Reciclagem de
pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes
[email protected]
Fátima Batista
[email protected]
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 • LNEC
Fátima A. Batista • LNEC
Introdução
Técnicas de reciclagem de pavimentos
>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
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Introdução
Reciclagem de pavimentos flexíveis
> Temperatura de fabrico
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Reciclagem de pavimentos flexíveis
EM PORTUGAL
RECICLAGEM A QUENTE EM CENTRAL
Com betume
RECICLAGEM SEMI-QUENTE EM CENTRAL
Com emulsão betuminosa modificada
Com espuma de betume
RECICLAGEM A FRIO “IN SITU”
Com emulsão betuminosa
Com emulsão betuminosa e cimento
Com cimento
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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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
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
Pavimento degradado a reabilitar
“Substituição” de
camadas existentes
por uma camada
nova
Eventual desagregação prévia das camadas
Espalhamento de material correctivo
MÁQUINA RECICLADORA
Desagregação dos materiais
Adição de emulsão e água
Mistura dos materiais
Espalhamento
Reciclagem de pavimentos utilizando
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
Material
correctivo
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
(EAPA, 1995)
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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
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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
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
> Mistura do material desagregado com os materiais adicionados
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
> Espalhamento da mistura reciclada
Reciclagem de pavimentos utilizando
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
Fabrico e aplicação da mistura a frio
> Não é necessário aquecer os materiais (agregados e ligante
betuminoso)
Consumo de combustível
MB a Frio
MB a Quente
≈ 0,1 litros por
tonelada de MB
≈ 10 a 14 litros por
tonelada de MB
(R.Renaudeau, 2006)
• Poupança de energia
• Redução da emissão de poluentes (CO2)
Protecção do Ambiente
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ligantes betuminosos
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
Formulação
das misturas
Determinação da composição
da mistura de agregados
Determinaçãoda
daquantidade
quantidadede
deágua
águaaaadicionar
adicionaraos
aosagregados
agregadosno
no
Determinação
fabricoda
damistura,
mistura,tendo
tendoem
emvista
vistaaaoptimização
optimizaçãodo
dorecobrimento
recobrimento
fabrico
dosagregados,
agregados,por
porparte
partedo
doligante
ligante
dos
Determinação
Determinaçãodo
doteor
teorem
emlíquidos
líquidosnecessário
necessáriopara
para
aaoptimização
optimizaçãoda
dacompactação
compactaçãoda
dacamada
camada
Determinação
Determinaçãodo
doteor
teorem
emligante
ligantenecessário
necessáriopara
paraaaobtenção
obtençãode
de
adequadas
adequadascaracterísticas
característicasmecânicas
mecânicaseede
dedurabilidade
durabilidadeda
damistura
mistura
Reciclagem de pavimentos utilizando
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
Formulação
das misturas
> Determinação da quantidade de água a
adicionar à mistura
Optimização do recobrimento dos
agregados por parte do ligante
Ensaios de envolvimento
Compactação da mistura
Ensaio Proctor modificado sobre a
mistura de agregados e/ou sobre a
mistura de agregados + emulsão
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
Formulação
das misturas
> Determinação da percentagem de emulsão
betuminosa/betume
Moldagem e cura de provetes
Ensaios de imersão-compressão
ASTM D 1074 e D1075 / normas
Espanholas NLT 161 e 162)
O material utilizado na formulação deve ser semelhante
ao resultante da acção da máquina recicladora
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ligantes betuminosos
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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
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Reciclagem a frio in situ
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
Evolução com a
cura
para a aplicação de reciclagem a frio
o Projecto
o Planeamento da obra
o Execução
o Controlo de qualidade
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
Cura das misturas
Processode
decura
