e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes

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1 1/44 Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes Aula T7 Pavimentos

2 Sumário da aula Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 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

3 Materiais das camadas do pavimento Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes Manual de Concepção de Pavimentos (JAE, 1995) Camada Desgaste Pavimento flexível Misturas betuminosas Material Pavimento rígido Regularização Misturas betuminosas - Base Sub-base Misturas betuminosas Materiais granulares Materiais granulares Misturas com ligantes hidráulicos Betão de cimento - Misturas com ligantes hidráulicos 3/44

4 Misturas betuminosas Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 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 Composição das misturas betuminosas Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 5/44 Fase gasosa Fase fluída Fase sólida M b M a V v V b V a (+ V ba ) Agregado Betume Aditivos especiais Filer Filercomercial

6 Misturas betuminosas Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 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

7 Ligantes betuminosos (pavimentação rodoviária) Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 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

8 Produção de ligantes betuminosos Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes PETRÓLEO Asfaltos oxidados Produtos ligeiros Gasolina Querosene Gasóleo Óleos lubrificantes Resíduos asfálticos Betume puro Água Betume fluidificado Emulsionante 8/44 Emulsão betuminosa

9 Ensaios de betumes Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 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

10 PROPRIEDADES [MÉTODOS DE ENSAIO] Penetração (0,1 mm) [25ºC, 100 g, 5 s] Viscosidadecinemática(mm 2 /s) [135ºC] Solubilidade em tolueno ou xileno (%) Temperatura de inflamação (ºC) Resistência ao endurecimento ( 2 ) Betumes de Pavimentação: LNEC E Propriedades, Métodos de Ensaio, Tipos de Betumes e Correspondentes Exigências de Conformidade Temperatura de amolecimento (ºC) Variação de massa (%, ±) Penetração (% p.o.) ( 3 ) [25ºC, 100 g, 5 s] Temperatura de amolecimento (ºC) Aumento da temperatura de amolecimento (ºC) MÉTODOS DE ENSAIO ASTM D 5 (pren 1426) ASTM D 36 (pren 1427) ASTM D 2170 (pren 12595) ASTM D 2042 ( 1 ) (pren 12592) RTFOT: ASTM D 2872 (pren ) ou TFOT: ASTM D 1754 (pren ) EN (ASTM D 92) TIPOS DE BETUMES E EXIGÊNCIAS DE CONFORMIDADE TIPOS 10/20 20/30 35/50 50/70 70/ / / /330 Mín Máx Mín Máx Mín Mín. 99,0 99,0 99,0 99,0 99,0 99,0 99,0 99,0 Mín Máx. 0,5 0,5 0,5 0,5 0,8 0,8 1,0 1,0 ASTM D 5 (pren 1426) ASTM D 36 (pren 12627) Mín Mín ( 4 ) Máx /44

11 11/44 Betumes fluidificados Adição de dissolventes ao betume asfáltico agentes fluidificantes geralmente derivados do petróleo Betumes modificados Borracha (viscosidade, deformação) Elastómeros (fadiga, flexibilidade) Polímeros (fadiga, deformação, punçoamento) Campo de aplicação ão: Regas de impregnação Campo de aplicação ão: Betão betuminoso drenante Betão betuminoso rugoso

12 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 aplica Campo de aplicação ão: Tratamentos superficiais 12/44

13 Misturas betuminosas a quente Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes Tipologias Manual de Concepção de Pavimentos (JAE, 1995) Macadame betuminoso em camada de base (MB) Macadame betuminoso em camada de regularização (MB) Mistura betuminosa densa em camada de regularização (MBD) Betão betuminoso em camada de desgaste (BD) 13/44

14 Formulação laboratorial Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 14/44 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

15 Método Marshall Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 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 Máxima baridade Máxima estabilidade Outros parâmetros 15/44

16 Método Marshall (exemplo) Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes Carga de rotura (kgf) Baridade (mm) ,42 2,40 2,38 2,36 2,34 2,32 Estabilidade Marshall 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Teor em betume (%) Baridade 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Teor em betume (%) Deformação (mm) Porosidade (%) Deformação Marshall 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Teor em betume (%) Porosidade 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Teor em betume (%) 16/44

17 Centrais de fabrico Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes de misturas betuminosas Principais tipos de centrais Principais operações numa central Funcionamento duma central Centrais descontínuas nuas Centrais contínuas nuas 17/44

18 Principais operações numa central Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 18/44 Central descontínua nua 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 nua 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

19 Central Descontínua nua Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 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 Silo de armazenamento do filer 19/ Central de comando 15. Armazenamento do betume

20 Central Contínua nua Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 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. Silos de armazenamento das misturas 8 20/44

21 21/44 Central de fabrico de misturas betuminosas Central de fabrico de misturas betuminosas Central de fabrico de misturas betuminosas

22 22/44 Armazenamento dos agregados

23 23/44 Armazenamento dos agregados

24 24/44 Tremonhas doseadoras dos agregados frios

25 25/44 Tremonhas doseadoras dos agregados frios

26 26/44 Tremonhas doseadoras dos agregados frios

27 27/44 Tremonhas doseadoras dos agregados frios

28 28/44 Tapete de alimentação do tambor

29 29/44 Tremonhas doseadoras dos agregados frios Tapete de alimentação do tambor secador Tambor para aquecimento e secagem dos agregados

30 30/44 Tanques de armazenamento dos ligantes

31 31/44 Tanques de armazenamento dos ligantes

32 32/44 Tanque de armazenamento do combustível

33 Selecção, armazenamento e dosagem dos agregados quentes e sua mistura com o ligante e o filer Construção e Manutenção de Infra-estruturas de Transportes 33/44 Elevação dos agregados quentes Tambor para aquecimento e secagem dos agregados

34 34/44 Tambor para aquecimento e secagem dos agregados

35 35/44 Tambor para aquecimento e secagem dos agregados Chama do queimador

36 36/44 Elevação dos agregados quentes

37 37/44 Selecção, armazenamento e dosagem dos agregados quentes e sua mistura com o ligante e o filer

38 38/44 Sistema de despoeiramento

39 39/44 Sistema de despoeiramento

40 40/44 Camião Descarga da mistura no camião

41 41/44 Saída dos agregados em excesso após a dosagem dos agregados quentes

42 42/44 Saída dos agregados em excesso após a dosagem dos agregados quentes

43 43/44 Sistema de controlo automático da central

44 44/44 Sistema de controlo automático da central