Estudo da modificação de betumes com polímeros reciclados

Abstract

A diminuição das reservas de combustíveis fósseis e a crescente preocupação com a redução do consumo de energia e de emissões de carbono tem conduzido ao desenvolvimento de novas tecnologias, nomeadamente no âmbito das vias de comunicação. Deste modo surgiram novos tipos de misturas betuminosas com o intuito de se tornarem mais vantajosas a nível ambiental, mas também mais económicas do que as que se vinham produzindo. Assim, o presente trabalho têm como objetivo de estudo a modificação de betumes utilizando polímeros reciclados e avaliar as propriedades elementares e reológicas do mesmo. Os polímeros utilizados para alterar o betume foram o polietileno de alta densidade (PEAD) e o etileno e acetato de vinilo (EVA). No trabalho efetuado realizou-se modificações apenas com um polímero isolado e também um sistema misto com os dois polímeros Numa primeira fase estudou-se quais as percentagens ótimas de polímero a introduzir no betume de forma a obter o melhor comportamento elementar e reológico do betume. Seguidamente, após a caracterização do ligante partiu-se para a formulação das misturas betuminosas, incluindo o estudo da composição granulométrica e das condições de produção da mistura. Por fim realizou-se a caracterização das misturas betuminosas efetuadas através dos ensaios de sensibilidade à água, deformação permanente, módulo de rigidez e resistência à fadiga. Verificou-se que globalmente a mistura que utilizou ligante modificado com EVA obteve um desempenho muito superior em comparação com a mistura convencional e um desempenho muito idêntico, ou por vezes superior, em relação à mistura com o betume modificado comercial Elaster®. A mistura com betume modificado com o polímero PEAD também tem um bom desempenho a temperaturas elevadas. O sistema misto não apresentou vantagens claras em relação à utilização de polímeros isolados para modificação do betume.

The decrease of fossil fuel reserves and the growing concern about energy consumption and carbon emissions reduction has led to the development of new technologies, namely in the scope of highways studies. Thus, new types of asphalt mixtures have been emerging in order to be more environmental friendly, but also cheaper than the current ones. Thus, the aim of this work is to study the bitumen modification with recycled polymers and to evaluate their basic and rheological properties. The polymers used to modify the binders of the asphalt mixtures were the high-density polyethylene (HDPE) and the ethylene vinyl acetate (EVA). In this work, experiments were made with single polymers, but also with combined systems of both polymers. In a first stage, this study assessed the optimum percentages of polymer that should be incorporated in the bitumen in order to maximize the basic and rheological performance of the bitumen. Afterwards, the binder characterization was followed by the mix design of the asphalt mixtures, including the study of the particle size distribution and the mixing production assessment. Finally, the characterization of the asphalt mixtures was carried out using water sensitivity, permanent deformation, stiffness moduli and fatigue resistance tests. Mainly, it was found that the mixture with EVA modified bitumen presented a performance by far superior in comparison with the conventional asphalt mixture. Its performance was even similar, or sometimes higher than that of a mixture produced with the commercial modified bitumen Elaster®. The asphalt mixture with HDPE polymer has also shown a good performance at high temperatures. The blend of both polymers for bitumen modification did not presented clear advantages in comparison with the use of single polymers.