Reutilização de Material Fresado em Camadas Estruturais de Pavimento. João Pedro Vieira e Moreira Paulo Pereira António Gomes Correia

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1 Reutilização de Material Fresado em Camadas Estruturais de Pavimento João Pedro Vieira e Moreira Paulo Pereira António Gomes Correia

2 Conteúdo A Reutilização de Material Fresado - FPC Estudos de Formulação em Laboratório Dimensionamento de um Pavimento Estudo Económico Trecho Experimental Conclusões

3 A Reutilização de Material Fresado Necessidade de Reabilitar Fresagem de Pavimentos Reposição com novas misturas betuminosas Reutilização do material fresado Outra parte da estrutura de pavimento Outro tipo de pavimento Camadas inferiores de base Camadas de base obras ferroviárias Mistura de Material Fresado com Pó de Pedra e Cimento (FPC) Reutilizar em novas camadas Objectivo FPC: Reutilizar resíduos Valor económico reduzido Aumentar a capacidade de carga Reduzir o consumo de materiais novos Proteger o ambiente

4 Estudos de Formulação em Laboratório Caracterização dos Materiais Material Fresado Análise Granulométrica - GW Quantidade de Betume 4,4% Análise do Betume Pó de Pedra Pen25 TA&B 10/20 Material passado(%) ,01 0, Abertura das malhas dos peneiros (mm) Cimento Portland ECLII 32,5 N Pouco reactivo Utilizado em misturas de solo-cimento

5 Estudos de Formulação em Laboratório Mistura de Materiais Comportamento das Misturas % Material Fresado / % Pó de Pedra Quantidade de cimento: 2 a 6% γd (g/cm3) % Mat. Fresado / % Pó Pedra ω (%) /30 80/20 85/15 90/10 95/5 100/0 σc28 (MPa) % de Pó de Pedra 2%cimento 3%cimento 4%cimento 5%cimento 6%cimento

6 Estudos de Formulação em Laboratório Mistura de Materiais 100/0 e 70/ /0 σ c (MPa) dias dias 90 dias 0.40 Linear (28 dias) Linear (7 dias) 0.20 Linear (90 dias) % 2% 3% 4% 5% 6% 7% Quantidade de cimento σ t (MPa) dias 28 dias 90 dias 0.05 Linear (28 dias) Linear (7 dias) Linear (90 dias) % 2% 3% 4% 5% 6% 7% Quantidade de cimento 70/30 σc(mpa) dias dias 90 dias Linear (28 dias) 0.50 Linear (7 dias) Linear (90 dias) % 2% 3% 4% 5% 6% 7% Quantidade de cimento σt(mpa ) dias 28 dias dias 0.10 Linear (28 dias) Linear (7 dias) 0.05 Linear (90 dias) % 2% 3% 4% 5% 6% 7% Quantidade de cimento

7 Estudos de Formulação em Laboratório Relação σ c / σ t σc(mpa) dias σc = 0,5088e 5,5592σt R 2 = 0,9952 σc(mpa) dias σc = 0,6701e 3,3149σt R 2 = 0, σc = 0,4089e 6,5055σt R 2 = 0, /30 100/0 Exponencial (100/0) Exponencial (70/30) σt (MPa) σc = 0,2636e 8,9367σt 70/30 R 2 100/0 = 0,8136 Exponencial (100/0) 0.5 Exponencial (70/30) σt (MPa)

8 Dimensionamento de um Pavimento Dados V=50 Km/h Tráfego Baixo (T5) Médio (T3) Elevado (T1) Zona Centro de Portugal Continental Tradicional FPC Misturas betuminosas εt Base em materiais granulares Misturas betuminosas εt Material britado de granulometria extensa εz Resultados Tráfego baixo Tráfego médio Tráfego elevado Tradicional FPC Tradicional FPC Tradicional FPC Sub base em materiais granulares εz Fresado com Pó e Cimento εz σt Solo de fundação Solo de fundação - 15 % - 17 % - 20 % Misturas betuminosas ABGE (Tout-Venant) FPC (Material Fresado com Pó e Cimento)

9 Estudo Económico Custos de Execução Materiais Equipamento Mão-de-obra Tráfego baixo Tráfego médio Tráfego elevado Tradicional FPC Tradicional FPC Tradicional FPC Custo da camada ABGE e = 0,15 m 3,30 /m 2 12,9 /m 2 e = 0,20 m 4,10 /m 2 14,1 /m 2 16,2 /m 2 17,2 /m 2 Custo da camada FPC Misturas betuminosas 20,4 /m 2 ABGE (Tout-Venant) 22,8 /m 2 FPC (Material Fresado com Pó e Cimento) e = 0,20 m 3,66 /m 2 e = 0,25 m 4,41 /m 2-99 % -21 % -25 %

10 Estudo Económico Custo para o utente L1=10 km L2=20 km Quantidade de materiais que se deixam de transportar Tráfego baixo Tráfego médio Tráfego elevado ton ton ton Redução da velocidade do tráfego Vi = 50 km/h Vf = 40 km/h + 6 min/viagem + 12 min/dia Custo do utente Custo utente = 10 /h + 2,0 /dia Custo dos utentes Tráfego baixo Tráfego médio Tráfego elevado 4500 /dia /dia /dia

11 Trecho Experimental Execução Espalhamento fresado e pó Espalhamento cimento Mistura de Materiais Nivelamento da Mistura Compactação Rega de Cura

12 Trecho Experimental Estrutura de Pavimento Tráfego Médio; v=50 km/h Secção A BBDesgaste Macadame ABGE Base ABGE Sub-Base Secção B BBDesgaste Macadame ABGE Base Sub-Base FPC Secção C BBDesgaste Macadame Base FPC 5 cm 16 cm 20 cm 20 cm 5,5 cm 10 cm 15 cm 20 cm 6 cm 13 cm 25 cm Secção A Secção B Secção C Solo de fundação Misturas betuminosas Solo de fundação ABGE (Tout-Venant) Solo de fundação FPC 70/30 + 6% cimento FPC (Material Fresado com Pó e Cimento)

13 Trecho Experimental Ensaios γ d (g/cm 3 ) ω (%) σ c (MPa) σ t (MPa) Falling Weight Deflectometer (FWD) E(MPa) Secção A Secção B Secção C FWD FWD FWD FWD

14 Trecho Experimental Resultados Campanha FWD Deflectogramas 7 dias 28 dias 90 dias Deflexões ( m) Distância ao centro da placa (m) Medido 1ª tent ª tent. 3ª tent. 200 E (MPa) Rectro-análise Módulo de deformabilidade E FPC (MPa) Lado Esquerdo Tempo (dias) Trecho B Eixo Lado Direito 250 E FPC28 >2000 MPa 6800<E FPC28 (MPa)< Lado Esquerdo 1500 Eixo Lado Direito Tempo (dias) E (MPa) Trecho C

15 Conclusões A qualidade dos constituintes do material fresado influencia comportamento da mistura A adição do pó de pedra e do cimento é fundamental 30% de pó de pedra (γ d ; ω ) solo bem graduado. Adição de cimento σ c ; σ t Adição de pó de pedra σ c ; σ t Para cumprir requisitos do Macopav 70% de material fresado / 30% de pó de pedra + 6% de cimento Portland, CEMII - 32,5N Camada com rigidez superior Reduz espessura do pavimento Reduz quantidade de ABGE e Misturas betuminosas Solução economicamente viável Redução de custos de construção entre 9 e 25 % Módulo de deformabilidade E FPC (FWD) > E (Macopav) Essencial um rigoroso controlo de qualidade dos processos de construção da mistura Técnica ambientalmente justificável