que tem originado
documentação abundante, a qual permite conhecer as principais vantagens e desvantagens da
utilização de betumes com borracha. De seguida apresentam-se as principais vantagens
técnicas associadas à utilização daquele tipo de misturas, seguindo de perto o que é referido
por Ribeiro (2012), Caltrans (2006), Vicente (2006) e Fontes (2009):
As misturas com BB apresentam geralmente melhor resistência ao envelhecimento por
oxidação que as misturas convencionais, o que é conseguido quer pelo uso de maiores
percentagens de ligante, o qual reveste os agregados com uma película mais espessa, quer
pela presença de borracha de pneu que reduz a sensibilidade do material ao
envelhecimento por oxidação;
A maior viscosidade do BB em comparação com o betume convencional, confere às
misturas uma redução da suscetibilidade térmica comparativamente às misturas
betuminosas convencionais;
As misturas com BB apresentam uma boa resistência à deformação permanente apesar da
elevada percentagem de betume que incorporam. Este fator é determinado pela adição de
borracha que diminui a suscetibilidade térmica e aumenta a viscosidade do ligante;
Aumento da resistência à fadiga e à propagação de fendas das misturas com BB como
consequência da maior elasticidade das misturas com BB, associada à quantidade de
borracha utilizada na mistura e à maior resiliência desta;
As misturas com BB são capazes de propiciar maior impermeabilidade aos pavimentos,
porquanto essa característica dependente muito da existência de fendas superficiais, e as
misturas com BB contribuem para retardar a propagação de fendas;
As misturas com BB apresentam geralmente melhores características adesivas aos
materiais agregados;
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha
62
Maior durabilidade do pavimento;
A redução da espessura a pavimentar, o que se traduz na utilização de menos materiais
necessários para realizar a mistura, ocorrendo uma diminuição das deslocações entre a
central de produção e a obra, reduzindo-se assim os custos;
Durante a execução, como a camada é mais fina, o tempo de pavimentação e compactação
também será menor;
A redução do ruído originado pela circulação dos veículos;
As misturas com BB apresentam maior atrito entre pneu e o pavimento;
Redução da poluição visual originada pelo despejo de pneus em locais sensíveis.
Ainda segundo os mesmos autores é de assinalar também um conjunto de desvantagens e
limitações da utilização de misturas com BB:
O custo inicial é elevado comparado com o custo das misturas convencionais;
Os equipamentos necessários para a produção e controlo das propriedades da mistura
produzidas por via húmida têm custos elevados, só compensados se do ponto de vista da
vida útil e da necessidade de manutenção do pavimento as misturas com BB acarretarem
menos custos que as misturas convencionais;
Na fase de produção de BB, mistura, transporte, espalhamento e compactação da mistura
betuminosa é necessário um apertado controlo das temperaturas, caso contrário poderão
ocorrer deficiências na execução do pavimento que farão diminuir a sua vida útil;
A utilização destas misturas poderá originar odores e problemas com a qualidade do ar
durante a produção e aplicação das misturas betuminosas. Os fumos tóxicos libertados
pelas misturas com borracha, especialmente as que incorporam alta percentagem de
borracha, exigem a proteção especial dos trabalhadores com máscaras;
Se por motivos meteorológicos, ou por outros não for possível aplicar o BB num
determinado prazo, bastante curto, os ligantes podem tornar-se inutilizáveis;
Vários dos processos utilizados são patenteados, podendo ser necessária a aquisição dos
direitos de utilização, o que pode incrementar o custo de produção deste tipos de mistura;
A utilização de um ligante mais viscoso torna a mistura mais difícil de trabalhar;
A quantidade de betume a utilizar nas misturas com BB é superior à das misturas
convencionais, o que pode causar problemas de exsudação na mistura;
Nalguns casos, o BB pode apresentar problemas de envelhecimento durante o processo de
fabrico e durante a sua vida útil.
4.8. Betume-Borracha – Análise Custo/Beneficio
Apresenta-se de seguida uma análise efetuada por Dias (2011) na qual é realizado um estudo
comparativo dos custos envolvidos no processo de produção de misturas betuminosas com
borracha, nas suas diversas variantes, incluindo a apreciação dos fatores que determinam o
custo final dos produtos estudados. Julga-se que este estudo permite mostrar, de forma
suficientemente ajustada, os cenários de custos que poderão estar envolvidos.
A análise assenta principalmente na comparação do custo de três misturas. Uma mistura
convencional, do tipo AC surf 14 35/50, uma mistura betuminosa rugosa com betume-
borracha de alta viscosidade (BBA) fabricada em central por via húmida e outra semelhante
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 4
Marco Filipe Simões Rodrigues 63
produzida por via seca. A mistura betuminosa com borracha fabricada por via seca que se
considerou não segue os pressupostos da via seca tradicional, correspondendo ao processo
desenvolvido por Dias (2011), referido no capítulo dois.
No estudo considerou-se a utilização de 8,5% de betume de alta viscosidade (BBA)
modificado com 20 % de borracha em relação ao peso total do ligante. O BBA não é estável
ao armazenamento e devido a esse fator é produzido no momento do fabrico da mistura.
Admitiu-se a mistura tradicional com 5% de betume convencional.
O estudo contempla duas hipóteses. A hipótese 1 (H1) que reflete os preços de tabela de
janeiro de 2010 do betume convencional, e a hipótese 2 (H2) que reflete uma redução de 35%
desse preço em relação à hipótese 1, para representar os casos em que são adquiridas grandes
quantidades de betume e, por isso, pode haver um desconto considerável no preço de
aquisição.
Para transformação do betume são considerados os custos da transformação da borracha
(equipamento e mão–de-obra) e custos inerentes ao fabrico do ligante. Segundo o autor do
estudo, o custo final da transformação do BB por via seca (que inclui o custo de aquisição de
equipamento específico para a pesagem e mão-de-obra para introdução do granulado de
borracha diretamente no misturador da central de fabrico) tem uma redução de 10 % em
relação ao BB fabricado por via húmida, devido ao menor custo do equipamento e do seu
funcionamento. No Quadro 4.3 resumem-se as componentes do custo do ligante, por cada
tonelada, das misturas em comparação.
Quadro 4.3. Custo dos materiais por tonelada para as hipóteses H1 e H2
Custo/ton
H1 H2
Betume Convencional (30/50) €583 €379
Transformação do BBA (Via Húmida) €175
Transformação do BBA (Via Seca) €158
O custo de produção do BB por via seca e por via húmida pode ser determinado pela
expressão (4.1), resultando para os casos de estudo os valores indicados no Quadro 4.4.
PBB=PBC×%PBC+Tr (4.1)
em que:
PBB - custo do BB;
PBC – preço do betume convencional;
%PBC - percentagem de betume convencional (em relação ao peso total do ligante);
Tr – custo da transformação
Quadro 4.4. Custo por tonelada do BBA e do betume convencional
Designação do Processo de Fabrico H1 H2
Custo/ton
Betume Convencional €583 €379
Via Húmida €641 €478
Via Seca €624 €461
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha
64
A capacidade de produção da central considerada para a mistura tradicional foi de 260 ton/h.
No entanto, a capacidade de produção da central diminui quando se utilizam os BBA. Para o
caso da via húmida (por causa da alta viscosidade do BBA e do tempo de espera para
pesagem do ligante) considerou-se uma redução da capacidade de produção de 46% e para a
via seca (devido ao tempo necessário para realizar a pré-mistura do agregado de borracha e do
betume convencional) admitiu-se que a capacidade era reduzida em 17%. Daí se conclui que a
capacidade de produção para o caso da via húmida é de 140 ton/h e para a via seca de 216
ton/h. Fixando-se a produção diária da central em 1500 ton serão necessárias 5,8 horas, 7
horas e 10,7 horas de fabrico, respetivamente, para produzir as misturas tradicional, com BB
por via seca e com BB por via húmida.
Quadro 4.5. Custo por tonelada das diferentes misturas consideradas (valores em €)
Material
Custo Unitário
H1 H2
VH VS Trad. VH VS Trad.
Betume/ligante 54,52 53,03 29,15 40,64 36,16 18,95
Agregados 8,75 8,75 8,25 8,75 8,75 8,25
Consumíveis 4,75 4,43 4,41 4,75 4,43 4,41
Custos fixos 8 horas de trabalho/dia - 2,20 2,20 - 2,20 2,20
Custos fixos 10,7 horas de trabalho/dia 2,95 - - 2,95 - -
Custo total de fabrico (€/ton) 70,97 68,41 44,01 57,09 54,54 33,81
VH – via húmida / VS – via seca
No Quadro 4.5, verifica-se que custo do agregado é inferior nas misturas tradicionais pelo
facto de esta apresentar na sua formulação mais areão ou pó que nas misturas rugosas. Este
material tem um custo inferior ao das britas, o que se traduz numa redução de €0,50 nos
custos dos agregados das misturas tradicionais comparativamente às misturas com BB. A
variação do custo dos consumíveis depende de fatores como o consumo energético e o tempo
dos processos de cada mistura. Verifica-se também que o custo por tonelada das misturas
tradicionais é inferior ao das misturas que incorporam BB, como seria de esperar.
Para este estudo o autor considerou que uma mistura betuminosa rugosa com alta
percentagem de borracha, produzida por via seca, teria um comportamento à fadiga 2,19
vezes superior à mistura betuminosa tradicional. Quanto à resistência à deformação
permanente, os valores considerados foram 3,6 vezes superiores aos obtidos para as misturas
tradicionais. Pelos indicadores apresentados, pode afirmar-se que a mistura com BB
apresentou um melhor comportamento mecânico que a mistura tradicional, permitindo admitir
uma redução da espessura das camadas betuminosas.
Aquele autor analisou ainda um pavimento em construção, constituído por uma camada de
desgaste com 5 cm de betão betuminoso, uma camada de regularização com 11 cm de
macadame betuminoso, 30 cm de espessura total de camadas granulares apoiadas sobre a
fundação. Dimensionou ainda uma estrutura alternativa, considerando as leis habituais de
comportamento dos materiais, constituída por 0,04 m de misturas com BB e 0,09 m de
macadame betuminoso. As restantes camadas apresentavam as mesmas espessuras que a
estrutura do pavimento tipo.
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha CAPÍTULO 4
Marco Filipe Simões Rodrigues 65
Para avaliação dos custos das misturas betuminosas da camada de desgaste, considerou o
exemplo prático de uma estrada com 28500 m de extensão e 7,2 metros de largura total, com
uma área de pavimento total de 205000 m2.
Considerando o custo por tonelada (Quadro 4.5) e as quantidades necessárias para produzir as
misturas para o caso prático já descrito é possível determinar o custo final da camada de
desgaste. O custo total considerado no Quadro 4.6 incluiu um acréscimo de 20% em relação
ao custo de produção das misturas, relativo ao custo de transporte e aplicação das misturas
betuminosas em obra. Nas hipóteses H1 e H2 o valor total do custo incluiu 9 cm de misturas
betuminosas em macadame.
Quadro 4.6. Quantidade de misturas betuminosas utilizadas na camada de desgaste, em
toneladas.
Tipo Mistura Quantidade de Misturas
Betuminosas (ton)
Custo total
H1 (€)
Custo total
H2 (€)
Betão betuminoso convencional 24214 3.874.448 € 3.007.616 €
Mistura betuminosa rugosa com alta
incorporação de borracha (via seca) 18550 3.650.658 € 2.870.228 €
Na aplicação da mistura betuminosa rugosa com alta percentagem de borracha
comparativamente com a mistura convencional deve-se considerar que são precisas menores
quantidades de misturas com BB, o que se traduzirá numa redução do número de viagens
entre a central e a obra, assim como uma redução do tempo de aplicação e consequente
diminuição do custo global da obra. O Quadro 4.7 resume os custos finais para as misturas
indicadas ao longo do estudo.
Quadro 4.7 Custos Finais
Tipo Mistura Custos Finais (H1) Custos Finais (H2)
Betão Betuminoso 3.874.448 € 3.007.616 €
MBR com alta incorporação de borracha (Via seca) 3.582.309 € 2.801.879 €
Comparação de Custos - 7,5 % - 6,8 %
Neste caso verifica-se que em ambas as situações a solução que emprega misturas com BB
apresentam um custo significativamente inferior às misturas convencionais. A incorporação
do granulado de borracha na mistura permite a reutilização de um material que doutra forma
teria de ser armazenado em locais adequados, o que representaria elevados custos económicos
e elevado impacte ambiental e visual. Estes proveitos de ordem ambiental poderiam ser
considerados e assim diminuía-se o custo de produção do BB, no entanto, este fator não é
considerado na maioria dos estudos efetuados e também não foi contabilizado no caso
estudado por Dias (2011).
4.9. Considerações Finais
Neste capítulo foi possível fazer uma breve descrição do fabrico das misturas betuminosas
com borracha. Realizou-se uma breve análise do funcionamento das centrais de produção de
misturas betuminosas. O ligante utilizado na produção das misturas com BB pode ser
produzido em fábrica ou junto à central de produção.
Fabrico e Processo Construtivo das Misturas Betuminosas com Borracha
66
Posteriormente, foi realizada uma exposição das etapas que se seguem após a produção das
misturas no que diz respeito ao transporte, colocação e compactação das misturas betuminosas
em obra.
As principais misturas com BB utilizadas em Portugal são as misturas betuminosas abertas
com BB, aplicadas essencialmente em camadas de desgaste e as misturas betuminosas rugosas
com BB empregues em camadas de desgaste e de regularização.
Após a análise dos materiais aplicados nas misturas betuminosas com borracha, algumas das
suas características principais, processos de fabrico e aplicação foi realizado um resumo das
vantagens e desvantagens destas.
