Estudo da utilização de cimento e cinzas volantes em materiais granulares estabilizados com emulsão betuminosa

Abstract

No cenário de crise atual, é notória a preocupação com a redução dos custos na construção e reabilitação dos pavimentos. Posto isto, têm sido desenvolvidos variados estudos que envolvem a construção e reabilitação de pavimentos rodoviários por forma a minimizar os custos associados a estes processos. Nesse âmbito, tem-se procurado utilizar técnicas que possam ser aplicadas a frio, se possível in situ, de forma a garantir um menor custo e uma maior sustentabilidade dessas soluções. No decorrer do presente estudo pretende-se desenvolver soluções que sigam esta tendência. Logo, a presente dissertação visa contribuir para a melhoria do desempenho das camadas de base e sub-base granulares dos pavimentos, em especial através do estudo de soluções económicas de estabilização das referidas camadas com emulsão betuminosa e com dois possíveis aditivos (cimento ou cinzas volantes). Nesse sentido, o principal objetivo deste trabalho é avaliar a influência que os dois aditivos, e a percentagem em que são usados, podem ter no desempenho final do material estabilizado. Os materiais utilizados fixaram-se essencialmente no material granular a estabilizar (agregado britado de granulometria extensa ou ABGE), na emulsão betuminosa e nos dois aditivos já referidos. Entretanto, o desempenho foi avaliado através de ensaios de sensibilidade à água, ensaios de tração indireta e compressão cíclica uniaxial. Com base nos resultados obtidos verifica-se que a introdução de cimento melhora significativamente o desempenho dos materiais granulares estabilizados com emulsão betuminosa nos ensaios de tração indireta e de sensibilidade à água das misturas realizadas, mesmo ao usar apenas 0,5% de cimento (embora o desempenho melhore claramente quando a percentagem de aditivo aumenta). As cinzas volantes também melhoram o desempenho, mas não de forma tão significativa, o que ocorre devido à reduzida capacidade de cimentação das cinzas volantes pelo facto destas não terem sido ativadas. No ensaio de compressão cíclica uniaxial, a resistência à deformação é superior à de uma mistura betuminosa tradicional a quente (controlo), o que é uma mais valia no estudo destas soluções.

In the current crisis scenario, the concern about cost reduction in the construction and rehabilitation of pavements became clear. Thus, many studies have been developed involving construction and rehabilitation of road pavements in order to decrease the costs associated with these processes. In fact, cold paving techniques that can be applied in situ are being sought, in order to assure a lower cost and a higher sustainability of these solutions. This study intends to develop solutions following this trend. So, the current thesis aims to contribute to improve the performance of granular base and sub-base layers of pavements, especially through the study of cheap solutions for stabilization of those layers with an asphalt emulsion and two possible additives (cement or fly ash). Thus, the main objective of this work is to evaluate the influence of these two additives, and their percentage use, on the final performance of the resulting stabilized material. The materials used were essentially the granular material to be stabilized (dense graded aggregates), the asphalt emulsion and the two mentioned additives. Meanwhile, the material performance was evaluated through water sensitivity, indirect tensile strength and uniaxial cyclic compression tests. Based on the obtained results it was observed that the introduction of cement significantly improves the performance of the granular materials stabilized with asphalt emulsion on the water sensitivity and indirect tensile strength tests, even when only 0.5% of cement is used (although the performance clearly improves when the additive percentage increases). Fly ash also improves the material performance, but not in a significant manner, and this occurs due to the reduced cementation capacity of fly ash (since it was not activated). In the uniaxial cyclic compression test, the resistance to deformation is higher than that of a traditional hot mix asphalt (control), which is a strength of the solutions studied.