Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos Maria de Lurdes Antunes [email protected] Fátima Batista [email protected]
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes [email protected]
Fátima [email protected]
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Introdução
Reciclagem de pavimentos flexíveis
> Utilização do pavimento como fonte de matéria prima
> Redução dos volumes de vazadouro
• Redução da utilização de recursos naturais• Minimização da quantidade de resíduos
� Protecção do Ambiente
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
>Quanto ao local� In situ� Em central
>Quanto à temperatura de fabrico� A quente� Temperada� Semi-quente� A frio
>Quanto ao tipo de ligante� Betuminoso� Hidráulico� Mistura
Introdução
Técnicas de reciclagem de pavimentos
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Introdução
Reciclagem de pavimentos flexíveis> Temperatura de fabrico
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem de pavimentos flexíveis
Com emulsão betuminosa modificadaCom espuma de betume
Com betume
RECICLAGEM A QUENTE EM CENTRAL
� Com emulsão betuminosa� Com emulsão betuminosa e cimento
� Com cimento
RECICLAGEM A FRIO “ IN SITU”
RECICLAGEM SEMI-QUENTE EM CENTRAL
EM PORTUGAL
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem de pavimentos flexíveis
>Reciclagem a frio in situ com emulsão
>Reciclagem semi-quente em central
> Reciclagem a quente em central
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
“Substituição” de camadas existentes por uma camada
nova
MÁQUINA RECICLADORADesagregação dos materiaisAdição de emulsão e águaMistura dos materiaisEspalhamento
Eventual desagregação prévia das camadasEspalhamento de material correctivo
Pavimento degradado a reabilitar
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
(EAPA, 1995)
Material correctivo
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
> Passagem da máquina recicladora juntamente com as cisternas de água e emulsão
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
> Passagem da máquina recicladora juntamente com as cisternas de emulsão e água
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
> Mistura do material desagregado com os materiais adicionados
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
> Espalhamento da mistura reciclada
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Fabrico e aplicação da mistura a frio
> Não é necessário aquecer os materiais (agregados e ligante betuminoso)
≈≈≈≈ 10 a 14 litros por tonelada de MB
≈≈≈≈ 0,1 litros por tonelada de MB
(R.Renaudeau, 2006)
MB a QuenteMB a Frio
Consumo de combustível
• Poupança de energia • Redução da emissão de poluentes (CO 2)
� Protecção do Ambiente
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
Determinação do teor em líquidos necessário para a optimização da compactação da camada
Determinação do teor em líquidos necessário para a optimização da compactação da camada
Determinação do teor em ligante necessário para a ob tenção de adequadas características mecânicas e de durabilida de da misturaDeterminação do teor em ligante necessário para a obtenção de
adequadas características mecânicas e de durabilida de da mistura
Determinação da quantidade de água a adicionar aos a gregados no fabrico da mistura, tendo em vista a optimização do recobrimento
dos agregados, por parte do ligante
Determinação da quantidade de água a adicionar aos agregados no fabrico da mistura, tendo em vista a optimização do recobrimento
dos agregados, por parte do ligante
Determinação da composição da mistura de agregados
Determinação da composição da mistura de agregados
Formulação das misturas
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
> Determinação da quantidade de água a adicionar à mistura
� Optimização do recobrimento dos agregados por parte do ligante
� Compactação da mistura
Ensaio Proctor modificado sobre a mistura de agregados e/ou sobre a
mistura de agregados + emulsão
Ensaios de envolvimento
Formulação das misturas
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
> Determinação da percentagem de emulsão betuminosa/betume
Moldagem e cura de provetesEnsaios de imersão-compressãoASTM D 1074 e D1075 / normas Espanholas NLT 161 e 162)
Formulação das misturas
O material utilizado na formulação deve ser semelhante ao resultante da acção da máquina recicladora
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
Controlo de qualidade
> Quantidade de betume residual presente nas misturas recicladas
> Análise granulométrica
> Avaliação da compacidade
> Realização de ensaios de “imersão-compressão” utilizando mistura recolhida em obra, à saída da máquina recicladora
� Resistência à compressão simples, a seco (Rseco ) e depois de imersão em água (Rim.água)
� Resistência conservada (Rim.água/Rsecox100)
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Estudos realizados em Portugal>LNEC (Batista, F.)
