Estudo de misturas betuminosas semi-temperadas por injeção de água

Abstract

A crescente preocupação com a redução do consumo energético e com o aumento progressivo que o buraco da camada de ozono vai atingindo tem levado ao desenvolvimento de novas tecnologias que sejam menos prejudiciais ao ambiente, bem como mais benéficas e rentáveis economicamente. Com esta ideia presente são realizados estudos a misturas betuminosas que levem a uma diminuição das temperaturas de produção e compactação, apelidando-as de Misturas Betuminosas Temperadas (MBT) e Semi-temperadas (MBST). Assim, o impacto ambiental e económico provocado por estes tipos de misturas é mais reduzido, em comparação com as Misturas Betuminosas convencionais produzidas a Quente (MBQ). Visto que este tipo de tecnologias ainda suscitam algumas dúvidas, será necessário comprovar que o seu comportamento e desempenho são idênticos às MBQ. Nesta dissertação é feita uma análise comparativa das características de uma mistura convencional (AC 14 desgaste 50/70 BB) com uma mistura betuminosa semi-temperada. Esta mistura será realizada a baixas temperaturas, por injeção de água e ar pressurizados, formando uma espuma betuminosa que faz o recobrimento dos agregados. De forma convencional, foram realizados os ensaios e procedimentos segundo as normas europeias das series EN 12697 e da EN 13108, ou seja, foram caracterizadas as misturas betuminosas ao nível do seu desempenho e comportamento. Os betumes foram submetidos a ensaios de “Anel & Bola”, viscosidade dinâmica, penetração a 25ºC e reologia, fazendo uma caracterização completa e essencial destes materiais. Quanto às misturas betuminosas, foram ensaiadas para medir as baridades máxima teórica e aparente, a estabilidade e deformação Marshall, a resistência à tração indireta por sensibilidade à água e por compactabilidade, a resistência à deformação permanente, o módulo de rigidez, a resistência à fadiga e à adesividade entre betume e agregado, resultando num estudo detalhado do comportamento e do desempenho expectável para as misturas betuminosas in situ. Os resultados obtidos com este trabalho tornam possível concluir que o desempenho e comportamento da mistura com betume-espuma, em especial se esta for devidamente formulada, podem ser semelhantes aos da mistura convencional a quente, viabilizando a sua aplicação em pavimentos rodoviários.

The increasing concern with reducing the energy consumption and with the gradual increasing of the ozone layer hole, have been leading to the development of new technologies that are less harmful to the environment as well as economically more beneficial and profitable. Bearing in mind this idea, several studies of bituminous mixtures that lead to a decrease in the production and compaction temperatures are being carried out, and these mixtures were called Warm Mix Asphalt (WMA) and Half-Warm Mix Asphalt (HWMA). Therefore, the environmental and economic impact caused by these new types of mixtures would be lower when compared to the conventional Hot Mix Asphalt (HMA). Considering that these types of technologies are still raising some doubts, it should be proved that their behavior and performance are identical to the HMA. In this thesis, a comparative analysis of the characteristics a conventional HMA mix (AC 14 surface 50/70 BB) and a new HWMA mix is carried out. This mixture will be performed at low temperatures, by injecting pressurized water and air in the bitumen, thus originating asphalt foam that coats the aggregates. Conventionally, several tests and procedures were performed according to the European EN 12697 and EN 13108 series of standards, i.e., the bituminous mixtures were characterized through their performance and behavior. The bitumens were subjected to the “Ring & Ball” test, dynamic viscosity test, penetration at 25° C test and rheology test, in order to have a complete and crucial characterization of this material. The bituminous mixtures were tested in order to evaluate the maximum theoretical and bulk densities, the Marshall Stability and deformation, the indirect tensile strength in the water sensitivity test and the compactability test, the rutting resistance, stiffness, fatigue resistance and the affinity between aggregates and bitumen, thus resulting in a detailed study of the expected behavior and performance of the mixtures in situ. The results obtained with this work make it possible to conclude that the performance and behavior of the mixture with foamed bitumen, in particular when properly designed, can be similar to that of a conventional HMA mixture, thus validating its use in road pavements.