curadas
dasmisturas
misturas
Processo
fabricadascom
comemulsão
emulsão
fabricadas
betuminosa
betuminosa
Rotura da emulsão
(Caltrans Division of Maintenance, 2003 )
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
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
Mistura betuminosa
reciclada a frio
IP2
> Evolução do processo de cura das misturas
Evolução do teor em água da mistura
8
Locais ensaiados "in situ"
Teor em água (%)
7
6
5
4
3
2
1
0
0
7
14
21
28
35
42
49
56
63
Idade da camada (dias)
Reciclagem de pavimentos utilizando
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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
1ª semana
2ª semana
3ª semana
4ª semana
5ª semana
Idade da camada reciclada
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Reciclagem a frio in situ
(com emulsão betuminosa)
> Caracterização mecânica das misturas colocadas em obra
Ensaios de carga com o deflectómetro de impacto
EN260-SP2
5000
EN260-SP3
4000
EN260-SP4
3000
2000
Mistura betuminosa
reciclada a frio (18-26ºC)
EN260
1000
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1/2s
E (MPa)
6000
Idade da camada reciclada (meses)
Reciclagem de pavimentos utilizando
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Reciclagem a frio/semi-quente in situ
com espuma de betume
>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
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Reciclagem a frio/semi-quente in situ
com espuma de betume
Quando se junta água ao betume
quente, a água evapora-se
rapidamente, levando o betume a
formar uma “espuma”, cujo
volume pode ser cerca de 20 a 30
vezes superior ao volume inicial
do betume.
Aumenta-se a superfície específica
do betume e reduz-se
significativamente a sua
viscosidade
(Wirtgen, 2001)
Reciclagem de pavimentos utilizando
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Reciclagem de pavimentos flexíveis
> Reciclagem a frio in situ com emulsão
> Reciclagem semi-quente em central
> Reciclagem a quente em central
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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
Eventuais
naturais e filer
aditivos
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Parâmetros de identificação das misturas
recuperadas
EN 13108-8 – Reclaimed Asphalt
> 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)
Deve ser ainda indicada a proveniência dos materiais (obra, tipo de camada)
Reciclagem de pavimentos utilizando
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Reciclagem a quente em central
MOPTC – LABORATÓRIO NACIONAL DE ENGENHARIA CIVIL - PORTUGAL
D O C U M E N T A Ç Ã O
NO R M A T I V A
ESPECIFICAÇÃO
LNEC
E 472 - 2006
CDU
ISSN
CI/SfB
Nova versão (2009) no
prelo
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
o Manuseamento e armazenamento
o Centrais de fabrico
Identificação das misturas betuminosas a reciclar
Propriedades e requisitos mínimos
Formulação das misturas
Controlo de qualidade
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Reciclagem a quente em central
E 472
Nova versão (2009)
Campo de aplicação e taxas máximas de incorporação de misturas
betuminosas recuperadas no fabrico de misturas recicladas a quente
Classificação das misturas
betuminosas recuperadas)
Campo de aplicação
Taxa máxima de incorporação(1)
Camadas de desgaste
10% (2)
Camadas de regularização/ligação e
de base
50% (2)
MBR2
Camadas de regularização/ligação e
de base
25% (2)
MBR3
Camadas de regularização/ligação e
de base
10% (2)
MBR1
(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
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Formulação de misturas recicladas a quente
em central
Material fresado seleccionado
Granulometria dos agregados do mat. fresado
Percentagem de betume
do mat. fresado
Caracterização do betume
do mat. fresado
Composição da
mistura de agregados
Estimativa da % de
betume final
Percentagem de
betume novo
Selecção do tipo de betume novo
Determinação da percentagem
óptima de betume
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Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Reciclagem a quente em central
Selecção do tipo de betume “novo”
>Normas Europeias
(por exemplo EN 13108-1“Bituminous Mixtures – Material
specifications – Part 1: Asphalt Concrete”)
a log pen1 + b log pen2 = (a + b) log penmist
ou
Tabmist = aTab1 + bTab2
a e b são as percentagens de betume “velho” e de betume “novo” na mistura
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Reciclagem a quente em central
