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Pedro Seixas – IST 05 Junho 2008

REABILITAÇÃO DEINFRA-ESTRUTURAS

RODOVIÁRIAS

Casos de Obra

Pedro SeixasInstituto Superior Técnico – 05 Junho 2008


TEMAS A ABORDAR

Projectamos o melhor, esperamos o pior e aceitamos de ânimo igualo que Deus quiser.

1. Microaglomerado Betuminoso a frio

2. Reciclagem de Pavimentos (e Estabilização de Solos)

Pedro Seixas


SUMÁRIO


2º Tema: Reciclagem (e Estabilização do Solos)

Princípios da Técnica;Descrição do Processo;Equipamento Utilizado;Vantagens;Experiência de Obras Executadas.Reciclagem “in situ” com Espuma de Betume – Caso de Obra

1º Tema: Microaglomerado Betuminoso a frio

Definição;Evolução Histórica;Equipamento e Materiais Utilizados;Controlo Qualidade;Análise Técnica / Aplicabilidade;


SUMÁRIO


2º Tema: Reciclagem (e Estabilização do Solos)

Princípios da Técnica;Descrição do Processo;Equipamento Utilizado;Vantagens;Experiência de Obras Executadas.Reciclagem “in situ” com Espuma de Betume – Caso de Obra

Pedro Seixas

1º Tema: Microaglomerado Betuminoso a frio

Definição;Evolução Histórica;Equipamento e Materiais Utilizados;Controlo Qualidade;Análise Técnica / Aplicabilidade;


• Definição: Microaglomeradobetuminoso a frio é uma mistura betuminosa densa, rugosa e impermeável, composta por uma emulsão estável, inerte fino bem graduado, filler, aditivos e água nas proporções certas com uma consistência adequada para uma extensão em camada contínua.

MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOBreve descrição


• Nascimento: final dos anos 20, em França, Espanha e Alemanha, onde se procurava encontrar emulsões muito estáveis de forma a permitir a rotura com inertes finos.

• Objectivo: conseguir uma “leitada betuminosa” que permitisse a execução de trabalhos de selagem e impermeabilização do pavimento.

• 1º Desenvolvimento desta tecnologia: Espalhamento contínuo da mistura, utilizando para o efeito camiões betoneira que vertiam o material para o pavimento sendo depois espalhado com a utilização de vassouras.

MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOEvolução Histórica

Anos 20


MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOEvolução Histórica

Anos 20


• Anos 60: desenvolveram-se equipamentos automatizados, que permitem dosificar todos os componentes da mistura, fabricar e aplicar.

• Na actualidade, com o domínio do equipamento de fabrico e espalhamento dos microaglomerados, bem como das emulsões utilizadas e o encurtamento do tempo de rotura, o microaglomerado torna-se num produto absolutamente normalizado, controlado em laboratório, pelo que a sua utilização se estende desde:Caminhos de reduzido tráfego; Arruamentos urbanos.Vias rápidas tais como IP’s e IC’s;Auto-estradas; Pistas de aeroportos.

MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOEvolução HistóricaAnos 60 até hoje


MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOEquipamento


MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOEquipamento (Pormenores)

Comandos de Doseamento

Misturadora

Régua de Espalhamento


• Agregados (0/5mm a 0/8mm) – 78%• Emulsão betuminosa (Aniónicas ou Catiónicas) – 11%• Filler (cimento ou cal hidratada) – 0,5 %• Aditivos (controlam a rotura da emulsão) – 0,8%• Água – (A necessária para conferir trabalhabilidade) -aprox 10%

Inicialmente usavam-se emulsões de rotura lentaProbigalp desenvolveu a “ECPS” – emulsão de rotura controlada

Resultado: Para diferentes condições metereológicas, obtêm-se tempos de rotura iguais. Deste modo, o desenvolvimento da obra e a abertura ao tráfego não estão dependentes das condições climatéricas.

MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOMateriais


Actualmente utilizam-se emulsões modificadas, (através da adição de polímeros), melhorando as suas características:

– Menor susceptibilidade térmica– Aumento da viscosidade– Aumento da coesão– Aumento da elasticidade– Aumento da resistência ao envelhecimento

Com a utilização deste ligante “melhorado”, obtém-se um microaglomerado com:

– Menores perdas por abrasão (desgaste)– Maior resistência aos agentes climatéricos– Melhor adesividade– Maior durabilidade

MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOMateriais


MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOControlo de Qualidade

• Estudo de formulação / Controlo da Mistura:

Ensaio de desgaste por abrasão em via húmida

Ensaio do Cone de Consistência

Ensaio de Torção


MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOAnálise Técnica


Alguns problemas que podem surgir durante o fabrico e aplicação:•Problemas devido à qualidade dos materiais•Problemas devido à fórmula de trabalho•Problemas devido ao fabrico e aplicação•Problemas devido ao estado do pavimento•Problemas devido à climatologia no local da obra.

MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOAnálise Técnica


MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOProblemas: Qualidade dos Materiais

• Agregados com material fino segregado;

• Agregados com material fino argiloso;



• Excesso de finos;



• Falta de finos;


•Contaminação dos agregados com partículas mais grossas.



MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOProblemas: Fórmula de Trabalho

Fabrico e Aplicação

• Defeito ou Excesso de Emulsão.


MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOProblemas: Fórmula de Trabalho

Fabrico e Aplicação

• Excesso de Aditivo.


MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOProblemas: Estado do Pavimento

• Pavimentos de Estrutura Superficial Aberta

• Pavimentos com abatimentos e rodeiras

• Pavimentos com agregado solto• Pavimentos com excesso de ligante àsuperfície.

• Pavimentos com falta de limpeza


• Futuro: Desenvolvimento Sustentável– Protocolo de Quioto (redução das emissões em 8% abaixo do

volume de emissões em 1990)– Cenário actual: Portugal terá que pagar cotas de emissão– Cada instalação: 40€/ton CO2 (2005/2007) e– 100 €/ton CO2 (2008/2012)

• Camadas de Desgaste de Pavimentos rodoviários terão que passar por tecnologias eco-eficazes, nomeadamente:– Térmico: Misturas Betuminosa a Frio (Ex: Microaglomerados);

Colaborar na protecção do meio ambiente


• Análise da Eco-Eficácia (K.Takamura – ISSA 2001)• Comparação do Microaglomerado Betuminoso a Frio com:

Misturas Betuminosas Abertas a Frio (MAF);Misturas Betuminosas Descontínuas a Quente (Descontínuas) ;Misturas Betuminosas Drenantes (Drenante);Misturas Betuminosas Convencionais (MBC).

• Esta análise meio-ambiental encontra-se baseada no estudo de cinco factores:

Consumo de matérias-primas;Consumo de energia;Emissões para a atmosfera;Efeitos sobre a saúde;Risco de acidente ou uso indevido.

MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOAnálise Tecnico-Ambiental


A tecnologia que possui a pegada meio-ambiental de menor superfície e a mais regular é a melhor sob o ponto de vista ecológico e ambiental.

MicroaglomeradoBetuminoso a Frio

MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOAnálise Tecnico-Ambiental


• Por outro lado foram realizados estudos por forma a determinar os valores dos custos/durabilidade de cada uma das tecnologias.

• Foram adoptados custos médios por metro quadrado e a durabilidade de cada uma, tendo presente que em função da região ambos podem variar, razão pela qual foram adoptados valores médios para Portugal.

MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOAnálise Tecnico-Económica


MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOEficácia Económico-Ambiental

• A partir das duas abordagens anteriores, determinou-se a eficácia Económico-Ambiental


MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIOConclusão

Se forem cumpridas as seguintes condições:Uma correcta execução de uma camada de

Microaglomerado Betuminoso a FrioCondições apropriadas da via a pavimentar para recurso

a esta tecnologiaExcelentes Características Técnicas Excelentes Características EconómicasExcelentes Características Ambientais

O MICROAGLOMERADO BETUMINOSO A FRIO É A TÉCNICA POR EXCELÊNCIA DE REABILITAÇÃO DE

PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS


Seca

RECICLAGEM E ESTABILIZARECICLAGEM E ESTABILIZAÇÇÃO DE SOLOSÃO DE SOLOS

PRINCÍPIOS DA TÉCNICA

ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS

Pedro Seixas

Vias de aplicação:

Húmida




Pedro Seixas

ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS

Pormenor da mistura por via seca:

Tradicional Moderno




Pedro Seixas

RECICLAGEM

EM CENTRAL- Fresagem e transporte do material;- Incorporação do material fresado (<50%)- Transporte e espalhamento como MBQ convencional