As misturas com BB apresentam melhor desempenho mecânico possibilitando a redução das
espessuras das camadas, o que traduzirá menor custo devido a se utilizarem menores
quantidades deste material. No entanto, a produção de misturas com BB é mais cara que a das
misturas convencionais.
Em suma, face a tudo o que foi referido relativamente às misturas betuminosas com borracha,
verifica-se que estas apesar das dificuldades e custos de produção se tornam uma solução
muito viável a longo prazo pois necessitam de menos manutenção. Para além do aspeto
económico permite-se a resolução de um problema ambiental com o escoamento dos pneus
que doutra forma dificilmente teriam outro uso.
CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 67
5. OBRAS REALIZADAS EM PORTUGAL COM MISTURAS
BETUMINOSAS COM BORRACHA E ESTUDO DO DIMENSIONA-
MENTO DO REFORÇO
5.1. Considerações Iniciais
A partir de 1999 iniciaram-se em Portugal as primeiras obras que empregaram misturas com
BB. Desde esse momento até ao presente foram realizadas dezenas de obras. Inicialmente,
usou-se aquele tipo de misturas recorrendo ao processo de fabrico por via húmida, embora nos
últimos anos tenham sido realizadas algumas obras com o processo de fabrico por via seca.
Neste capítulo é realizado um levantamento de algumas das obras realizadas em Portugal que
recorreram a este tipo de misturas, seja para intervenções de reforço e conservação de
pavimentos existentes, seja para a construção de pavimentos novos. Em vez de uma
apresentação completa de todas as obras realizadas no país, tem-se como objetivo identificar
os tipos de composições mais utilizadas, as camadas construídas e as tecnologias aplicadas, de
modo a dar uma visão geral das circunstâncias em que em Portugal se têm utilizado misturas
com BB.
No final do capítulo é ainda feito um estudo comparativo entre a metodologia empírico-
mecanicista mais corrente de reforço de pavimentos e outra que também utiliza
procedimentos empírico-mecanicistas mas tem em conta a reflexão de fendas do pavimento
existente para a nova camada.
5.2. IP4 - Comba de Rossas-Bragança (LNEC, 2004)
5.2.1. Descrição Sumária da Obra
A obra em estudo refere-se à reabilitação do pavimento de um lanço do IP4, numa extensão
de 19,6 km (Figura 5.1), localizado entre Santa Comba de Rossas (km 193+500) e Bragança
(km 213+100).
Figura 5.1. Troço intervencionado
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
68
A construção do IP4 foi terminada em 1989, no entanto, dois anos depois o pavimento já
apresentava fendilhamento longitudinal no local de passagem dos rodados. Com o tempo a
degradação do pavimento aumentou, evoluindo para um fendilhamento do tipo “pele de
crocodilo” ao longo de todo o troço.
A degradação do pavimento acentuou-se ao longo dos anos até que em 2000 a Direção de
estradas de Bragança (DEB) avançou com um projeto inicial de reabilitação. Optou-se por
uma intervenção que consistiu na reciclagem com cimento do pavimento existente, seguida de
construção de camadas de regularização e de desgaste, constituídas por misturas com BB.
A obra decorreu entre outubro de 2001 e final de 2002, e foi realizada pelo consórcio Gabriel
A. S. Couto, S.A. e Jeremias de Macedo & Companhia, Lda. A fiscalização ficou a cargo da
DEB. Os agregados foram fornecidos pela pedreira de Sortes e o betume base pela Cepsa.
5.2.2. Características dos Materiais Constituintes e da Mistura com BB
O betume base utilizado foi caraterizado para esta obra de acordo com as especificações EN
12591 e LNEC E 80.
O Quadro 5.1 resume os resultados obtidos nos ensaios de caracterização do betume base
utilizado.
Quadro 5.1. Propriedades do betume base
Propriedades
Penetração (25ºC, 100 g, 5s) 10-1
mm 46
Temperatura de Amolecimento, °C 54,2
Viscosidade cinemática (135ºC), mm2/s 663
Nesta obra foram utilizados dois tipos de granulado de borracha. Na camada de desgaste foi
utilizada uma borracha designada DC3080, e na camada de regularização foi usada uma
borracha designada por DC3000.
A análise granulométrica dos dois tipos de borracha foi efetuada segundo a norma ASTM
D5644-96 – Standard Test Method for Rubber Compounding Materials – Determination of
Particle Size Distribution of Recycled Vulcanized Particulate Rubber. O granulado de
borracha utilizado na camada de desgaste tinha dimensões 0,075/0,85 mm e o utilizado na
camada de regularização tinha dimensões 0,075/0,425 mm. Conforme é apresentado na Figura
5.2 e no Quadro 5.2 ambas as amostras estão dentro dos limites especificados.
Quadro 5.2. Composição granulométrica da borracha de pneus
Peneiros (ASTM) Abertura das
malhas (mm)
Percentagem acumulada de material que passa (%)
Amostras Fuso Especificado
DC3080 DC3000
nº10 2,00 100 - 100
nº16 1,18 - - 65-100
nº20 0,850 64 100 -
nº30 0,600 - - 20-100
nº40 0,425 30 48 -
nº50 0,300 - - 0-45
nº80 0,177 8 9 -
nº200 0,075 3 6 0-5
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 69
Figura 5.2. Curvas granulométricas das amostras de granulado de borracha utilizadas e fuso
especificado (LNEC, 2004)
Nas camadas de desgaste e de regularização do IP4 foram utilizadas misturas betuminosas
com borracha fornecidas pela Recipav. No fabrico do ligante, em obra, foi utilizado um
betume base com penetração nominal de 35/50 e uma temperatura de amolecimento próxima
de 50 °C.
Para o BB utilizado na obra do IP4 foram adotados as características e os respetivos valores
limites exibidos na Quadro 5.3.
Quadro 5.3. Especificações adotadas no IP4
Característica Requisito
Viscosidade Haake1, a 90 ºC, cP
Min 2000
Max 4000
Penetração a 25 °C (100g, 5s) 10-1
mm Min 20
Max 75
Temperatura de Amolecimento, °C Min 64
Resiliência a 25 °C, % Min 15
Nos Quadros 5.4 e 5.5 apresentam-se, respetivamente, os fusos granulométricos das misturas
de agregados das camadas de regularização (rugosa) e de desgaste (aberta), e os requisitos
relativos às características físicas daqueles constituintes.
Quadro 5.4 Fuso granulométrico da mistura de agregados
Abertura das malhas (peneiros ASTM)
(mm)
Requisitos
Camada de Regularização Camada de Desgaste
19 100 -
12,5 90-100 85-93
9,5 79-89 66-74
4,75 34-42 26-34
2,00 15-23 13-19
0,425 8-14 5-9
0,075 1-5 3-5
1 Foi adotada, após um estudo de correlação entre a viscosidade de Brookfield e Haake. Por razões de ordem prática, a viscosidade de Haake,
foi adotada para medir a viscosidade em obra.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
70
Quadro 5.5. Características físicas dos agregados
Características Camada de
Regularização
Camada de
Desgaste
Perda por desgaste (Los Angeles), máx. 20% 20%
Percentagem de material britado 100% 100%
Índices de lamelação e alongamento, máx. 20% 15%
Coeficiente de polimento acelerado, mín. 0,50 0,50
Equivalente de areia, mín. 60% 60%
Valor do azul-de-metileno, máx. 0,8 g/kg 0,8 g/kg
Absorção de água de cada uma das frações
granulométricas, máx. 2% 2%
A formulação das misturas betuminosas foi efetuada pelo método de Marshall e as
características respeitaram os valores dos parâmetros estabelecidos para a obra (Quadro 5.6).
Quadro 5.6. Requisitos Marshall para as camadas de regularização e de desgaste
Características Camada de
Regularização
Camada de
Desgaste
Número de pancadas em cada extremo do provete 75 75
VMA, mín. (%) 19 22
Porosidade (calculada com base na baridade máxima teórica (%)
4,5 a 6,5 18 a 22
Resistência conservada, mín. (%) 75 80
Percentagem de ligante absorvido, mín. (%) 0 a 1,0 0 a 1,0
A aplicação dos requisitos indicado no Quadro 5.6 levaram às fórmulas de trabalho descritas
no Quadro 5.7.
Quadro 5.7. Formulação da mistura betuminosa
Misturas Betuminosas Fórmula de Trabalho %
Camada de Desgaste
Gravilha 10/15 40
Gravilha 5/10 33
Pó 24
Cimento Portland 3
Percentagem de betume-borracha (com alta percentagem de
borracha) 8,1
Camada de
Regularização
Gravilha 12/16 6,4
Gravilha 6/12 49,7
Pó 3/6 24,8
Pó 0/3 9,2
Filer Comercial 1,8
Percentagem de betume-borracha (com alta percentagem de
borracha) 8
5.2.3. Aspetos Construtivos
A solução executada entre o km 196+970 e 207+380 consistiu na reciclagem com cimento das
camadas do pavimento existente até à profundidade de cerca de 0,35 m. A reciclagem in situ
consistiu na fresagem do pavimento existente e posterior mistura dos materiais obtidos com
cerca de 3,5% de cimento (CEM II/B-L 32,5N), conforme se ilustra na Figura 5.3 No restante
troço reabilitado foi efetuado o reforço do pavimento com misturas betuminosas.
O material reciclado correspondente à estrutura existente, era constituído por cerca de 16 cm
de misturas betuminosas e 14 cm de agregado britado. Sobre a nova camada tratada com
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 71
cimento, obtida após o processo de reciclagem in situ, foram executadas uma camada de
regularização e uma camada de desgaste, ambas incorporando BB.
Figura 5.3 Estrutura do pavimento antes e após a reabilitação (entre o km 196+970 e
207+380) (LNEC, 2004)
O ligante utilizado foi produzido pelo processo de via húmida, no qual o betume base foi
previamente aquecido a 190 °C e colocado num reator de 1100 l de capacidade munido com
dois agitadores. Posteriormente foi adicionado o granulado de borracha. Para a produção deste
betume utilizou-se 18% de granulado de borracha em relação à massa total de ligante. O
processo de interação decorreu durante um período de 45 minutos, a uma temperatura de
180°C sob agitação permanente. Após o fabrico do ligante, este foi transportado para a
misturadora da central para o fabrico da mistura betuminosa.
Na produção das misturas foi utilizada um central contínua (da marca Intrame) cuja
capacidade de produção era de 160 ton/hora.
5.3. A41/IC24 – Freixieiro/Alfena (Lusoscut, 2004)
5.3.1. Descrição Sumária da Obra
A obra descrita faz parte da concessão do Grande Porto e compreende a intervenção dos
lanços entre Freixieiro e Alfena numa extensão total de 14,25 km (Figura 5.4). A intervenção
visou a beneficiação e alargamento da plataforma do IC24. O dono da obra foi a
PORTUSCALE (Construtoras das Auto Estradas do Grande Porto). A entidade responsável
pela execução da obra foi a empresa Mota-Engil.
O perfil que existia anteriormente era constituído por duas faixas de rodagem com duas vias
em cada sentido (2x2 vias). Com a intervenção pretendeu-se a inclusão de uma nova via em
cada sentido, passando assim a três vias em cada sentido. O alargamento da estrada foi
conseguido através do aumento da plataforma existente para o exterior em cada sentido,
conforme se ilustra na Figura 5.5.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
72
Figura 5.4. Troço intervencionado
Figura 5.5 Alargamento do IC24 (Xispoli, 2012)
Para a correta caraterização da fundação foi realizado um estudo geológico e geotécnico sobre
dos terrenos atravessados pelos lanços.
Ao longo de todo o traçado da via foi aplicada na camada de desgaste uma mistura
betuminosa aberta com BB (com baixa incorporação de granulado de borracha), com
granulometria 0/11 mm e uma porosidade de 18,3%.
5.3.2. Aspetos Construtivos
Estruturas do Pavimento em Plena Via
Ao longo da rodovia, nas zonas onde se efetuou o alargamento, a estrutura adotada foi a que
se apresenta no Quadro 5.8.
Quadro 5.8. Estrutura do pavimento
Designação da Camada Material Espessura (cm)
Desgaste Mistura Betuminosa Aberta com BB 3
Ligação AC 20 bin 5
Base AC 20 base 8+8 ou 8+9
Base Agregado Britado de Granulometria extensa 15
Sub-base Agregado Britado de Granulometria extensa 15
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 73
A rega de impregnação utilizada entre a camada betuminosa inferior e a camada granular de
base foi efetuada com uma emulsão betuminosa catiónica de rotura lenta (então designada por
ECL-1), aplicada a uma taxa de aplicação de 1,0 kg/m2. Entre a interface das camadas
betuminosas foi empregada uma emulsão betuminosa catiónica de rotura rápida (à época
designada por ECR-1), a uma taxa de aplicação de 0,5 kg/m2. A rega de colagem aplicada
entre a camada de desgaste e a camada de ligação foi uma emulsão betuminosa modificada
com polímeros, a uma taxa de aplicação de 0,5 kg/m2.
Reforço do Pavimento Existente
Numa fase inicial, a caracterização do lanço foi efetuada, em toda a extensão, através dos
seguintes trabalhos:
Inspeção visual em contínuo do estado superficial do pavimento existente;
Ensaios de carga (defletómetro de impacto, FWD - Falling Weight Deflectometer);
Trabalhos de prospeção (sondagens à rotação).
Da análise dos resultados obtidos tornou-se possível avaliar as características do pavimento
existente e dimensionar uma solução de reforço.
Do ponto de vista estrutural não seria necessário assegurar nenhum reforço, pelo facto de o
pavimento a reabilitar constituir as vias interiores do perfil transversal final, e a solicitação
sobre as mesmas ser pouco significativa comparativamente com a via exterior. Contudo, para
assegurar a ligação e a continuidade entre a estrutura de pavimento a reabilitar e a zona onde o
pavimento seria alargado, aplicou-se uma camada de regularização em AC 20 bin com 5 cm
de espessura e uma camada de desgaste em mistura betuminosa aberta (MBA) com BB, com 3
cm de espessura.
