Construção. e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes. IST - DECivil. Total de páginas: Aula T7 Pavimentos. Materiais de pavimentação:

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1 1/44 Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes Aula T7 Pavimentos Sumário da aula Materiais de pavimentação: Misturas betuminosas Composição Principais funções nas camadas do pavimento Betumes e ligantes betuminosos Propriedades e formulação laboratorial Fabrico de misturas betuminosas Centrais de fabrico de misturas betuminosas 2/44 Materiais das camadas do pavimento Manual de Concepção de Pavimentos (JAE, 1995) Camada Desgaste Regularização Base Sub-base Pavimento flexível Misturas betuminosas Misturas betuminosas Misturas betuminosas Materiais granulares Materiais granulares Misturas com ligantes hidráulicos Material Pavimento rígido Betão de cimento - - Misturas com ligantes hidráulicos 3/44 Total de páginas: 15 1

2 Misturas betuminosas Materiais constituídos por agregados (80 a 85%), betume (8 a 13%) e ar, cujas propriedades dependem das proporções relativas destes componentes, assim como das características intrínsecas do betume e dos agregados. Misturas betuminosas a quente Misturas betuminosas a frio 4/44 5/44 Composição das misturas betuminosas Fase gasosa Fase fluída Fase sólida M b M a V v V b V a (+ V ba ) Agregado Betume Aditivos especiais Filer comercial Misturas betuminosas Principais funções nas camadas dos pavimentos: Adequada superfície de circulação (condições de segurança, economia e conforto) Resistência às acções do tráfego Impermeabilização das camadas do pavimento 6/44 Total de páginas: 15 2

3 Ligantes betuminosos (pavimentação rodoviária) 7/44 Betumes puros Betumes modificados (ligantes modificados, ligantes betuminosos com aditivos e betumes especiais) Betumes fluidificados Emulsões betuminosas (tradicionais e modificadas) Betume asfáltico ligante hidrocarbonado, negro, semi-sólido e viscoso. Pode ser tornado temporariamente fluído por: Aquecimento Dissolução em determinados solventes (betumes fluidificados) Emulsificação (emulsões betuminosas) para: Transporte Espalhamento Mistura com os agregados Produção de ligantes betuminosos PETRÓLEO Asfaltos oxidados Produtos ligeiros Gasolina Querosene Gasóleo Óleos lubrificantes Resíduos asfálticos Betume puro Água Betume fluidificado Emulsionante 8/44 Emulsão betuminosa Ensaios de betumes 1. Ensaio de penetração 2. Ponto de amolecimento pelo método de anel e bola Outros ensaios: Ductilidade Temperaturas de inflamação Solubilidade Viscosidade (...) Rigidez do betume 9/44 Total de páginas: 15 3

4 Penetração (0,1 mm) [25ºC, 100 g, 5 s] Resistência ao endurecimento ( 2 ) Betumes de Pavimentação: LNEC E PROPRIEDADES [MÉTODOS DE ENSAIO] Temperatura de amolecimento (ºC) Viscosidade cinem ática (mm 2 /s) [135ºC] Solubilidadeem toluenoouxileno (%) Temperatura de inflamação (ºC) Variação de massa (%, ±) Penetra ção (% p.o.) ( 3 ) [25ºC, 100 g, 5 s] Temperatura de amolecimento (ºC) Aumento da temperatura de amolecimento (ºC) Propriedades, Métodos de Ensaio, Tipos de Betumes e Correspondentes Exigências de Conformidade MÉTODOS DE ENSAIO RTFOT: ASTM D 2872 ASTM D 5 (pren 1426) ASTM D 36 (pren 1427) ASTM D 2170 (pren 12595) ASTM D 2042 ( 1 ) (pren 12592) EN (ASTM D 92) (pren ) ou TFOT: ASTM D 1754 (pren ) - ASTM D 5 (pren 1426) ASTM D 36 (pren 12627) ( 4 ) TIPOS Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Mín. Mín. Máx. Mín. Mín. Máx. TIPOS DE BETUMES E EXIGÊNCIAS DE CONFORMIDADE 10/ , / , / , / , / , / , / , / , /44 11/44 Betumes fluidificados Adição de dissolventes ao betume asfáltico agentes fluidificantes geralmente derivados do petróleo Betumes modificados Borracha (viscosidade, deformação) Elastómeros (fadiga, flexibilidade) Campo de aplicação: Regas de impregnação Polímeros (fadiga, deformação, punçoamento) Campo de aplicação: Betão betuminoso drenante Betão betuminoso rugoso Emulsões betuminosas Componentes básicos de uma emulsão betuminosa: Betume Água Emulsionantes Aditivos Tipos de emulsões: Emulsões catiónicas (+) Emulsões aniónicas (-) Classificação das emulsões: Rotura rápida Rotura média Rotura lenta Campo de aplicação Campo de aplicação: Tratamentos superficiais 12/44 Total de páginas: 15 4