- equipamento muito complexo- limitada a 6 cm de espessura

- com cimento- com espuma de betumecom emulsão



Pedro Seixas

RECICLAGEM

IN SITU

A quente A frio



DESCRIÇÃO DO PROCESSO

Pedro Seixas



EQUIPAMENTO UTILIZADO

Pedro Seixas

Tambor de fresagem equipado

com 216 picas Profundidade máxima: 50 cm




Pedro Seixas

MISTURADOR DE CALDA DE CIMENTO WM 1000

10.000 l água

Silo de 25 m3

Sistema de fabrico

Motor

Computador para o controlo da dosagem




Pedro Seixas

MISTURADORA WM 1000 RAMPAS DE INJECÇÃO WR 2500

misturador

Alimentação bombas dosificadoras

Sensor do nivel da mistura

Saída da mistura

Báscula

Bombas

rampas



EQUIPAMENTO UTILIZADO – VIA SECA

Pedro Seixas

DOSIFICADORES DE CIMENTO/CAL



Pedro Seixas

EQUIPAMENTO COMPLEMENTAR UTILIZADO

COMPACTADOR VIBRATÓRIO DE 16-22 TMOTONIVELADORACUBA DE ÁGUA (em função da obra)CUBA DE CIMENTO (em função da obra)




Pedro Seixas

Tambor de fresagem equipado com 166 picas

Profundidade máxima: 30 cm

RECICLADORA-FRESADORA W2100DCR




Pedro Seixas

Caudalímetro

Bomba dosificadora

RECICLADORA-FRESADORA W2100DCR



EQUIPAMENTO COMPLEMENTAR UTILIZADO

Pedro Seixas

CILINDRO COMPACTADOR VIBRATÓRIO LISO DE 15 TCILINDRO COMPACTADOR DE PNEUS DE 35 TCUBA DE ÁGUAVARREDORA




Pedro Seixas

TREM DE RECICLAGEM COM CIMENTO




Pedro Seixas

TREM DE RECICLAGEM COM EMULSÃO




Pedro Seixas

TREM DE RECICLAGEM COM ESPUMA DE BETUME



VANTAGENS

Pedro Seixas

- ECONÓMICAS: transporte e equipamentos móveis

- ENERGÉTICAS: menor consumo de energia

- AMBIENTAIS: extracção e vazadouros

- OPERATIVAS: menor influência no tráfego

- TÉCNICAS:

- evita-se elevar a rasante- pode-se tratar uma só via- a capa seguinte à reciclada apoia-se

sobre una base estável

GENÉRICAS:



EXPERIÊNCIA DE OBRAS EXECUTADAS

Pedro Seixas

A 4A quente




Pedro Seixas

A 4A quente

Reabilitação de bermas




Pedro Seixas

A-375A quente

WR 2500




Pedro Seixas

ESCUCHA-PALOMARES

A quente




Pedro Seixas

ESCUCHA-PALOMARES

A quente




Pedro Seixas

ESCUCHA-PALOMARES

A quente




Pedro Seixas

A-222

A quente




Pedro Seixas

A-222

A quente




Pedro Seixas

IP-4

A quente




Pedro Seixas

IP-4

A quente




Pedro Seixas

TE-V-1331

A quente




Pedro Seixas

TE-V-1331

A quente




Pedro Seixas

TE-V-1331

A quente




Pedro Seixas

N-630

A quente




Pedro Seixas

A10

A quente




Pedro Seixas

PERU

A quente

RECICLAGEM DE PAVIMENTOS COM ESPUMA DE BETUME

Pedro SeixasPedro Seixas

Uma experiência a grande altitude na Cordilheira dos Andes, Peru.


RECICLAGEM RECICLAGEM ““IN SITUIN SITU”” COM ESPUMA DE BETUMECOM ESPUMA DE BETUME

BREVE RESENHA HISTÓRICA

Pedro Seixas

INTRODUÇÃO

- A ESPUMA DE BETUME não resulta de uma descoberta científica (forte probabilidade).

- Betume quente + água = espuma c/ aumento de volume.

- Utilização de agentes anti-espumantes para prevenir este fenómeno.




Pedro Seixas

FACTOS

-Tecnologia com 40 anos.

-Massificação do uso a partir da década de 90.- Patente da MOBIL Austrália expirou em

1991.

- Invenção de 1956 (Universidade Iowa (U.I.– EUA))- Prof. Ladis H. Csanyi

(Estação Exp. Eng. Da U.I.)- Observação da possibilidade de utilização

de espuma de betume na estabilização de solos.

- Espumar betume reduz viscosidade e aumenta propriedades aderentes.




Pedro Seixas

FACTOS

- 1º ESTUDO, NA PRÁTICA: 1957, NUM CAMINHO DE IOWA.

- Outras aplicações: projectos no Arizona, 1960, Nipawin(Canadá), 1960-62.