Antes da aplicação das camadas referidas realizaram trabalhos preparatórios que visavam
reparar zonas onde o pavimento estava danificado, ou onde era necessária uma correção do
perfil transversal. Assim, nos locais onde se verificava a existência de fendas interligadas, ou
onde ocorria “pele de crocodilo”, procedeu-se à fresagem do pavimento até uma profundidade
de 7 cm, aplicou-se um geotêxtil impregnado em betume e repôs-se uma espessura igual à
fresada com AC 20 reg. No bordo da faixa de rodagem e nos locais onde foram detetadas
fendas isoladas durante a inspeção visual em contínuo, foi efetuada a selagem de fendas.
Nas zonas das bermas exteriores removeu-se o pavimento existente e procedeu-se à
escarificação e compactação do leito do pavimento.
5.4. Linda-a-Velha/Estádio Nacional – A5 (Gonzalez, 2008)
5.4.1. Descrição Sumária da Obra
A obra refere-se à beneficiação/reforço de um pavimento na zona de Lisboa, mais
precisamente no sublanço entre Linda-a-Velha (km 5+500) e o Estádio Nacional (km 8+000)
da Auto estrada A5, numa extensão de 2,5 km (Figura 5.6).
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
74
Figura 5.6. Troço da A5 intervencionado
A construção do primeiro pavimento no troço intervencionado foi realizada na década de 40.
Nessa altura foi usada uma solução de pavimento rígido. Posteriormente, com o aumento do
tráfego e necessidade de melhor servir os acessos à cidade de Lisboa foram feitas algumas
intervenções. Em 1990 foi efetuada a última intervenção que visou o alargamento do perfil
transversal e o melhoramento da via.
As lajes de betão com comprimentos entre 15 e 18 m, apresentavam na sua generalidade
fendas na zona central e em alguns casos podiam encontrar-se lajes fraturadas. A existência de
fendas longitudinais e transversais originadas pela propagação das juntas das lajes, a elevada
fracturação das mesmas e a ocorrência em alguns locais de assentamentos e deformações do
pavimento, levou em 2006, a concessionária Brisa a avançar com o processo de beneficiação
e reforço do pavimento deste troço.
A espessura total de camadas betuminosas (observadas por sondagens à rotação executadas no
pavimento) tinha no mínimo 9,5 e no máximo 22,5 cm, sendo mais frequentes espessuras de
14 a 18 cm.
Face às degradações no pavimento existente, antes da aplicação da camada de desgaste final,
a concessionária efetuou obras preparatórias recorrendo a diversas medidas corretivas. Estas
técnicas consistiram na colocação de uma camada de reperfilamento, com AC 20 reg
betuminosa de espessura variável, e aplicação de uma grelha de fibra de vidro, ou de carbono
sobre as fendas existentes nas lajes de betão.
5.4.2. Características dos Materiais Constituintes e da Mistura com BB (LNEC, 2006)
Concretizadas as obras preparatórias, foi aplicada uma rega de colagem com uma emulsão
modificada com polímeros. Por fim, aplicou-se a camada de desgaste formada por uma
mistura betuminosa aberta com BB, com uma espessura de 3 cm.
A mistura betuminosa com BB utilizada (MBA-BBA) foi especificada com base no
documento de aplicação DA3 do LNEC (2006). O betume base utilizado tinha uma
penetração nominal de 35/50. Durante o processo de fabrico o betume com borracha foi
produzido por via húmida.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 75
O granulado de borracha utilizado no fabrico do ligante foi obtido pelo processo criogénico a
partir de borracha 100% vulcanizada. De acordo com as recomendações da empresa Recipav,
a borracha utilizada obedeceu ao fuso granulométrico apresentado no Quadro 5.9 e o BB foi
produzido de modo a apresentar as propriedades anteriormente indicadas no Quadro 2.2.
Quadro 5.9. Fuso granulométrico do granulado de borracha
Dimensão nominal das aberturas
dos peneiros (ASTM) (mm)
Percentagem acumulada de
material que passa (%)
1,180 100
0,850 95-100
0,600 85-100
0,430 45-70
0,250 5-25
0,075 0-5
Os agregados utilizados no fabrico MBA-BBA foram combinados nas proporções necessárias
ao cumprimento dos requisitos indicados no DA3 (LNEC, 2006) os quais foram apresentados
no Quadro 3.2 e na Figura 3.2. A composição de materiais constituintes utilizados na mistura
com BB, referidas ao total de massa de mistura betuminosa, foram as seguintes:
Fração granular 4/6 basáltica – 49%;
Fração granular 6/10 grano-diorítica – 39,9%;
Cal hidráulica – 1,8%;
BB – 9,3%.
A porosidade da mistura apresentou valores compreendidos entre 12 e 18%.
5.4.3. Aspetos Construtivos (LNEC, 2006)
O fabrico do ligante foi efetuado, por via húmida, junto à central da obra num equipamento
apropriado para a sua produção.
O processo de produção iniciou-se com o aquecimento do betume base até este atingir uma
temperatura próxima dos 190 °C, sendo encaminhado para um misturador. Posteriormente,
adicionou-se de forma contínua o granulado de borracha, nas quantidades estabelecidas. O
processo de interação entre o betume e o granulado de borracha ocorreu no misturador,
continuando depois na cisterna de armazenamento, por um período mínimo de 30 minutos,
sendo normalmente entre 45 e 150 minutos à temperatura de 185ºC. O processo esteve sujeito
a uma permanente agitação e controlo da temperatura.
Terminada a produção do ligante este pode ser transferido para junto da unidade de mistura da
central de fabrico, ou ser armazenado (para períodos de espera inferiores a 10 horas). A
temperatura de fabrico recomendada foi de 175 a 190ºC, tanto para central contínua como
para descontínua.
De acordo com o DA3 do LNEC, o transporte da mistura para a obra deverá ter sido realizado
no menor intervalo de tempo, em camiões basculantes cobertos, de forma a evitar o
arrefecimento desta.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
76
A execução da camada foi precedida de aplicação de uma rega de colagem com emulsão
betuminosa modificada. De acordo com as recomendações, a colocação da mistura foi
executada com espalhadoras de rasto, a uma temperatura que não inferior a 165 °C. A
compactação realizou-se a temperaturas superiores a 150 °C.
5.5. A16 – Nó CREL/Nó Alcabideche
5.5.1. Descrição Sumária da Obra (Lusolisboa, 2010 a) - e))
A A16 faz parte da concessão da Grande Lisboa e está concessionada atualmente à Ascendi.
Tem uma extensão de cerca de 23 km. A Figura 5.7 apresenta o traçado da atual A16.
Figura 5.7 Traçado da A16
Conforme indica o estudo geológico e geotécnico os materiais de aterro eram constituídos por
solo-enrocamento. Nas zonas que não correspondiam à construção de raiz do pavimento foi
parcialmente aproveitado o pavimento do antigo IC30.
5.5.2. Características dos Materiais Constituintes e da Mistura com BB
As camadas de desgaste, de regularização e de base apresentavam estruturas do tipo flexível
tradicional, formadas por camadas de misturas betuminosas assentes sobre camadas de
material granular britado.
As camadas de desgaste executadas em plena via foram realizadas com 2,5 cm de misturas
betuminosas abertas (descontínuas) com média percentagem de borracha. O ligante utilizado,
do tipo BB era mais viscoso que o betume convencional, conferindo à mistura melhores
propriedades elásticas e maior resistência ao envelhecimento. A gama de penetração do
betume base utilizado foi 35/50.
A granulometria da borracha utilizada cumpriu os requisitos indicados no Quadro 5.10 e o BB
obtido seguiu os requisitos indicados no Quadro 5.11.
Quadro 5.10. Granulometria da Borracha
Granulometria
Abertura das malhas (mm) % de Material Passado
1 100
0,8 100
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 77
Quadro 5.11. Características do BB
Características do BB Especificações
Mínimo Máximo
Penetração (0,1 mm) 35 50
Ponto de amolecimento (°C) 65 --
Recuperação elástica (%)2 10 --
Ductilidade 5ºC (cm)3 2 --
A composição granulométrica foi obtida a partir de três frações distintas, de modo a respeitar
o fuso granulométrico apresentado no Quadro 5.12. As proporções das frações de agregado
adotadas na fórmula de trabalho utilizada foi aproximadamente a seguinte:
Gravilha (6/12): 76%
Pó (0/3): 20 %
Filer (cimento CEM II, cal hidráulica ou pó de calcário): 4%
Quadro 5.12. Fuso granulométrico dos agregados
Abertura de malhas (mm) Percentagem acumulada de material passado
12,5 100
10 75-97
4 14-24
2 11-22
0,5 8-16
0,063 5-7
Em termos de requisitos físicos gerais, os agregados utilizados cumpriram os valores-limites
seguintes:
Perda por degaste na máquina de Los Angeles, máx – 20%;
Percentagem de material britado – 100%;
Índices de lamelação e de alongamento, máx – 15%;
Coeficiente de polimento acelerado, mín – 0,5;
Equivalente de areia, mín – 50%;
Valor de azul-de-metileno, máx – 0,8 g/kg;
Absorção de água (para cada uma das frações granulométricas), máx – 2%.
O estudo de formulação da mistura foi realizado pelo método de Marshall. Foi efetuado em
duas fases. Primeiro foram determinadas as características da mistura através do método de
Marshall e selecionadas duas composições distintas para testar numa segunda fase, a qual
consistiu na execução de trechos experimentais, os quais permitiram que se chegasse à
composição da mistura final utilizada na obra.
2 CEDEX (1991). Recuperación elástica por torsión de betunes asfálticos modificados. NTL329-91, Espanha.
3 CEDEX (1999). Ductilidad de los materiales betuminosos. NTL 126-99, Espanha
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
78
Os valores obtidos pelo método de Marshall (provetes compactados com 50 pancadas por
face) através dos ensaios realizados à mistura betuminosa cumpriram os seguintes requisitos:
Valor de VMA (percentagem de vazios na mistura de agregados), mín – 18%;
Porosidade, mín – 12%;
Percentagem de ligante (com granulado de borracha): 6±0,5%;
5.5.3. Aspetos Construtivos
O fabrico da mistura foi realizado numa central betuminosa descontínua.
A temperatura da mistura betuminosa, no momento da descarga, tinha como limite máximo os
185 °C. Caso se ultrapassasse esta temperatura o material deveria ser rejeitado. À saída do
misturador a mistura deveria apresentar temperaturas de 175 a 185 °C, para que no início da
compactação a mistura estivesse a uma temperatura mínima de 155ºC.
A colocação da mistura com BB em obra foi precedida da execução de uma rega de colagem
com betume modificado.
O espalhamento da mistura foi efetuado com duas pavimentadoras a trabalhar em paralelo, de
forma a abranger toda a largura da faixa de rodagem. Assim, foi evitada a execução de juntas
longitudinais.
A compactação foi realizada com cilindros de rastos lisos estáticos e vibradores.
5.6. EN 370 (Avis) (Dias, 2011)
5.6.1. Descrição Sumária da Obra
A obra foi consignada pela EP à empresa Mota-Engil e consistiu numa intervenção na EN 370
entre Avis (km 21+050) e o limite dos distritos de Portalegre e Évora (km 35+584), ao longo
de 14,5 km. A Figura 5.8 mostra o traçado do troço onde foram realizadas as obras.
Antes da aplicação da camada de desgaste foi aplicada uma outra camada com características
de regularização em AC 20 reg, com 4cm de espessura. A camada de desgaste foi construída
com uma MBR com alta percentagem de borracha e o ligante foi produzido pelo processo de
via seca desenvolvido por Dias (2011).
Figura 5.8. Troço a intervencionado na EN 370
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 79
5.6.2. Características dos Materiais Constituintes e da Mistura com BB
Os agregados utilizados eram provenientes de uma pedreira da empresa Mota-Engil,
localizada em Montemor-o-Novo.
A curva da mistura utilizada nesta obra foi obtida por iterações dos materiais granulares para
que a mistura final com o ligante respeitasse o mais próximo possível os limites impostos na
CTE projeto.
No fabrico da mistura utilizaram-se as seguintes percentagens ponderais de cada fração de
agregado de natureza granodiorítica utilizado:
Brita 6/14: 65%
Brita 4/6: 15%
Pó de Pedra ou areão 0/6: 18%
Filer Comercial: 2%
Na Figura 5.9 é apresentada a curva da mistura de agregados e os limites impostos pela CTE
do projeto.
Figura 5.9 Granulometria da mistura de agregados e limites impostos pela CTE do projeto
O betume utilizado corresponde a um betume convencional de penetração nominal 35/50,
fornecido pela Galp. A Quadro 5.13 apresenta os resultados de algumas características obtidas
para o betume convencional.
Quadro 5.13. Características do betume convencional utilizado
Características Valor obtidos para as MBR-BB incorporando 20 a 23%
de borracha
Penetração (mm) 38
Ponto de Amolecimento – Método Anel e Bola (°C) 55,3
Resiliência (%) 9
Viscosidade (cP) 102
A mistura utilizada na obra tinha uma percentagem de ligante de 8,6%. A percentagem de
borracha em relação à massa total de ligante era de 21,8%. Os valores médios da baridade e
da porosidade das amostras da mistura betuminosa aplicada em Avis eram, respetivamente, de
2,27 g/cm3 e 7,4%.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
80
5.6.3. Aspetos Construtivos
A produção das misturas betuminosas foi realizada numa central “UM 120” descontínua. A
produção foi de 90 ton/hora.