5 Misturas betuminosas a quente Tipologias Manual de Concepção de Pavimentos (JAE, 1995) Macadame betuminoso em camada de base Macadame betuminoso em camada de regularização Mistura betuminosa densa em camada de regularização Betão betuminoso em camada de desgaste (MB) (MB) (MBD) (BD) 13/44 14/44 Formulação laboratorial Selecção dos materiais (agregado, betume, aditivos e filer) Determinação das proporções adequadas dos diferentes materiais (composição): Teor em betume % dos agregados Porosidade Baridade Condições de temperatura da região Velocidades de circulação dos veículos pesados Definição das condições de aplicação em obra Método Marshall Preparação da mistura para determinado teor em betume Moldagem do provete para determinada energia Estabilidade Marshal Deformação Marshall Baridade Porosidade (outros parâmetros) Teor óptimo em betume Teor óptimo em betume Máxima baridade Máxima estabilidade Outros parâmetros 15/44 Total de páginas: 15 5

6 Método Marshall Marshall (exemplo) Baridade (mm) Carga de rotura (kgf) Estabilidade Marshall ,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Teor em betume (%) Baridade 2,42 2,40 2,38 2,36 2,34 2,32 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Teor em betume (%) Porosidade (%) Deformação (mm) Deformação Marshall ,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Teor em betume (%) Porosidade ,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Teor em betume (%) 16/44 Centrais de fabrico de misturas betuminosas Principais tipos de centrais Principais operações numa central Funcionamento duma central Centrais descontínuas Centrais contínuas 17/44 18/44 Principais operações numa central Central descontínua Doseamento (volumétrico e/ou ponderal) dos agregados frios Secagem e aquecimento dos agregados Reclassificação dos agregados quentes Armazenamento intermédio dos agregados quentes Doseamento ponderal dos agregados quentes Injecção de filer, ligante betuminoso e aditivos Mistura dos diversos componentes Armazenamento das misturas betuminosas Central contínua Doseamento (volumétrico e/ou ponderal) dos agregados frios Secagem e aquecimento dos agregados Injecção de filer, ligante betuminoso e aditivos Mistura dos diversos componentes Armazenamento das misturas betuminosas Total de páginas: 15 6

7 19/44 1. Tremonhas doseadoras 2. Tapete de alimentação 3. Tambor de aquecimento e secagem dos agregados 4. Sistema elevatório dos agregados quentes 5. Selecção dos agregados quentes 6. Armazenamento dos agregados quentes 7. Doseador dos agregados quentes 8. Doseador do filer 9. Misturador 10. Silos de armazenamento das misturas 11. Filtro de mangas 12. Sistema elevatório do filer 13. Silo de armazenamento do filer 14. Central de comando Armazenamento do betume Central Descontínua Central Contínua Tremonhas doseadoras 2. Tapete de alimentação 3. Tambor de aquecimento e secagem dos agregados 4. Armazenamento do ligante 5. Silo de armazenamento do filer 6. Doseador do filer 7. Filtro de mangas 8 8. Silos de armazenamento das misturas 20/44 Central de de fabrico de de misturas betuminosas 21/44 Total de páginas: 15 7

8 Armazenamento dos agregados 22/44 Armazenamento dos agregados 23/44 Tremonhas doseadoras dos agregados frios 24/44 Total de páginas: 15 8

9 Tremonhas doseadoras dos agregados frios 25/44 Tremonhas doseadoras dos agregados frios 26/44 Tremonhas doseadoras dos agregados frios 27/44 Total de páginas: 15 9

10 Tapete de alimentação do tambor 28/44 Tremonhas doseadoras dos agregados frios Tambor para aquecimento e secagem dos agregados Tapete de alimentação do tambor secador 29/44 Tanques de armazenamento dos ligantes 30/44 Total de páginas: 15 10

11 31/44 Tanques de armazenamento dos ligantes Tanque de armazenamento do combustível 32/44 Selecção, armazenamento e dosagem dos agregados quentes e sua mistura com o ligante e o filer 33/44 Elevação dos agregados quentes Tambor para aquecimento e secagem dos agregados Total de páginas: 15 11

12 Tambor para aquecimento e secagem dos agregados 34/44 Tambor para aquecimento e secagem dos agregados Chama do queimador 35/44 Elevação dos agregados quentes 36/44 Total de páginas: 15 12

13 Selecção, armazenamento e dosagem dos agregados quentes e sua mistura com o ligante e o filer 37/44 Sistema de despoeiramento 38/44 Sistema de despoeiramento 39/44 Total de páginas: 15 13

14 Camião Descarga da mistura no camião 40/44 Saída dos agregados em excesso após a dosagem dos agregados quentes 41/44 Saída dos agregados em excesso após a dosagem dos agregados quentes 42/44 Total de páginas: 15 14

15 43/44 Sistema de controlo automático da central Sistema de controlo automático da central 44/44 Total de páginas: 15 15

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