� Formulação de misturas recicladas a frio
�Controlo de qualidade
�Características mecânicas da mistura
�Desempenho o Fadiga
o Deformação permanente
�Recomendações para a aplicação de reciclagem a frioo Projecto
o Planeamento da obra
o Execução
o Controlo de qualidade
Evolução com a cura
Reciclagem a frio in situ
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Eliminação da água presente na mistura
(água adicionada + água presente na emulsão):
Expulsão da água por efeito da compactação
Evaporação da água
Desenvolvimento das características mecânicas da mistura
Rotura da emulsão
Processo de cura das misturas fabricadas com emulsão
betuminosa
Processo de cura das misturas fabricadas com emulsão
betuminosa
(Caltrans Division of Maintenance, 2003 )
Cura das misturas
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
> Evolução do processo de cura das misturas
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63
Idade da camada (dias)
Teo
r em
águ
a (%
)
Locais ensaiados "in situ"
Evolução do teor em água da mistura
Mistura betuminosa reciclada a frio
IP2
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Idade da camada reciclada
1ª semana 2ª semana 3ª semana 4ª semana 5ª semana
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
> Evolução do processo de cura das misturas
Evolução da altura dos tarolos extraídos
Mistura betuminosa reciclada a frio
IP2
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a frio in situ(com emulsão betuminosa)
> Caracterização mecânica das misturas colocadas em obra
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1/2s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Idade da camada reciclada (meses)
E (
MP
a)
EN260-SP2
EN260-SP3
EN260-SP4
Mistura betuminosa reciclada a frio (18-26ºC)
EN260
Ensaios de carga com o deflectómetro de impacto
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
>Utiliza-se como ligante, uma espuma de betume(foamed bitumen)A espuma de betume é produzida através da adição de pequenas quantidades de água, geralmente da ordem de 2 a 3% da massa de betume, a betume quente (acima de 170ºC)
Fabrico da mistura:
Temperatura ambiente
Compactação:
Temperatura ambiente
Reciclagem a frio/semi-quente in situcom espuma de betume
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
� Quando se junta água ao betume quente, a água evapora-se rapidamente, levando o betume a formar uma “espuma”, cujo volume pode ser cerca de 20 a 30 vezes superior ao volume inicial do betume.
� Aumenta-se a superfície específica do betume e reduz-se significativamente a sua viscosidade
(Wirtgen, 2001)
Reciclagem a frio/semi-quente in situcom espuma de betume
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem de pavimentos flexíveis
>Reciclagem a frio in situ com emulsão
>Reciclagem semi-quente em central
> Reciclagem a quente em central
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a quente em central> Materiais utilizados:
�Misturas betuminosas recuperadas
o Misturas betuminosas fresadas
o Placas retiradas do pavimento, posteriormente britadas
o Materiais excedentários da produção
�Betume de pavimentação
�Agregados naturais e filer
�Eventuais aditivos
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Parâmetros de identificação das misturas recuperadas
> Dimensão máxima das partículas do resíduo
> Dimensões das partículas do agregado (d/D)
> Conteúdo de matérias “estranhas”
> Conteúdo (%) de ligante betuminoso
> Características do ligante recuperado (Penetração ou
temperatura de amolecimento)
EN 13108-8 – Reclaimed Asphalt
Deve ser ainda indicada a proveniência dos materiais (obra, tipo de camada)
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a quente em centralMOPTC – LABORATÓRIO NACIONAL DE ENGENHARIA CIVIL - PORTUGAL E 472 - 2006
D O C U M E N T A Ç Ã O N O R M A T I V A
E S P E C I F I C A Ç Ã O L N E C
CDU ISSN CI/SfB
GUIA PARA A RECICLAGEM DE MISTURAS BETUMINOSAS A
QUENTE EM CENTRAL
Maio 2006
> Recomendações para o fabrico e aplicação de misturas betuminosas recicladas a quente em central
� Condições gerais de utilização
oManuseamento e armazenamento
oCentrais de fabrico
� Identificação das misturas betuminosas a reciclar
� Propriedades e requisitos mínimos
� Formulação das misturas
� Controlo de qualidade
Nova versão (2009) no prelo
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a quente em centralCampo de aplicação e taxas máximas de incorporação de misturas betuminosas recuperadas no fabrico de misturas recicladas a quente
10% (2)Camadas de regularização/ligação e de base
MBR3
25% (2)Camadas de regularização/ligação e de base
MBR2
50% (2)Camadas de regularização/ligação e de base
10% (2)Camadas de desgaste
MBR1
Taxa máxima de incorporação(1)Campo de aplicaçãoClassificação das misturas betuminosas recuperadas)
(1) Admitem-se taxas de incorporação superiores, recorrendo eventualmente a produtos rejuvenescedores, desde que se demonstre o desempenho da mistura
(2) Taxa de incorporação é também condicionada pelo processo de fabrico pelos resultados do estudo de formulação da mistura e pelas características do ligante recuperado da mistura final
Nova versão (2009)E 472
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Formulação de misturas recicladas a quente em central
Percentagem de betumedo mat. fresado
Granulometria dos agre-gados do mat. fresado
Caracterização do betumedo mat. fresado
Percentagem de betume novo
Selecção do tipo de betume novo
Determinação da percentagem óptima de betume
Composição damistura de agregados
Estimativa da % de betume final
Material fresado seleccionado