A distância entre o local de fabrico e o ponto médio da obra era de 60 km e, em média, o
transporte da mistura demorava 75 minutos. As etapas utilizadas no fabrico das misturas com
incorporação de borracha resumem-se de seguida:
Pesagem dos agregados previamente aquecidos entre165 e170 °C;
Adição do granulado de borracha (de forma manual) aos agregados, no misturador, por
um período de 15 segundos, de forma a conseguir-se uma mistura homogénea;
À mistura de agregado e borracha adiciona-se o betume convencional (aquecido entre 155
e 160 °C) e o filer calcário. A mistura foi realizada durante um total de 44 s, a uma
temperatura compreendida entre 165 e 170 °C;
O processo de iteração física entre o betume convencional e o granulado de borracha,
ocorre desde o processo de mistura na fábrica até à fase de compactação em obra.
Por fim foi efetuado o espalhamento e compactação das misturas betuminosas. A Figura 5.10
mostra o espalhamento e compactação da mistura com BB.
Figura 5.10 Espalhamento e compactação da mistura betuminosa
5.7. I.C. 32 – Casas Velhas/Palhais
5.7.1. Descrição Sumária da Obra (Botelho, 2011)
Na obra do IC32 (atual A33), no troço Casas Velhas/Palhais, foi aplicada uma mistura
betuminosa aberta com BB com média percentagem de borracha (MBA-BBM) na camada de
desgaste numa extensão aproximada de 3 km. A Figura 5.11 apresenta o traçado sujeito a
intervenção.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 81
Figura 5.11 Itinerário do troço do IC32 intervencionado
5.7.2. Características dos Materiais Constituintes e da Mistura com BB
Na formulação da mistura betuminosa com borracha foi utilizado o método de Marshall,
considerando os critérios do caderno de encargos da obra, para determinar a percentagem
ótima de betume.
Foi utilizado um betume base do tipo 35/50. A temperatura da mistura, assim como a
temperatura do ligante foi mantida no intervalo entre 170 e 180 °C. Em obra, a temperatura de
compactação foi mantida no intervalo entre 165 e 175 °C.
Foram utilizadas três frações de agregados diferentes: de natureza granitoide, calcária e seixo
britado, com as seguintes dimensões nominais:
Agregado 6/10 (granitoide);
Agregado 0/4 (calcário);
Agregado 0/4 (seixo).
Os agregados foram sujeitos aos seguintes ensaios de caraterização geométrica e física:
análise granulométrica; determinação do peso específico, ensaio de fragmentação (Los
Angeles), ensaio de desgaste (micro-Deval), índice de achatamento e ensaio de azul-de-
metileno.
A composição final da mistura dos agregados é a descrita no Quadro 5.14.
Quadro 5.14. Composição da mistura de agregados
Agregado Percentagem da fração (%)
Granitoide 6/10 74
Calcário 0/4 12
Seixo 0/4 10
Filer 4
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
82
O Quadro 5.15 e a Figura 5.12 indicam o fuso granulométrico adotado para os agregados e a
curva da mistura utilizada.
Quadro 5.15. Fuso granulométrico da mistura de agregados e filer
Dimensão nominal da abertura dos
peneiros (mm)
Percentagem de passados (valores do
estudo)
Fuso
granulométrico
14 100,0 100
10 92,0 80-100
8 66,6 60-80
4 25,3 17-27
2 17,9 15-25
0,500 10,6 8-16
0,063 5,1 4-6
Figura 5.12. Curva final da mistura de agregados
Analisadas as características Marshall dos provetes chegou-se a uma percentagem ótima de
BB de 5,2%. Para a fórmula de trabalho adotada os valores obtidos no estudo de Marshall
para a percentagem ótima de BB foram os apresentados no Quadro 5.16.
Quadro 5.16. Valores obtidos no estudo de Marshall.
Ensaio Resultado
Baridade (g/cm3) 2,12
Porosidade (%) 13,2
VMA (%) 24,0
Resistência Conservada (%) 86,0
5.8. Metodologias de Dimensionamento de Reforço Utilizando Misturas com BB, com e sem Consideração de Reflexão de Fendas
A rede rodoviária nacional é constituída por milhares de quilómetros de estrada. Com o tempo
ocorre a natural degradação dos pavimentos devido às ações do tráfego e do clima. Se houver
por parte das entidades responsáveis uma boa manutenção destas infraestruturas, poderão
alargar a vida útil dos pavimentos e tornar os períodos sem necessidade de intervenção mais
longos. Se não houver programas de acompanhamento ao longo do período de serviço, as
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 83
rodovias poderão necessitar de mais intervenções fortes antes de atingirem o final do período
de vida para o qual foram projetadas, o que implicará custos acrescidos.
Para reabilitar as propriedades estruturais dos pavimentos, frequentemente dimensiona-se uma
ou várias camadas de reforço das estruturas existentes, podendo executar-se outras ações em
simultâneo com o reforço, com a mesma finalidade.
Para dimensionar o reforço, existem várias metodologias, umas mais simplificadas e outras
que traduzem melhor as questões envolvidas, os chamados métodos empírico-mecanicistas.
Um dos métodos expeditos de reforço utilizados é o procedimento baseado nas espessuras
efetivas do Asphalt Institute (AI, 1983) e o reforço através do MACOPAV Manual de
Conceção de Pavimentos para a Rede Rodoviária Nacional (JAE, 1995). Os métodos
empírico-mecanicistas baseiam-se na medição de deflexões reversíveis sobre o pavimento,
podendo também considerar-se o efeito da propagação (reflexão) de fendas do pavimento
existente para a camada de reforço (Sousa et al., 2005). Neste subcapítulo faz-se um resumo
dos dois tipos de procedimentos empírico-mecanicistas, de modo a suportar o estudo
comparativo que se apresenta, no qual o dimensionamento do reforço é efetuado de modo
semelhante ao utilizado nos projetos analisados e também considerando a reflexão de fendas.
Julga-se que um estudo deste tipo permitirá evidenciar melhor a contribuição das camadas
betuminosas com BB para a resistência do pavimento, quando utilizadas como camadas de
reforço.
5.8.1. Método Empírico-Mecanicista Baseado nas Deflexões Reversíveis
O procedimento baseado nas deflexões reversíveis é amplamente usado a nível mundial e foi
aplicado pelo LNEC no final dos anos 60. Desde então, o método desenvolveu-se devido à
evolução dos meios de cálculo, dos modelos de comportamento e dos métodos utilizados na
avaliação da capacidade de carga dos pavimentos (Branco et al., 2008).
Para utilizar o método das deflexões reversíveis é necessário realizar o levantamento da
capacidade de carga do pavimento. Esse levantamento pode ser realizado através de ensaios
de carga. Um dos equipamentos mais utilizados é o defletómetro de impacto (FWD – Falling
Weight Deflectometer). Após a análise dos ensaios realizados ao longo de um troço, é possível
assinalar trechos de comportamento homogéneo, os quais são representados por um conjunto
de deflexões características, geralmente correspondentes ao percentil 85 das deflexões
medidas.
Para calcular o estado de tensão-deformação num pavimento podem ser usados programas de
cálculo automático, como o ELSYM ou o BISAR, entre outros. Estes permitem modelar o
pavimento em estudo e simular aproximadamente as condições de aplicação de carga.
Arbitram-se os valores dos módulos de deformabilidade para cada uma das camadas,
considerando valores típicos para os coeficientes de Poisson, de acordo com a natureza dos
materiais que as constituem. É também necessário conhecer os dados relativos às espessuras
das camadas, os quais são obtidos através de sondagens e/ou de levantamento com georadar.
Utilizando sistemas de cálculo como os referidos acima simula-se, de forma iterativa, os
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
84
módulos de deformabilidade das camadas do pavimento até que o defletograma calculado seja
suficientemente representativo do defletograma característico considerado.
De forma a avaliar a capacidade resistente do pavimento é necessário corrigir os valores dos
módulos de deformabilidade das camadas betuminosas, para que estes correspondam à
temperatura de serviço e não à temperatura do ensaio de carga (Ribeiro, 2012). A correção
pode ser realizada através de uma relação proposta por Ullidtz, que considera como valor de
referência o valor do módulo de deformabilidade de uma mistura à temperatura de ensaio (TE,
°C), e relaciona-o com o módulo (E) a uma temperatura T (°C) (Lusoscut, 2004):
(5.1)
Determinados os módulos de deformabilidade e conhecidas as espessuras das camadas do
pavimento, simula-se o estado de tensãodeformação associado ao carregamento de um eixo-
padrão, o qual permite avaliar, o tempo de vida do pavimento, através dos critérios de
dimensionamento, ou seja, dos estados limites de ruína do pavimento, relacionados com o
fendilhamento e o assentamento da sua estrutura. Os critérios referidos podem também, de
forma aproximada, ser considerados para o dimensionamento do reforço, fixando para esta
camada determinadas características mecânicas.
Aqueles critérios são definidos em função de um número acumulado de eixos-padrão, os
quais podem apresentar a seguinte descrição (Lusoscut, 2004):
Fendilhamento acentuado à superfície do pavimento, em resultado da rotura por fadiga
por tração das camadas betuminosas;
Formação excessiva de cavados de rodeira, em consequência de deformações
permanentes controladas ao nível da fundação.
Quando se utiliza o método da Shell, os estados limites que se consideram para efeitos de
dimensionamento, são traduzidos pelas leis de fadiga (5.2) e de deformação permanente (5.3),
as quais permitem verificar, respetivamente, a limitação da extensão máxima de tração, t, na
zona inferior das camadas betuminosas, e a limitação da extensão vertical de compressão, c,
no topo da fundação do pavimento (95% de probabilidade de sobrevivência):
(5.2)
Onde,
N – número acumulado de eixos padrão durante a vida útil;
Vb – percentagem volumétrica de betume das misturas da camada inferior.
(5.3)
Onde,
N – número acumulado de eixos padrão durante a vida útil.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 85
Levando em conta as propriedades dos materiais constituintes das estruturas do pavimento,
nos projetos considerados neste estudo utilizaram o programa de cálculo BISAR para calcular
as extensões máximas de tração na base das camadas betuminosas ( e as extensões
máximas de compressão ( ) no topo da fundação, considerando as estruturas dos pavimentos
solicitadas pela ação de um eixo-padrão de 130 kN.
Determinados os valores das extensões e tensões máximas naqueles pontos críticos, e
baseando-se nos critérios de dimensionamento já referidos, é possível obter o número
acumulado de eixos-padrão admissíveis.
O cálculo do dano permite ajustar melhor o dimensionamento do pavimento, de modo a que
verificando os estados limites de ruína do pavimento, a percentagem de dano (D) seja tanto
quanto possível próxima de 100% mas sem ultrapassar este valor, o que corresponde a uma
utilização previsível de praticamente toda a capacidade resistente disponível.
O dano é calculado pela expressão (5.4):
(5.4)
5.8.2. Método Empírico-Mecanicista que Considera a Reflexão de Fendas
Na análise estrutural de um pavimento para se obter um reforço mais eficaz devem ser
analisados o fendilhamento existente e o potencial de reflexão (atividade) das fendas para a
camada de reforço a dimensionar quando sobre o pavimento atuam ações climáticas e de
tráfego. Normalmente, no dimensionamento das camadas de reforço, não é tida em conta a
reflexão de fendas.
A previsão da vida de um reforço do pavimento é uma tarefa difícil e o sucesso de qualquer
solução dependerá diretamente das escolhas das componentes do reforço, designadamente dos
materiais utilizados e do seu comportamento, da sua combinação na estrutura e da qualidade
da construção. Todos estes fatores condicionarão a resposta do pavimento às condições
futuras de carregamento (Minhoto, 2005).
O reforço de um pavimento que apresenta fendilhamento nas camadas superficiais, com uma
nova camada betuminosa, causa um mecanismo de ruína adicional designado habitualmente
por reflexão de fendas. Este critério de dimensionamento é o mais predominante e
condicionante (Antunes et al, 2008). A consideração do potencial de reflexão de fendas é um
método pouco utilizado no dimensionamento de reforço de pavimentos.
Sousa et al. (2005) propuseram um modelo empírico-mecanicista para reforço de pavimentos
que tem em conta a reflexão de fendas. De acordo com a metodologia proposta, o
dimensionamento desenvolve-se segundo os seguintes procedimentos:
Caracterização mecânica do pavimento existente (determinação do modulo de rigidez e
das espessuras da camada do pavimento existente);
Determinação da temperatura representativa do ar;
Definição da percentagem de reflexão de fendas (percentagem de fendilhamento);
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
86
Determinação dos fatores de correção (envelhecimento, temperatura, consideração do
comportamento in situ);
Seleção do módulo de deformabilidade da camada de reforço;
Extensão de dimensionamento;
Determinação do número admissível de eixos-padrão (vida útil da estrutura após reforço).
Para caracterizar o pavimento existente recorre-se à retroanálise para obter os módulos de
deformabilidade das camadas, a partir da avaliação das deflexões obtidas com FWD, ou por
outros métodos que permitam estimar os módulos. As espessuras das camadas betuminosas
podem ser obtidas pela realização de sondagens, ou através da consulta de dados de projeto da
construção inicial da estrada (Sousa et al., 2005).
As temperaturas médias máximas e mínimas do ar devem ser calculadas para o local onde se
encontra o pavimento a reforçar. A temperatura média anual ponderada do ar (w-MAAT)
deve ser determinada pelo método da Shell (Figura 5.13) (Sousa et al., 2005).
Figura 5.13. w-MAAT em função do w-fator (Sousa et al., 2005)
O fator de ponderação (w-fator) é calculado em função da temperatura média mensal do ar
(MMAT), a partir da Figura 5.14.