> Aspectos que condicionam a taxa de incorporação:
Natureza e propriedades dos constituintes;
Formulação da mistura;
Central de fabrico
> 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
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Reciclagem a quente em central
10 – 50%
(adaptado de EAPA, trad. APORBET, 1998)
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Reciclagem a quente em central
10 – 30%
(EAPA, trad. APORBET, 1998)
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Reciclagem a quente em central
Até 70%
(EAPA, trad. APORBET, 1998)
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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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
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Fátima A. Batista • LNEC
Projecto REPARE
2425
13.0
2400
11.0
2375
9.0
Vv (%)
ρb (kg/m3)
> Estudo laboratorial de misturas com elevada taxa de
incorporação
•Dificuldade de obtenção de uma
mistura de agregados cumprindo os
fusos do CE
2350
7.0
2325
5.0
2300
3.0
2275
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
1.0
3.0
6.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
•Dificuldade de homogeneização da
mistura final
6.0
Pb (%)
Pb (%)
18.0
30.0
4.5
17.0
25.0
4.0
16.0
S
20.0
VMA (%)
5.0
F (mm)
35.0
3.5
15.0
15.0
3.0
14.0
10.0
2.5
13.0
5.0
3.0
3.5
4.0
4.5
Pb (%)
5.0
5.5
6.0
2.0
3.0
3.5
4.0
4.5
Pb (%)
5.0
5.5
6.0
12.0
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
Pb (%)
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
•Temperatura de
aquecimento da
mistura recuperada
com betume
envelhecido?
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Projecto REPARE
Provete 1
3.0
Provete 2
2.5
Resistência à deformação
permanente (EN 12697-22):
•RDAIR = 0,6 mm (Média da profundidade
2.0
1.5
de rodeira a 10 000 ciclos)
1.0
•WTSAIR=0,02mm/103 ciclos (Taxa de
0.5
Nº de ciclos (RPM )
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0.0
0
Profundidade de rodeira (mm)
> Avaliação do desempenho de misturas com elevada taxa de
incorporação
deformação média)
•PRDAIR=1,3% (Média da percentagem
da profundidade de rodeira)
Sensibilidade à água (EN 12697-12):
•ITSR = 100%
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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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
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Misturas semi-quentes e temperadas
Reciclagem em central
> Fabrico de misturas “temperadas”
a técnica baseia-se na redução
“temporária” da viscosidade do
betume por forma a obter-se:
A temperaturas
inferiores às
misturas
o um bom revestimento dos
agregados
betuminosas
o uma adequada trabalhabilidade da
mistura
(100 – 140ºC)
a quente
> Obtenção das características
mecânicas finais logo após o
arrefecimento
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Misturas semi-quentes e temperadas
Reciclagem em central
> Fabrico de misturas “semi-quentes”
Utilização de emulsões betuminosas ou
espuma de betume
Fabrico da
Aquecimento dos agregados a
temperaturas moderadas
betuminosa
> Obtenção das características
mecânicas finais pouco depois da
aplicação (cura?)
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
mistura
a temperaturas de
(70 – 90ºC)
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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
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Fátima A. Batista • LNEC
Projectos Europeus em curso no domínio da
reciclagem (7º Programa Quadro EU)
DIsmantling and RECycling
Techniques for road MATerials –
sharing knowledge and practices
•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.
http://direct-mat.fehrl.org/
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
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Fátima A. Batista • LNEC
Projectos Europeus em curso no domínio da
reciclagem (7º Programa Quadro EU)
End of life strategies for asphalt road
infrastructures
•Estratégias de remoção, caracterização e manuseamento das
misturas recuperadas
•Aspectos ambientais
•Optimização do uso de misturas recicladas
•Aspectos tecnológicos
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
http://re-road.fehrl.org/
Maria de Lurdes Antunes • LNEC
Fátima A. Batista • LNEC
Obrigada pela atenção!
(EAPA, 2007)
Reciclagem de pavimentos utilizando
ligantes betuminosos
Maria de Lurdes Antunes • LNEC
Fátima A. Batista • LNEC