- PROCEDIMENTOS (PROJECTO ORIGINAL):- Injecção de vapor a alta pressão

(temperatura e pressão controladas), sobre betume aquecido.

- Pouco prático: requisição de equipamento especial e de caldeira.




Pedro Seixas

FACTOS

- PROCEDIMENTOS (ALTERAÇÃO AO PROJ. ORIGINAL – 1968):

- Agregação de água fria, em substituição do vapor.

- Corrente de asfalto quente, em baixa pressão.

- Formação de espuma em câmara de expansão,seguida de dispersão.

- Vantagens: processo mais prático e económico.



Pedro Seixas

A OBRA

REABILITAÇÃO DE 60 KM DA ESTRADA

“CONOCOCHA/ YANACANCHA” – Cordilheira dos Andes

Técnica aplicada pela 1ª vez a grande altitude:

3.000-5.000 metros

Sinergias com o Grupo Mota-Engil:

Translei

Mota-Engil, Pavimentações:

Wirtgen WR 2500 +Know-how

Tempo de execução: 3 meses



O PRINCÍPIO

Pedro Seixas



Pedro Seixas

“CONOCOCHA/YANACANCHA” – Cordilheira dos Andes



O PRINCÍPIO

Pedro Seixas

RECICLAGEM COM ESPUMA DE BETUME

- Processo de reabilitação de pavimentos que envolve a mistura de Espuma de Betume com o pavimento existente, produzindo um pavimento de alta qualidade, durável e flexível com uma performance excepcional e resistente aos efeitos de climas extremos.



O PRINCÍPIO

Pedro Seixas

PROCESSO DE CRIAÇÃO DE ESPUMA DE BETUME

- Injecção controlada por computador de uma predeterminada quantidade de água fria (normalmente cerca de 2,5%) ao betume quente, na câmara de expansão de um determinado equipamento de reciclagem de pavimento.

BASE DO PRINCÍPIO

- O betume encontra-se a uma temperatura tal que, quando uma pequena quantidade de água fria lhe éadicionada, esta instantaneamente se vaporiza formando uma espuma de betume, que se expande até 15 vezes relativamente ao seu volume inicial.



O PRINCÍPIO

Pedro Seixas

EXPANSÃO DE ESPUMA DE BETUME

- Ocorre na câmara de expansão, a partir da qual a espuma de betume é injectada e misturada com o material do pavimento que se está a reciclar.

Nota: Somente as propriedades físicas do betume são temporariamente alteradas.



O PRINCÍPIO

Pedro Seixas

AGLUTINAÇÃO DO MATERIAL DO PAVIMENTO

A espuma de betume subsiste entre 10 e 20 segundos:

- Ocorre a mistura com o material a reciclar.

- Há uma afinidade pelas partículas finas(75 microns ou menos), formando um mastic aglutinador.



O PRINCÍPIO

Pedro Seixas

CARACTERIZAÇÃO DA ESPUMA DE BETUME

- Razão de expansão (Ex)Razão entre o volume da espuma de betume e o volume inicial do betume.

- Vida média (T1/2)Tempo, em segundos, que demora a espuma de betume a reduzir o seu volume à metade do volume expandido.



O PRINCÍPIO

Pedro Seixas




O PRINCÍPIO

Pedro Seixas


- PAVIMENTOS DE ELEVADA PERFORMANCE(visco-elasticidade)

Motivo: excelentes propriedades de dispersão

- Similares a pavimentos com misturas betuminosas

- Vantagens económicas, energéticas e ambientais.



O PROCESSO

Pedro Seixas



PRINCIPAIS VANTAGENS DA TÉCNICA

Pedro Seixas

- Eficaz em pavimentos deteriorados.- Processo economicamente competitivo.- Produz pavimento flexível, resistente e durável.

- Reduzidos custos de manutenção.

- Diminui volumes de escavação

- Reduz importação de materiais.




Pedro Seixas

- Solução de reabilitação ambiental responsável.

- Minimiza impactes na circulação rodoviária.

- Permite abertura imediata ao tráfego.

- Resistente à humidade e bombagem de finos.

- Não apresenta riscos de fissuração por retracção.




Pedro Seixas



Pedro Seixas

RESULTADOS OBTIDOS

Ensaios de Compactação



Pedro Seixas

RESULTADOS OBTIDOS

Deflectometria



Pedro Seixas

RESULTADOS OBTIDOS

Tracção Indirecta (Resistências)



Pedro Seixas

RESULTADOS OBTIDOS

Tracção Indirecta (ITR)

Pedro Seixas – IST 05 Junho 2008Pedro Seixas

OBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃO

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