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a quente em centralSelecção do tipo de betume “novo”
>Normas Europeias (por exemplo EN 13108-1“Bituminous Mixtures – Material specifications – Part 1: Asphalt Concrete”)
mistpenbapenbpena log)(loglog 21 +=+
21abab
mistab bTaTT +=
a e b são as percentagens de betume “velho” e de betume “novo” na mistura
ou
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a quente em central
> Centrais contínuas� incorporação de 10% a 50% de material a reciclar
> Centrais descontínuas� incorporação de 10% a 30% ou até 70% de material a
reciclar, consoante a forma de adição do material
> Aspectos que condicionam a taxa de incorporação:
� Natureza e propriedades dos constituintes;
� Formulação da mistura;
� Central de fabrico
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a quente em central
(adaptado de EAPA, trad. APORBET, 1998)
10 – 50%
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a quente em central
(EAPA, trad. APORBET, 1998)
10 – 30%
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a quente em central
(EAPA, trad. APORBET, 1998)
Até 70%
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem a a quente em central Estudos realizados em Portugal
>FCT-UC (Batista, A.)�Aplicação de diferentes métodos para a formulação de misturas recicladas a quente
�Desempenho de misturas recicladas a quente (taxas de incorporação de 20, 30 e 40%)
>LNEC / FCT-UC / UM (projecto REPARE)� Formulação e desempenho de misturas recicladas a quente
�Misturas com elevada taxa de incorporação (70%)
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Projecto REPARE> Estudo laboratorial de misturas com elevada taxa de
incorporação•Dificuldade de obtenção de uma mistura de agregados cumprindo os fusos do CE
•Dificuldade de homogeneização da mistura final
2275
2300
2325
2350
2375
2400
2425
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
Pb (%)
ρb
(kg/
m3)
1.0
3.0
5.0
7.0
9.0
11.0
13.0
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
Pb (%)
Vv
(%)
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
Pb (%)
S
•Temperatura de aquecimento da mistura recuperada com betume envelhecido?
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
Pb (%)
F (m
m)
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
Pb (%)
VM
A (%
)
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Projecto REPARE> Avaliação do desempenho de misturas com elevada taxa de
incorporação
Resistência à deformação permanente (EN 12697-22):•RDAIR = 0,6 mm (Média da profundidade de rodeira a 10 000 ciclos)•WTSAIR=0,02mm/103 ciclos (Taxa de deformação média)•PRDAIR=1,3% (Média da percentagem da profundidade de rodeira)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
1000
0
Nº de ciclos (RPM)
Pro
fund
idad
e de
rode
ira (
mm
)
Provete 1 Provete 2
Sensibilidade à água (EN 12697-12):•ITSR = 100%
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem de pavimentos flexíveis
>Reciclagem a frio in situ com emulsão
>Reciclagem semi-quente em central
> Reciclagem a quente em central
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Misturas semi-quentes e temperadasReciclagem em central> Fabrico de misturas “temperadas”
� a técnica baseia-se na redução “temporária” da viscosidade do betume por forma a obter-se:
o um bom revestimento dos agregados
o uma adequada trabalhabilidade da mistura
> Obtenção das características mecânicas finais logo após o arrefecimento
A temperaturas
inferiores às
misturas
betuminosas
a quente
(100 – 140ºC)
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Misturas semi-quentes e temperadasReciclagem em central
> Fabrico de misturas “semi-quentes”
� Utilização de emulsões betuminosas ou espuma de betume
� Aquecimento dos agregados a temperaturas moderadas
> Obtenção das características mecânicas finais pouco depois da aplicação (cura?)
Fabrico da
mistura
betuminosa
a temperaturas de
(70 – 90ºC)
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Reciclagem semi-quente em central trabalhos em curso /planeados em Portugal>UBI (Almeida, M., tese em curso)
�Valorização de resíduos na construção de pavimentos rodoviários numa perspectiva de desenvolvimento sustentado
o Utilização de obra de reciclagem semi-quente da EN 244 como caso de estudo
>LNEC / UBI / UM (projecto RESQUE, em apreciação)�Misturas temperadas e semi-quentes
�Caracterização do desempenho e sua relação com as características dos constituintes
�Comparação com misturas a quente
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Projectos Europeus em curso no domínio da reciclagem (7º Programa Quadro EU)
•Constituição de base de dados acessível na internet contendo informações destinadas a facilitar a correcta re-utilização / reciclagem de materiais rodoviários e resíduos relacionados com a estrada.
•Manuais de boas práticas sobre técnicas para a reciclagem de materiais rodoviários e de resíduos relacionados com a estrada, na própria estrada.
DIsmantling and RECyclingTechniques for road MATerials –sharing knowledge and practices
http://direct-mat.fehrl.org/
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Projectos Europeus em curso no domínio da reciclagem (7º Programa Quadro EU)
•Estratégias de remoção, caracterização e manuseamento das misturas recuperadas
•Aspectos ambientais
•Optimização do uso de misturas recicladas
•Aspectos tecnológicos
End of life strategies for asphalt road infrastructures
http://re-road.fehrl.org/
Reciclagem de pavimentos utilizando ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNECFátima A. Batista • LNEC
Obrigada pela atenção!
(EAPA, 2007)