Os fatores de ajustamento para levar em linha de conta o envelhecimento das misturas em
serviço são calculados conforme a localização do pavimento a reforçar e a percentagem de
fendilhamento considerado. O valor da percentagem de reflexão de fendas adotado, por
exemplo, pelo Departamento de Transportes do Arizona para um período de
dimensionamento de 10 anos é de 5%, e resulta da sua experiência. No entanto, podem tomar-
se valores mais ou menos conservadores que aquele (Sousa et al., 2005).
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 87
Figura 5.14. w-fator em função da temperatura (Sousa et al., 2005)
O fator de correção para o envelhecimento é calculado para que se tenha em consideração o
efeito do envelhecimento do reforço, sendo este valor calculado em função da temperatura
máxima do ar (T). O envelhecimento das misturas betuminosas é um fator que influencia o
seu desempenho, pois endurece-as e causa o aumento do seu módulo de deformabilidade ao
longo do tempo. O fator de correção, AAF, devido ao envelhecimento (Figura 5.15) pode ser
determinado pelas seguintes expressões (Sousa et al., 2005):
Para misturas com BB:
(5.5)
Para misturas com betumes convencionais:
(5.6)
Figura 5.15. Determinação do fator de ajustamento para o envelhecimento (Sousa et al., 2005)
O fator de correção para a temperatura (TAF) é determinado principalmente pelo facto da
reflexão de fendas ser maior quando o pavimento se encontra a baixas temperaturas. Para
análise do efeito da temperatura na evolução no comportamento da camada de reforço, são
considerados os seguintes aspetos (Sousa et al., 2005):
Tensões causadas pela passagem do tráfego sobre as fendas ou junto a estas;
■ Mistura Convencional
Mistura com BB
Temperatura Máxima do ar (°C)
Fat
or
de
corr
eção
par
a o
envel
hec
imen
to (
AA
F)
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
88
Efeito das variações bruscas de temperatura (neste caso a baixa de temperatura), as
quais podem causar, próximo das fendas, tensões de tração maiores que as registadas
pela solicitação do eixo-padrão;
A combinação dos dois mecanismos anteriores são os motivos mais prováveis para a
ocorrência de maiores estados de tensão e fadiga nas camadas sobrejacentes às fendas;
A reflexão de fendas está ligada à rotura devida às variações térmicas.
É possível modelar a maioria dos efeitos descritos com o objetivo de determinar o fator de
correção para a temperatura (Figura 5.16) (Sousa et al., 2005):
Para misturas com BB:
(5.7)
Para misturas com betumes convencionais:
(5.8)
[
] (5.9)
Em que:
MMAT – temperatura média do ar calculada segundo a metodologia da Shell, em °C;
- Temperatura mínima do ar, em °C.
Figura 5.16. Determinação do fator de correção para a temperatura, TAF, em função da
temperatura que promove a reflexão de fendas (Sousa et al., 2005)
O fator de correção FAF permite relacionar as estimativas do modelo de reflexão de fendas
com os resultados dos ensaios realizados in-situ (Figura 5.17). No caso das misturas com BB
este fator pode ser calculado através da expressão (5.10) (Sousa et al., 2005):
(5.10)
Em que:
PC – Percentagem de reflexão de fendas adotada no dimensionamento.
■ Mistura Convencional
Mistura com BB
Fat
or
de
corr
eção
par
a a
tem
per
atura
(T
AF
)
Temperatura que promove a reflexão de fendas (°C)
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 89
Figura 5.17. Fator de correção in-situ em função da percentagem de fendas
O passo seguinte deste método passa por determinar o módulo de deformabilidade da mistura
betuminosa do reforço do pavimento. Este valor pode ser obtido através de leis resultantes de
ensaios laboratoriais à flexão em 4 pontos. Os módulos de deformabilidade obtidos no ensaio
devem ser corrigidos pelos coeficientes de correção para o envelhecimento e para a
temperatura (Sousa et al., 2005).
Para o desenvolvimento do método, os seus autores recorreram à modelação por elementos
finitos para representar o fenómeno da reflexão de fendas e o efeito no reforço logo acima da
fenda. O modelo foi calibrado com resultados de medições da atividade das fendas in situ em
pavimentos que apresentavam fendilhamento. Assim, foi possível simular os movimentos das
fendas e das tensões in situ em amostras laboratoriais de forma a simular com maior
aproximação as condições reais do pavimento.
Através das simulações referidas acima foi desenvolvido um modelo para calcular as
extensões médias de Von Mises, ɛVM, modeladas através da equação (5.11).
b (1x10
-6) (5.11)
Em que:
e – espessura da camada de reforço (m)
– Extensão da camada de reforço (µm/m)
∏ [ ] (1x10
-6) (5.12)
∏ [ ] (1x10
-6) (5.13)
Em que:
a e b coeficientes que dependem dos módulos de deformabilidade e das espessuras das
camadas que formam o pavimento;
aij e bij – coeficientes estatísticos (Quadro 5.17).
Xi – espessura e módulo de deformabilidade das camadas do pavimento (Quadro 5.18).
Percentagem de Fendas
Fat
or
de
corr
eção
in-s
itu
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
90
Quadro 5.17. Coeficientes estatísticos aij e bij
i a1i a2i b1i b2i
1 -1,038E-04 -1,446E-01 7,169E-03 1,314E-01
2 2,777E-01 -4,022E+00 9,773E-05 -6,368E-01
3 -1,173E+00 1,212E+01 -4,946E-01 7,069E+00
4 1,281E+00 5,070E-01 3,923E-02 2,641E+00
5 -5,160E-01 6,964E+00 3,265E-02 -1,287E+00
6 -1,774E-01 2,385E+00 1,875E-03 -8,167E-01
Com base na variável Xi, as propriedades são inseridas conforme a sequência do Quadro 5.18
A cada propriedade correspondem no Quadro 5.17 os respetivos valores dos coeficientes
estatísticos. O valor final é dado pela multiplicação das várias propriedades com os respetivos
coeficientes (Santos, 2009).
Quadro 5.18. Propriedades dos Pavimentos
i Xi Mínimo Máximo
1 Espessura da camada fissurada (m) 0,10 0,25
2 Espessura da camada granular (m) 0,20 0,40
3 Módulo de deformabilidade da camada de reforço (MPa) 2000 10000
4 Módulo de deformabilidade da camada fissurada (MPa) 2000 3500
5 Módulo de deformabilidade da camada granular (MPa) 150 450
6 Módulo de deformabilidade do solo de fundação (MPa) 50 150
No fim do método procede-se ao cálculo do número total de eixos-padrão a que a camada de
reforço pode ser submetida, de modo a cumprir o critério de dimensionamento estabelecido,
ou seja, o limite da área fendilhada por reflexão de fendas. Para as misturas com BB e para as
misturas betuminosas convencionais o número admissível de eixos-padrão é dado pela
expressão (5.14) e (5.15), respetivamente:
[ ] (5.14)
[ ] (5.15)
De modo a tornar mais claro o procedimento descrito, na Figura 5.18 apresenta-se um
organigrama do mesmo.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 91
Figura 5.18 Organograma do método que considera a reflexão de fendas (Minhoto, 2005)
5.9. Estudo Comparativo de Dimensionamento do Reforço
Neste estudo de aplicação são estudados dois casos distintos de dimensionamento de reforço
de pavimento. O dimensionamento do reforço pelo método das deflexões reversíveis e pelo
método que considera a reflexão de fendas.
Os dados utilizados na primeira análise foram consultados nos estudos realizados na obra de
ampliação do IC24, atual A41 – Freixieiro/Alfena (Lusoscut, 2004). Os dados de tráfego
considerados são os expostos no Quadro 5.19.
Quadro 5.19. Dados de tráfego e solicitações considerados para a solução de reforço
(Lusoscut, 2004)
Lanço TMDAp Classe de
tráfego
NAVP (20
anos)
Fator de
Agressividade
NAEPdim
(130 kN)
Freixieiro/Aeroporto 547 3 3,50×106 0,8 2,80×106
Aeroporto/Nó da Maia
(Solicitação mais desfavorável) 537 3 5,18×106 0,8 4,14×106
Nó da Maia/Alfena 446 4 4,41×106 0,7 3,09×106
TMDAp – tráfego médio diário anual de veículos pesados no ano de abertura ao tráfego, por sentido, na via a efetuar o
reforço do pavimento
NAVP – número acumulado de passagens de veículos pesados ao longo do período de dimensionamento
NAEPdim – número equivalente de eixos-padrão de 130 kN para o período de dimensionamento.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
92
Apresenta-se ainda uma análise comparativa com o estudo realizado por Ribeiro (2012), no
qual fez uma avaliação paramétrica do dimensionamento de reforços de pavimentos,
considerando misturas betuminosas com BB e misturas convencionais, embora sem
considerar a reflexão de fendas no dimensionamento.
5.9.1. Situação de Projeto do IC24
- Dimensionamento pelo Método das Deflexões Reversíveis
A espessura das camadas betuminosas existentes foi levantada através de sondagens. Para o
dimensionamento foi considerada uma estrutura de um pavimento do tipo flexível tradicional,
constituído por camadas betuminosas assentes sobre camadas granulares. A estrutura
escolhida é representativa da situação mais desfavorável ao longo de todo o lanço.
Os módulos de deformabilidade das camadas betuminosas granulares existentes e da fundação
foram estimados com base na interpretação dos resultados obtidos nos ensaios de carga
(FWD), por retroanálise, através do programa ELSYM 5.
Consideraram a camada de reforço R1 constituída por uma camada de regularização (AC 20
reg) e a uma camada de desgaste (MBA-BB). O Quadro 5.20 apresenta a estrutura e as
características mecânicas do pavimento existente e das camadas de reforço, as quais se
ilustram na Figura 5.20 (Lusoscut, 2004).
Quadro 5.20. Estrutura e características mecânicas do pavimento a reforçar (R1)
Espessura da
camada (cm)
Módulo de
Deformabilidade (MPa)
Teor
Volumétrico
Betume (%)
Coeficiente de
Poisson
MBA-BB 3 4000 19,2 0,35
AC 20 reg 5 6000 12 0,35
Misturas Betuminosas
(após fresagem de 10 cm) 18,4
3120 (corrigido para a
temperatura de cálculo) 10 0,35
Camada Granular 20 220 - 0,35
Fundação - 55 - 0,4
O carregamento adotado era composto por um eixo duplo com uma carga total de 130 kN,
com uma carga em cada pneu (P) de 32,5 kN e um espaçamento entre rodados de 18,75 cm. A
pressão de contacto (Pe) considerada, calculada pela expressão (5.16), foi de 0,662 MPa (para
uma área de contacto Ac).
(5.16)
Para o carregamento referido e a estrutura do pavimento da Figura 5.19, as extensões
máximas de tração na base da nova camada betuminosa e a extensão máxima de compressão
no topo da fundação foram calculadas pelo programa BISAR. O Quadro 5.21 contém os
resultados das extensões obtidas no programa BISAR e o número de eixos-padrão admissível
(Lusoscut, 2004).
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 93
Figura 5.19. Estruturas do pavimento consideradas no projeto (existente à esquerda e com
reforço à direita)
Quadro 5.21. Verificação dos critérios de ruína
Verificação à Fadiga (Estrutura R1)
εt à profundidade de 0,264 m (BISAR) NAEPadm (130 kN)
148,1 m/m 9,51×106
Verificação à deformação permanente (Estrutura Base)
εc no topo da fundação (BISAR) NAEPadm (130 kN)
396,2m/m 4,26×106
NAEPadm número admissível de eixos-padrão de 130 kN.
Comparando os dados obtidos no Quadro 5.21 com os do Quadro 5.19 verifica-se que o
NAEPadm toma valores superiores ao NAEPdim. A solução de reforço, representativa da
estrutura mais desfavorável, para as características mecânicas descritas, cumpre os critérios de
dimensionamento utilizados. Assim, a estrutura R1 representada na Figura 5.19 é uma solução
adequada para o reforço do pavimento.
- Dimensionamento do Reforço Considerando a Reflexão de Fendas
Para a aplicação do método descrito por Sousa et al. (2005) foi utilizada a folha de cálculo do
método (folha de cálculo “Excel”) desenvolvida pelos seus autores.
Os dados utilizados no estudo foram selecionados de modo a reproduzir uma situação de
projeto tão próxima quanto possível da situação estudada no subcapítulo anterior, de modo a
poder comparar os resultados com esta.
As temperaturas máximas e mínimas do ar foram consultadas em IM (2011) e foram
registadas no período entre 1971 e 2000 no Porto. O Quadro 5.22 contém os valores dos
registos de temperaturas para a estação meteorológica mais próxima do troço estudado.
Estrutura Base Estrutura R1
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
94
Quadro 5.22. Temperaturas do ar consideradas para a localização em estudo
Temperatura máxima do ar 38,7 °C
Temperatura mínima do ar -3,3 °C
Os restantes dados da temperatura média anual do ar, do módulo e espessura das camadas
betuminosas fendilhadas, da camada granular e das novas camadas de reforço são
apresentados no Quadro 5.23.
Neste procedimento considerou-se que a camada de reforço é somente constituída pela MBA-
BB (excluindo assim a camada de regularização estudada no caso anterior), de modo a
evidenciar as diferenças no dimensionamento quando se considera uma camada com BB no
lugar de camadas em AC. São estudados dois cenários de percentagem de reflexão de fendas:
2 e 5% (valor adotado pelo Departamento de Transportes do Arizona nos EUA).
Quadro 5.23. Dados referentes ao pavimento a reabilitar
Percentagem de reflexão de fendas (min. 1%; max.10%) 2%; 5%
Temperatura máxima do ar (°C) 38,7
Temperatura média anual do ar (°C) (método da Shell) 14,6
Temperatura mínima do ar (°C) -3,3
Módulo da camada betuminosa fendilhada (MPa) 3120
Espessura da camada fendilhada (cm) 18,4
Módulo da camada Granular (MPa) 220
Espessura da camada granular (cm) 20
Módulo da Fundação (MPa) 55
Módulos (20ºC) (MPa)
Mistura com Betume-Borracha 4000
Mistura convencional de Referência 5500
A partir destes dados indicados no Quadro 5.23, a aplicação do método conduz ao gráfico
mostrado, a título de exemplo, na Figura 5.20 (para 2% de reflexão de fendas), o qual permite
determinar a espessura da camada de reforço, conhecendo o tráfego solicitante. Os resultados
para o estudo dos restantes casos estão no Quadro 5.24.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 95
Figura 5.20. Resultados do método (para uma reflexão de fendas de 2%)
Quadro 5.24. Resultados para as diferentes percentagens de reflexão de fendas
Percentagem de reflexão de fendas Espessura de
Reforço (m) NAEPdim
(80 kN)
NAEPadm (80
kN)
εVM
(130kN)
εVM
(80kN)
2%
Misturas com BB (R3.1) 0,10
2,89×107
3,75×107 325,9 288,5
Mistura convencional de
referência (R3.2) 0,12 3,34×107 139,2 188,0
5%
Misturas com BB (R4.1) 0,08 4,04×107 368,8 326,4
Mistura convencional de
referência (R4.2) 0,09 2,92×107 160,0 216,1
Observando os resultados obtidos pelo método das deflexões reversíveis e comparando-os
com os do método que considera a reflexão de fendas, verifica-se que as extensões obtidas por
este são elevadas e bastante superiores às extensões obtidas na base das camadas ligadas para
a estrutura R1 (Quadro 5.21), o que está relacionado com o facto de a reflexão de fendas
considerar o efeito da atividade das fendas existentes no pavimento a reforçar.
Quando a percentagem de reflexão de fendas admitida para o fim do período de
dimensionamento é menor, a solução obtida é, como seria de esperar, mais conservadora,
levando a espessuras para reforço maiores para uma vida do pavimento semelhante.
5.9.2. Comparação com o Estudo Paramétrico Efetuado por Ribeiro (2012)
Efetua-se de seguida uma análise comparativa dos resultados obtidos por Ribeiro (2012) para
a espessura das camadas de reforço dimensionadas pelo método das deflexões reversíveis e as
que se podem obter pelo método da reflexão de fendas. Para o primeiro método vão
considerar-se as estruturas, as características dos materiais e os resultados do
dimensionamento obtidos por Ribeiro (2012), os quais se resumem a seguir. Para o segundo,
procede-se neste trabalho à aplicação do método desenvolvido por Sousa et al. (2005).
Trá
fego P
revis
to (
eixos
de
80 k
N)
Espessura do reforço (m)
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
96
- Dimensionamento pelo Método das Deflexões Reversíveis
Naquele estudo foram consideradas três estruturas de pavimentos base para as quais foi
simulado o reforço do pavimento com betão betuminoso convencional e misturas betuminosas
rugosas com BB. As três estruturas base são as seguintes:
Pavimento flexível de base granular - com 15 cm de camadas betuminosas sobre 20
cm de base granular e 20 cm de sub-base granular (Estrutura Base A);
Pavimento flexível de base betuminosa - com 20 cm de camadas betuminosas sobre 20
cm de sub-base granular (Estrutura Base B);
Pavimento flexível de base betuminosas - com 24 cm de camadas betuminosas sobre
20 cm de sub-base granular (Estrutura Base C).
Considerou que as camadas betuminosas existentes eram constituídas por misturas
betuminosas convencionais com um módulo de deformabilidade de 4000 MPa (JAE, 1995).
No entanto, de forma a simular a redução de vida útil do pavimento foi considerada uma
redução do módulo de deformabilidade em 25%. Assim, o módulo adotado para as camadas
betuminosas existentes foi de 3000 MPa e o coeficiente de Poisson, ν, foi de 0,35.
Em todas as estruturas base foram admitidos módulos de deformabilidade de 100 MPa e
coeficientes de Poisson de 0,4 para a fundação. Para as camadas granulares foram
considerados valores de módulo de 200 MPa para a sub-base e de 400 MPa para a base, e
coeficientes de Poisson de 0,35. As camadas de reforço estudadas foram caracterizadas pelas
propriedades mecânicas indicadas no Quadro 5.25.
Quadro 5.25. Características mecânicas das camadas de reforço
Mistura Betuminosa E (MPa) ν
Mistura Convencional 4000 0,35
MBR-BB 3800 0,35
As tensões e as extensões foram calculadas com o programa BISAR, tendo sido considerado
um eixo-padrão de 80 kN.
O Quadro 5.26 apresenta os resultados obtidos por Ribeiro (2012) para a vida útil restante
(Nadm) das estruturas base A, B e C, considerando a redução de 25% do módulo das camadas
betuminosas que se referiu, e utilizando as leis de comportamento do método da Shell, para
95% de probabilidade de sobrevivência. A vida útil para cada caso foi obtida para os dados
referidos anteriormente, considerando as extensões de tração, na base das camadas
betuminosas, εt, e as extensões de compressão no topo da fundação, εc, indicadas no mesmo
Quadro.
Quadro 5.26. Extensões e vida útil restante das estruturas base A, B e C com redução do
módulo de deformabilidade
Estrutura Base Fadiga Deformação Permanente
εt (m/m) Nadm (milhões) εc (m/m) Nadm (milhões)
A 140,2 100,7 238,3 32,6
B 143,2 90,6 298,0 13,3
C 114,4 278,3 237,5 33,0
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 97
Para os três casos considerados a vida útil restante foi determinada pelo critério da
deformação permanente.
Posteriormente, Ribeiro (2012) efetuou simulações com duas alternativas de reforço com 4cm
de espessura: uma considerando uma camada em betão betuminoso tradicional, e outra
considerando misturas betuminosas rugosas com BB (MBR-BB). Para as seis estruturas com
reforço foram calculadas as extensões nos pontos críticos do pavimento e o número
admissível de eixos-padrão (Quadro 5.27).
Quadro 5.27. Extensões e número de eixos-padrão admissíveis
Estrutura
Base
Reforço com 4 cm de misturas
betuminosas
Fadiga Deformação
Permanente
εt
(m/m)
Nadm
(milhões)
εc
(m/m)
Nadm
(milhões)
A Com betão betuminoso tradicional 111,4 317,8 190,0 80,6
Com MBR-BB 117,7 313,6 190,10 78,7
B Com betão betuminoso tradicional 111,8 312,2 228,9 38,2
Com MBR-BB 112,2 306,7 230,5 37,2
C Com betão betuminoso tradicional 90,82 882,5 187,2 85,5
Com MBR-BB 91,19 864,8 188,4 83,3
Segundo aquele estudo a mistura convencional apresenta em todas as situações uma vida à
fadiga e à deformação permanente ligeiramente superior às MBR-BB, uma vez que os
módulos da mistura com borracha são um pouco menores para esta mistura e as leis de
comportamento dos materiais utilizadas foram as mesmas, quer para as misturas
convencionais, quer para as misturas com borracha.
- Dimensionamento do Reforço Considerando a Reflexão de Fendas
De modo a comparar aqueles resultados com os obtidos quando se dimensiona o reforço
considerando a atividade das fendas do pavimento existente, de seguida apresenta-se um
estudo do dimensionamento para as mesmas estruturas base, mas levando em linha de conta
aquele novo mecanismo de degradação dos pavimentos com reforço. Os módulos de
deformabilidade, coeficientes de Poisson e espessuras das camadas existentes, são iguais aos
dados das estruturas base referidas anteriormente (A, B e C). As temperaturas máximas e
mínimas do ar, assim como a temperatura média anual ponderada do ar (w-MAAT=19,5 °C)
consideradas são as representativas da zona de Coimbra.
O Quadro 5.28 apresenta os resultados obtidos para as espessuras de reforço, considerando
uma percentagem de reflexão de fendas de 5 % (valor adotado pelo Departamento de
Transportes do Arizona). As leis de comportamento consideradas para as camadas de reforço
foram as representadas pelas expressões (5.14) e (5.15), respetivamente, para a mistura com
BB e para a mistura convencional. Note-se que a lei considerada para a mistura convencional
não difere muito da lei de fadiga do método da Shell, para níveis de extensão habitualmente
considerados no dimensionamento.
Determinaram-se as extensões de Von Mises e o número admissível de eixos-padrão para
reforço de todas as estruturas com 4 cm de espessura, considerando, por um lado, misturas
betuminosas convencionais e, por outro lado, misturas com BB. Além disso, fez-se ainda uma
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
98
comparação das espessuras de reforço que seriam necessárias para que todas as estruturas
fossem capazes de suportar um tráfego de 30 milhões de eixos-padrão de 80 kN (valor
admitido).
Quadro 5.28. Resultados para o método que considera a reflexão de fendas (para uma
percentagem de reflexão de fendas de 5%)
Estrutura Base a Reforçar Tipo de camada de reforço Espessura (cm) εVM (80 kN) Nadm (milhões)
A
Mistura Convencional
4 470,5 0,29
18 213,8 31,1
MBR-BB 4 452,4 7,96
7 329,5 38,6
B
Mistura Convencional 4 544,1 0,12
23 211,5 33,1
MBR-BB 4 525,3 3,79
9 327,4 39,9
C
Mistura Convencional 4 554,5 0,11
23 213,4 31,4
MBR-BB 4 536,3 3,42
9 332,4 36,9
Verifica-se que, pelo método da reflexão de fendas, as espessuras de reforço de 4 cm
conduzem a uma vida útil dos pavimentos muito superiores quando se consideram camadas de
reforço com misturas com BB. Estes resultados não corroboram os obtidos quando se faz um
dimensionamento sem considerar a reflexão de fendas.
O dimensionamento baseado na reflexão de fendas permite verificar que são sempre
necessárias espessuras de reforço consideravelmente menores quando se consideram misturas
com BB no lugar de misturas betuminosas convencionais.
5.10. Considerações Finais
Neste capítulo apresentaram-se algumas obras realizadas em Portugal ao longo de vários anos,
com o objetivo de mostrar as situações mais comuns de utilização de misturas betuminosas
com betume-borracha. Além disso, concluiu-se que aquelas misturas foram utilizadas
tipicamente em reabilitação de pavimentos, com o objetivo de assegurar melhor resistência à
propagação de fendas e melhores características funcionais (propriedades antiderrapantes, por
exemplo) que as proporcionadas pelas misturas betuminosas convencionais.
As misturas betuminosas rugosas com BB (MBR-BB) foram aplicadas principalmente em
camadas de desgaste (embora também possam aplicar-se em camadas de ligação /
regularização), enquanto as misturas abertas (MBA-BB) foram sempre utilizadas em camadas
de desgaste. Embora tenham tido uma utilização mais frequente as misturas com incorporação
de alta percentagem de borracha, adicionada em estaleiro por via húmida, também foram
utilizados betumes com média percentagem (BBM) e baixa percentagem de borracha (BBB),
geralmente fabricados em refinaria (terminal blending).
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal CAPÍTULO 5
Marco Filipe Simões Rodrigues 99
Muito recentemente, foi implementada em algumas obras, das quais se apresentou um
exemplo, a aplicação de MBR-BBA utilizando misturas produzidas por via seca, mas
utilizando granulado de borracha com uma granulometria semelhante à utilizada no método
por via húmida. Esta técnica conduz a misturas com propriedades não muito diferentes das
obtidas por via húmida, mas evitam-se, por exemplo, os problemas de falta de estabilidade ao
armazenamento do betume com alta percentagem de borracha produzido em estaleiro por via
húmida, uma vez que a mistura betuminosa é produzida imediatamente antes da aplicação.
Neste caso, a interação entre o betume e a borracha ocorre quando todos os constituintes já
estão misturados, decorrendo no período compreendido entre o processo de mistura e a
compactação.
A experiência de aplicação das MBA-BB em obra tem revelado algumas dificuldades
associadas à constância das características obtidas. Sendo difícil garantir a constância,
designadamente das propriedades volumétricas, afigura-se possível uma considerável
variabilidade da qualidade final, o que pode pôr em causa as propriedades mecânicas e
funcionais que se procuram com a aplicação daquele tipo de materiais.
No que respeita ao dimensionamento estrutural do reforço de pavimentos flexíveis, foi
realizado um estudo comparativo entre a metodologia empírico-mecanicista mais habitual no
nosso país e outra que considera no processo a reflexão de fendas da superfície do pavimento
existente para a nova camada.
Concluiu-se que considerando a atividade das fendas, através do cálculo das extensões de Von
Mises, e a sua propagação para a camada de reforço, se consegue uma melhor modelação dos
mecanismos de ruína do pavimento que ocorrem nos pavimentos com reforço aquando da
ação do tráfego. Além disso, tendo em conta que as misturas com BB apresentam um melhor
comportamento ao fendilhamento por fadiga e, portanto, têm mais resistência à propagação de
fendas, a análise efetuada permitiu verificar que, para a mesma espessura de reforço, a vida do
pavimento é superior quando esta é constituída por uma mistura betuminosa com BB, em
comparação com a que se obtém para igual carregamento, mas em que o reforço é construído
com misturas convencionais. Da mesma forma se concluiu que para a mesma vida útil do
pavimento sujeito a reforço, a camada de MBR-BB necessária é bastante inferior à exigida
para uma mistura betuminosa convencional.
Misturas Betuminosas com Betume Borracha em Portugal
100
CAPÍTULO 6
Marco Filipe Simões Rodrigues 101
6. CONCLUSÕES GERAIS E TRABALHOS FUTUROS
6.1. Conclusões Gerais
Com a elaboração desta dissertação pretendeu-se efetuar um levantamento da utilização das
misturas com BB em Portugal. Apesar destas misturas serem utilizadas há várias décadas a
nível mundial, nomeadamente em países como a Espanha e os Estados Unidos, em particular
nos estados do Arizona e da Califórnia, só a partir de 1999 é que se verificou a realização em
Portugal das primeiras obras que empregaram aquele tipo de misturas.
As misturas com BB são constituídas por betume, granulado de borracha de pneus e
agregados, o que permite obter misturas com características particulares, quer do ponto de
vista estrutural, quer do ponto de vista funcional.
O granulado de borracha é produzido a partir de pneus fora de uso, podendo ser obtido por
trituração mecânica ou através do processo criogénico, em diferentes granulometrias. São dois
processos distintos mas capazes de produzir um granulado apto a conferir ao betume melhores
propriedades reológicas.
Fez-se uma revisão dos processos de incorporação da borracha no betume, tendo-se verificado
que existem dois processos principais. O processo de introdução da borracha por via húmida,
ou seja, diretamente no betume base, tem sido o mais utilizado em Portugal. O processo por
via seca convencional, no qual se adiciona aos agregados quentes um granulado de borracha
constituído por grãos de dimensão considerável, não tem sido praticamente utilizado no nosso
país, pois as características de desempenho são geralmente inferiores às obtidas pelas misturas
que empregam BB por via húmida. No entanto, recentemente Dias (2011) introduziu uma
nova forma de incorporar borracha por via seca, no qual a granulometria da borracha é
semelhante à utilizada na via húmida. Os seus estudos revelaram um desempenho mecânico
muito semelhante às misturas que incorporam borracha por via húmida.
As misturas betuminosas com BB mais utilizadas são as rugosas e as abertas. Têm
composições peculiares comparativamente às misturas da família do betão betuminoso, uma
vez que têm granulometrias descontínuas, percentagens elevadas de ligante e porosidades
altas, tendo tido utilização mais corrente em camadas de desgaste de pavimentos. Mesmo
assim, as misturas com borracha têm sido formuladas por procedimentos empíricos, como o
método de Marshall. Verifica-se que os resultados obtidos não podem ser comparados com os
das misturas convencionais, porquanto se obtêm geralmente deformações mais elevadas,
estabilidades mais baixas, valores de VMA superiores e maiores percentagens ótimas de
betume.
A quantidade de ligante que é incorporada nas misturas com BB é elevada como se referiu.
Contudo, o ligante apresenta geralmente uma melhor reologia, o que contribui para uma
melhoria geral do desempenho mecânico comparativamente aos betões betuminosos
convencionais. Os valores do módulo de deformabilidade não são muito elevados, mas a
resistência à fadiga e à propagação de fendas é manifestamente boa. A resistência à
deformação permanente, particularmente a temperaturas elevadas, tende a ser superior nas
misturas com BB que nas misturas convencionais.
Conclusões Gerais e Trabalhos Futuros
102
De acordo com os resultados disponíveis, verifica-se que as misturas betuminosas com BB
sofrem endurecimento quando em serviço, o que pode ser comprovado pelo aumento do
módulo de deformabilidade, pela redução da resistência à fadiga e pela diminuição da
deformação permanente observada em ensaios laboratoriais. A maior espessura do filme de
betume que envolve os agregados pode levar a uma menor exposição aos fatores que
promovem o envelhecimento do ligante, apesar de as misturas com BB mais correntes terem
uma porosidade elevada, a qual favorece o seu endurecimento.
Com base na descrição geral do processo de fabrico das misturas com BB, verificou-se que as
centrais convencionais permitem produzir aqueles materiais sem dificuldades especiais.
Quando se adiciona no estaleiro o granulado de borracha diretamente ao betume (via húmida),
é necessário dispor de um equipamento específico para a produção do ligante. Neste caso,
quando a percentagem de borracha adicionada é elevada, uma vez que há problemas de
estabilidade do ligante ao armazenamento, dispõe-se de um tempo reduzido, da ordem de
algumas horas, para produzir a mistura. Para o processo de produção de misturas com BB por
via seca proposto por Dias (2011), o granulado de borracha é introduzido diretamente no
misturador, sendo necessário um tempo de mistura ligeiramente superior ao utilizado para as
misturas convencionais. Nesta técnica não existem dificuldades associadas à estabilidade do
ligante, uma vez que a mistura de todos os componentes ocorre apenas no processo de fabrico
da mistura betuminosa.
O transporte e a aplicação de misturas com BB necessitam de alguns cuidados especiais no
que diz respeito à manutenção da temperatura. A trabalhabilidade das misturas é mais sensível
à diminuição da temperatura que nas misturas betuminosas convencionais, porquanto o
aumento da viscosidade do BB é mais rápido quando as misturas arrefecem.
As misturas betuminosas com BB apresentam vantagens em termos de resistência mecânica
global quando em serviço. O bom comportamento mecânico geralmente observado é mais
notório quando aquelas misturas são aplicadas em camadas de reforço de pavimentos, nos
quais há mais probabilidade de propagação de fendas da superfície existente para a nova
camada. A bibliografia indica também alguns benefícios do uso de camadas betuminosas com
BB relativamente à melhoria de propriedades funcionais dos pavimentos. São geralmente
referidas contribuições positivas para o atrito superficial, particularmente no caso de camadas
rugosas, e de alguma redução da geração de ruído originada pela menor impedância mecânica
da superfície.
O resumo da análise de custo/benefício elaborada por Dias (2011) que se efetuou nesta
dissertação permitiu mostrar que o melhor desempenho das misturas com BB e a menor
espessura das camadas a aplicar, levam a que estas apresentem custos inferiores às misturas
convencionais.
No final da dissertação é realizado um levantamento de algumas obras realizadas em Portugal
que empregaram misturas com BB. Analisaram-se alguns aspetos relativos às propriedades
dos materiais constituintes e às composições das misturas utilizadas. Verificou-se que as
misturas com borracha foram geralmente aplicadas em situações de reabilitação de
pavimentos, procurando tirar vantagem da boa resistência daquelas misturas em relação à
Conclusões Gerais e Trabalhos Futuros CAPÍTULO 6
Marco Filipe Simões Rodrigues 103
propagação de fendas. A utilização de misturas com BB foi em praticamente todos os casos
feita em camadas de desgaste de pavimentos, tendo sido mais frequente a utilização de BB
produzido por via húmida.
O estudo comparativo do dimensionamento de camadas de reforço foi efetuado pelos métodos
das deflexões reversíveis, como é habitual, e considerando a reflexão de fendas que tende a
ocorrer quando o reforço é construído sobre pavimentos fendilhados. Foram calculadas as
extensões de tração para os dois métodos. No primeiro avaliam-se a extensões radiais de
tração na face inferior das camadas ligadas, induzidas pela passagem de um eixo-padrão, No
2º método são determinadas extensões de Von Mises, as quais correspondem a uma
modelação da atividade das fendas existentes no pavimento a reforçar, em função de várias
fatores.
Testando diferentes percentagens de propagação de fendilhamento no método da reflexão de
fendas, verificou-se que quanto menor é esta percentagem maior terá de ser a espessura de
reforço necessária para suportar as condições de trafego consideradas. Considerando as
mesmas condições para a estrutura de um pavimento fazendo variar apenas o material da
camada de reforço, constatou-se que a espessura da camada de reforço em misturas com BB é
sempre inferior à determinada para misturas convencionais. Estes resultados mostram a
vantagem, do ponto de vista estrutural, em utilizar camadas de reforço em misturas com BB
no lugar de misturas betuminosas convencionais
6.2. Trabalhos Futuros
Com base na experiencia adquirida nos últimos anos na produção e aplicação de misturas com
BB seria útil a elaboração de um manual de aplicação técnica de misturas betuminosas com
borracha que reunisse as principais características destas misturas, assim como uma descrição
detalhada dos aspetos particulares do fabrico, transporte, aplicação e compactação.
Além disso, considerando que a aplicação de misturas com borracha já decorre no país há
mais de 10 anos, seria útil a recolha e análise mais aprofundada do comportamento a longo
prazo das misturas com BB, particularmente das aplicadas em camadas de reforço. A
existência daquele tipo de resultados poderia permitir ajustar alguns aspetos do processo de
fabrico e aplicação, ou mesmo das composições mais utilizadas, com vista a uma melhoria do
seu desempenho em serviço.
Em Portugal, não é usual o fabrico de misturas betuminosas densas, do tipo AC surf, que
incorporem BB. Nesse sentido, o estudo e aplicação daquele tipo de misturas deveria ser
considerado, para validação e possível maior aplicação deste tipo de misturas.
Por fim seria interessante testar misturas do tipo SMA (stone mastic asphalt) incorporando
BB e fibras celulósicas. Note-se que as SMA têm mostrado ser muito promissoras do ponto de
vista do seu desempenho mecânico quando aplicadas em camadas de desgaste, Assim, seria
de esperar ainda um melhor desempenho e a melhoria de algumas das suas propriedades
funcionais.
Conclusões Gerais e Trabalhos Futuros
104
6.3. Considerações Finais
Por fim, julga-se que o trabalho desenvolvido ao longo da presente dissertação cumpre os
objetivos iniciais. De facto, foi possível reunir um conjunto de informação que caracteriza
suficientemente bem o uso da tecnologia de misturas betuminosas com borracha na realidade
técnica portuguesa.
O tipo de informação que se reuniu e se apresentou de forma relativamente concisa, incluiu
uma discussão crítica sobre alguns dos aspetos abordados, o que pode constituir uma boa
contribuição para quem pretende iniciar-se nos estudos das temáticas abordadas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Marco Filipe Simões Rodrigues 105
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AI (1983). Asphalt Overlays for Highway and Street Rehabilitation. Asphalt Institute, Manual
series nº17, Maryland.
Amaral, S. (2000). Estudos de Misturas Asfálticas Densas com Agregados do Estado do
Pará, Utilizando Asfalto Convencional e Asfalto Modificado com Polímeros. Dissertação
de Mestrado, Universidade de São Paulo, Brasil.
Antunes, M., Fontul, S., Pinelo, A. (2008). Comportamento de Técnicas Anti-Reflexão de
Fendas Aplicadas no Reforço de Pavimentos Flexíveis. V Congresso Rodoviário
Português, Estoril.
Antunes, M., Freire, A. (2006). Avaliação do Comportamento à Deformação Permanente de
Misturas Betuminosas com base nas Normas de Ensaio Europeias. IV Congresso
Rodoviário Português. Estoril
ARSPG (2011). Asphalt-Rubber Standard Practice Guide, Rubber Pavements Association,
Arizona.
Baker, T., Allen, T., Jenkins, D., Mooney, T., Pierce, L., Christie, R e Weston, J. (2003)
Evaluation of the use of scrap tires in transportation related applications in the State of
Washington. Washington State Department of Transportation. Olympia Washington,
USA.
Baptista, T. (2005). BMB – Sua Utilização em Pavimentos Rodoviários – Volume I.
Departamento de Engenharia Geotécnica, Instituto Superior de Engenharia do Porto.
Baptista. A. (2006). Misturas Betuminosas Recicladas a Quente em Central. Dissertação para
a obtenção do grau de Doutoramento, na área de Urbanismo, Ordenamento do Território e
Transportes. Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
Barrão, L. (2011). Avaliação do Comportamento de Misturas Betuminosas sob Temperaturas
Elevadas. Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil. Faculdade de Ciências e
Tecnologia-Universidade Nova de Lisboa.
Batista, F. (2004). Novas técnicas de reabilitação de pavimentos – Misturas betuminosas
densas a frio. Tese de Doutoramento, Universidade do Porto, Porto.
Batista, F., Antunes, M., Fonseca, P. (2006). Desempenho de Misturas Betuminosas com
BMB Aplicadas em Portugal. IV Congresso Rodoviário Português. Estoril.
Batista, F., Antunes, M., Fonseca, P. (2008). Avaliação da sensibilidade à água de misturas
betuminosas com betume modificado com alta percentagem de borracha. V Congresso
Rodoviário Português, Portugal.
Bertollo, S. (2002). Avaliação laboratorial de Misturas Asfálticas Densas Modificadas com
Borracha Reciclada de Pneus. Tese de doutoramento, Escola de Engenharia de São
Carlos da Universidade de São Paulo.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
106
Botelho, T. (2011). I.C. 32 – Casas Velhas/Palhais. Relatório de estudo de mistura
betuminosa-mistura betuminosa aberta com betume modificado com médio teor de
borracha (MBA-BBM).
Branco, F., Pereira, P.; Santos, L. (2008). Pavimentos Rodoviários. Edições Almedina.
Coimbra.
Caltrans (2005). Use of Scrap Tire Rubber. State of California Department of Transportation.
Materials and Testing Services. Office of Flexible Pavement Materials. California, USA.
Caltrans, 2006. Asphalt Rubber Usage Guide. State of California Department of
Transportation Materials Engineering and Testing Services Office of Flexible Pavement
Materials. Califórnia.
Capitão, S. (1996). Misturas Betuminosas Fabricadas a Quente – Principais aspetos a
considerar nos estudos de formulação. Relatório do Estágio Formal Realizado no
Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da
Universidade de Coimbra, Coimbra.
Capitão, S. (2003). Caracterização de Misturas Betuminosas de Alto Módulo de
Deformabilidade, Volume 1. Dissertação para a obtenção do grau de Doutoramento, na
área de Urbanismo, Ordenamento do Território e Transportes. Faculdade de Ciências e
Tecnologia da Universidade de Coimbra.
Capitão, S. (2008). Avaliação em Laboratório de Propriedades Mecânicas de Misturas
Betuminosas Fabricadas a Quente. Resumo da lição apresentada para as Provas públicas
para provimento de uma vaga de Professor Coordenador existente no quadro de pessoal
docente do Instituto Superior de Engenharia do Instituto Politécnico de Coimbra
Capitão, S. et al (2001). Estabelecimento de misturas betuminosas para camadas
estruturalmente importantes da formulação analítica à composição final. Jornadas de
estradas e Pontes dos Países de Língua Portuguesa, Lisboa.
CEDEX (2007) – Manual de empleo de caucho de NFU en mezclas bituminosas. Ministerio
de fomento & Ministerio de médio ambiente, Centro de estudos y experimentación de
obras públicas.
Cepsa (2012).
http://www.cepsa.com/cepsaPt/O_Que_Oferecemos/Produtos_Asfalticos/Produtos/Estrad
a_/Betumes/Betumes_Borracha/. Cepsa Portugal, Lisboa.
CTB (2011). http://www.ctb.com.pt/?page_id=1698. Ciência e Tecnologia da Borracha.
CTE EP (2007). Cláusulas Técnicas Especiais. Estradas de Portugal, Lisboa
Dias, J. (2011). Misturas Betuminosas Incorporando por Via Seca Borracha de Pneus Usados
– Caraterização e validação tecnológica. Tese de Doutoramento, Faculdade de Ciências e
Tecnologia da Universidade de Coimbra.
EP (2012). Caderno de Encargos Tipo Obra - Pavimentação. Estradas de Portugal.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Marco Filipe Simões Rodrigues 107
FEHRL (2006). Guidance manual for the implementation of low-noise road surfaces. Silvia –
Sustainable Road Surfaces for Traffic Noise Control. FEHRL REPORT 2006/02.
Brussels.
Fontes, L. (2009). Otimização do Desempenho de Misturas Betuminosas com Betume
Modificado com Borracha para Reabilitação de Pavimentos. Tese de Doutoramento
Universidade do Minho.
Freire, A. (2002). Deformações Permanentes de Misturas Betuminosas em Pavimentos
Rodoviários. Tese de Doutoramento, Departamento de Engenharia Civil da F.C.T. da
Universidade de Coimbra, Coimbra.
Freitas, E.; Pereira, P. (2008). Contribution of Portuguese Pavement Surfaces to Traffic
Noise. Transport Research Arena Europe. Ljubljana.
Gardete, D. (2006). Comparação de Ensaios Laboratoriais para a Caracterização de
Misturas Betuminosas à Deformação Permanente. Dissertação de Mestrado, Faculdade de
Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
Gonzalez, I. (2008). Beneficiação e reforço de pavimentos na rede de autoestradas da Brisa
aplicando misturas betuminosas com betume modificado com borracha. V Congresso
Rodoviário Português – Estrada 2008.
Gonzalez, I. (2010). Experiência da Brisa - Auto-Estradas na Aplicação de Misturas
Betuminosas com Betume Modificado com Borracha. Brisa Engenharia e Gestão, S.A.
Conferência Betume Borracha – Engenharia, Ambiente e Economia. São Félix da
Marinha.
Guerra, C., Ruivo, F. (2004). Avaliação do efeito do pavimento no ruído de tráfego
rodoviário.
Heitzman (1992). Design and Construction of Asphalt Paving Materials with Crumb Rubber.
Transportation Research Record nº 1339, Washington, D.C., USA.
Hicks, R., Epps, J. (2000). Quality Control for Asphalt Rubber Binders and Mixes. Rubber
Pavement Association. Arizona, USA.
IM (2011). Atlas Climático Ibérico. Instituto de Meteorologia de Portugal (atual Instituto
Português do Mar e da Atmosfera) e Ministério de Medio Ambiente y Medio Rural y
Marino. Lisboa.
JAE (1995). Manual de Conceção de Pavimentos para a Rede Rodoviária Nacional. JAE
(atual EP). Almada.
Junior, A. (2004). Estudo sobre a Ação de Modificadores no Envelhecimento dos Ligantes
Asfálticos e nas Propriedades Mecânicas e de Fadiga das Misturas Asfálticas.
Dissertação de mestrado realizada na Universidade Federal de Santa Catarina.
LNEC (2005). http://www.lnec.pt/organizacao/dt/nira/cursoCRPR/apresentacao_geral.pdf.
Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
108
LNEC (2006). MBA-BMB Misturas Betuminosas para pavimentos rodoviários e
Aeroportuários. DA3, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Portugal.
LNEC (2008). MBR-BMB Misturas Betuminosas para pavimentos rodoviários e
Aeroportuários. DA15, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Portugal.
LNEC, 2004. Acompanhamento da execução da obra do IP4. Beneficiação entre Santa
Comba de Rossas e Bragança. Departamento de Transportes, Núcleo de Infraestruturas
(Proc. 702/1/14937).
Lu, X, Isacsson, U, Ekblad, J. (1999). Rheological properties of SEBS, EVA and EBA polymer
modified bitumens. Material and Structures. Estocolmo, Suécia
Lusolisboa (2010a). A16 / IC16 nó da CREL (IC18) / Lourel (IC30). Sublanço nó da CREL
(IC18) / Telhal (lote 1). Volume 8 – Pavimentação.
Lusolisboa (2010b). A16/IC16: Lanço nó da CREL/Lourel sublanço Telhal/Lourel (IC30)
(lote 2). Projeto de execução. Volume 8 – Pavimentação.
Lusolisboa (2010c). A16 / IC30 Ranholas (IC19) / Linhó (EN9) (Lote 3). Volume 8 –
Pavimentação.
Lusolisboa (2010d). A16 / IC30 Linhó (EN9) / Alcabideche (IC15) (Lote 4). Volume 8 –
Pavimentação.
Lusolisboa (2010e). A16 / IC30 Lourel (IC16) / Ranholas (IC19) (Lote 5). Volume 8 –
Pavimentação.
Lusoscut (2004). A41/IC24 – Freixieiro/Alfena. SCUT do Grande Porto. Volume 8 –
Pavimentação.
Martins, H. (2004). A utilização da borracha de pneus na pavimentação Asfáltica – Trabalho
de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo.
Medina, J.; Granados, L. (2003). Mezclas Bituminosas Fabricadas com Betunes de Alto
Contenido de Caucho - Aplicación al Recrecimiente de un Pavimento Rigido en la A-7.
Revista de Obras Públicas/Diciembre 2003/Nº3439. Espanha.
Mendes, S. (2011). Caraterização mecânica de misturas betuminosas a aplicar em
infraestruturas de transporte. Dissertação para obtenção do grau de Mestre em
Engenharia Civil na área de especialização em vias de comunicação e transportes,
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa.
Menezes, M (2008). Estudo das características de superfície de pavimentos rodoviários para
análise da segurança do tráfego. Dissertação para obtenção do grau de Mestre em
Engenharia Civil. Instituto Superior Técnico – Universidade Técnica de Lisboa.
Minhoto, M. (2005). Consideração da Temperatura no Comportamento à Reflexão de Fendas
dos Reforços de Pavimentos Rodoviários Flexíveis. Tese de Doutoramento Universidade
do Minho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Marco Filipe Simões Rodrigues 109
Miranda, H. (2007). Resistência à Fadiga de Misturas Betuminosas com Betume Modificado
com Alta Percentagem de Borracha. Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Transportes. Instituto superior Técnico de Lisboa.
Mothé, M. (2009). Estudo do Comportamento de Ligantes Asfálticos por Reologia e Análise
Térmica. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Escola de
Química.
Nunes, H. (2005). Betume com Borracha de Pneu, Jornadas de Normalização, E.P., Almada.
Pais, J., Fontes, L., Trichês, G., Pereira, P. (2008a). Influência da origem do betume no
desempenho de misturas betuminosas com betume modificado com Borracha. 5º
Congresso Rodoviário Português, Lisboa.
Pais, J., Pereira, P., Minhoto, M. (2008b). Reciclagem de pavimentos utilizando betume
modificado com borracha. 5º Congresso Rodoviário Português, Lisboa.
Pinheiro, J. (2004). Incorporação de borracha de pneu em misturas asfálticas de diferentes
granulometrias (processos húmido e seco). Dissertação de Mestrado. Universidade
Federal do Ceará.
Pinto, J. (2003). Caracterização Superficial de Pavimentos Rodoviários. Dissertação de
Mestrado, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Porto.
Probigalp (2012). http://www.probigalp.pt/lprod_item3_frame.php. Probigalp, Rio Maior.
Qing, L.; Harvey, J.; Kohler, E.; Rymer, B.; Motumah, L. (2010). Comparison of Tire-
Pavement Noise Characteristics of Rubberized and Conventional Asphalt Concrete Mixes.
Inter Noise 2010. Lisboa.
Read, J e Whiteoak, D. (2003). The Shell Bitumen Handbook. Thomas Telford Publishing,
London. (Shell, 2003).
Recasens, J. (1994); Metodologia para la caracterizacion de ligantes asfálticos mediante el
empleo del ensayo cantabro. Escuela Tecnica Superior de Ingenieros de Caminos,
Canales y Puertos, Barcelona.
Recipav (2006). Cláusulas Técnicas Especiais – MBA-BMB. Portugal
Recipav (2008). Cláusulas Técnicas Especiais – MBR-BMB. Portugal
Recipav (2012). http://www.recipav.pt/artigo.php?id=5&sid=12. Recipav, Sines
Recipav (2012a). http://www.recipav.pt/artigo.php?id=5. Recipav, Sines.
Recipav (2012b). SAMI-BMB Ficha Técnica – 4/04. Recipav, Sines.
Recipneu (2011).
http://recipneu.webuild.pt/cache/bin/XPQNBswXX221XVli2X960ZZKU.pdf. Recipneu,
Sines
Recipneu (2012).
http://www.recipneu.com/artigo.aspx?cntx=wAgeX2YGtBqWiangx9mliym6lggkPBaOIlu
r031F%2BnLv%2BADkOcI9Nhe6OQAwT7ZW. Recipneu, Sines.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
110
Reschner, K. (2006). Scrap Tire Recycling – A Summary of Prevalent Disposal and Recycling
Methods. Berlin, Germany.
Ribeiro, R. (2012). Aplicação de mistura betuminosa aberta com betume modificado com alta
incorporação de borracha na reabilitação de pavimentos rodoviários. Tese de Mestrado
em Engenharia de Construção e Reabilitação, Instituto Politécnico de Viseu, 2012.
RPA (2000). Volumetric Misture Design Procedures for Asphalt-Rubber Mixtures. Asphalt-
Rubber Research and Development. Asphalt-Rubber Association, Arizona, USA.
Santos, A. (2011). Temperatura de Fabrico e compactação de misturas betuminosas com
Betumes Modificados. Dissertação de Mestrado, Faculdade de Ciências e Tecnologia da
Universidade Nova de Lisboa.
Santos, M. (2009). Dimensionamento de camadas de reforço de pavimentos rodoviários
flexíveis. Dissertação apresentada na Universidade de Aveiro para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Civil.
SGI-DGC (2008). Pliego de Prescripciones Tecnicas Generales para Obras de Carreteras y
Puentes, Artículo 542.5.1. Espanha
Simões, J. (2008). Pavimentos Rodoviários Flexíveis – Exemplos de Análise Económica.
Dissertação de Mestrado, Universidade de Aveiro.
Sousa, J., Fonseca, P., Freire, A., e Pais, J. (1999). Comparação da vida à fadiga e
deformação permanente entre misturas com betume modificado com borracha reciclada
de pneus e convencionais. 10º Congresso Ibero-Latinoamericano del Asfalto. Sevilha.
Sousa, J., Pais, J. Way, G. (2005). A Mechanistic-Empirical Based Overlay Design Method
for Reflective Cracking. International Journal of Road Materials and Pavement Design.
Specht, L (2004). Avaliação de Misturas Asfálticas com Incorporação de Borracha Reciclada
de Pneus. Tese de Doutoramento em Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do
Sul. Brasil.
Tonial, I. (2001). Influência do Envelhecimento do Revestimento Asfáltico na Vida de Fadiga
de Pavimentos. Tese de Mestrado. Rio de Janeiro, Brasil.
Vicente, A. (2006). A Utilização de Betumes Modificados com Borracha na Reabilitação de
Pavimentos Flexíveis. Dissertação de Mestrado, Faculdade de Engenharia da
Universidade do Porto.
Vieira, L. (2005). Utilização de Borracha Procedente de NFU’s na Modificação de Betumes
de Pavimentação. Jornadas de Normalização, E.P., Almada.
Xispoli (2010).
http://www.xispoli.pt/pt/projectos.portfolio.obras.php?zona=3&idObra=384&idCategoria
=402. Xispoli Engenharia, Braga.
Zhou, F. & Scullion, T. (2004). A Rapid Performance Related Crack Resistance Test.
Technical Report nº FHWA/TX-05/0-4467-2. National Technical Information Service.
Springfield, Virginia, USA.
Propriedades dos Betumes-Borracha ANEXOS
Marco Filipe Simões Rodrigues 111
Anexo A (EP, 2012)
O betume-borracha pode ser de três tipos:
a) de baixa percentagem de granulado de borracha, conduzindo a um betume de baixa
viscosidade cujo limite de viscosidade é especificado no Quadro A.1;
b) de média percentagem de granulado de borracha, conduzindo a um betume de média
viscosidade cujo limite de viscosidade é especificado no Quadro A.2;
c) de alta percentagem de granulado de borracha, conduzindo a um betume de alta
viscosidade cujo limite de viscosidade é especificado no Quadro A.3.
Quadro A.1. Especificação dos requisitos/propriedades para os BBB
Propriedades dos Betumes-Borracha ANEXOS
112
Quadro A.2. Especificação dos requisitos/propriedades para os BBM
Propriedades dos Betumes-Borracha ANEXOS
Marco Filipe Simões Rodrigues 113
Quadro A.3. Especificação dos requisitos/propriedades para os BBA
Top Related