Tendências da Investigação e Utilização de Emulsões Betuminosas

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Luiz Gustavo Quintão da Rocha
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1 Tendências da Investigação e Utilização de Emulsões Betuminosas

2 ÍNDICE Situação atual Emulsões BIO Baixa Temperatura. Emulsões para misturas temperadas. Emulsiones submicrónicas Emulsões com PFUs Outras tendências e linhas de investigação

3 Tendencias I + D + i

4 EMULSÕES BIO Emulsões BIO com «naftas verdes» Substituição dos fluidificantes utilizados atualmente, e que provêm fundamentalmente de naftas de petróleo, por outros produtos de origem 100% vegetal. Fluidificantes livres de COV s Emulsões BIO com «tensioativos ecológicos» Substituição dos tensioativos usados atualmente por outros com maior poder de biodegradação e mais amigos do ambiente. Tensioativos que permitem emulsões com ph quase neutros.

Fluidificantes livres de COV s Emulsões BIO com «tensioativos ecológicos» Substituição dos tensioativos usados

5 EMULSÕES BIO VANTAGENS: Cumprem as especificações da norma europeia EN Não necessitam de grandes alterações na parte operacional nem nas condições das fábricas de emulsões. Caraterísticas adequadas às aplicações das misturas betuminosas a frio. INCONVENIENTES: Falta de suficientes experiências em obra

6 MISTURAS TEMPERADAS «Mistura de agregados com emulsão, às vezes com a presença de aditivos, que se fabrica a uma temperatura inferior a 100ºC»

7 CARATERÍSTICAS DAS EMULSÕES Tipo de mistura: TEMPERADAS FECHADAS Emulsões com elevado conteúdo de ligante (C65B3/4 ou C69B3/4) Índice de rotura em função da T de fabrico da mistura Boa adesividade face aos agregados Seleção e dotação do tensioativo Utilização de ligantes de penetração relativamente baixa (maior consistência=melhores prestações das misturas)

mistura Boa adesividade face aos agregados Seleção e dotação do tensioativo Utilização de

8 CARATERÍSTICAS DAS EMULSÕES Tipo de mistura: TEMPERADAS ABERTAS E DESCONTÍNUAS Emulsões com elevado conteúdo de ligante, elevada viscosidade e elevadas prestações (C67BPF3) Tipo de fluidificante e dotação em função da granulometria e condições ambientais da obra Seleção do tensioativo mais adequado Utilização de ligantes residuais menos moles

(C67BPF3) Tipo de fluidificante e dotação em função da granulometria e condições

9 CARATERÍSTICAS DAS EMULSÕES Tipo de mistura: RECICLADOS TEMPERADOS Emulsões com conteúdo em água intermédio (C60B5) Emulsões com elevada estabilidade Emulsionantes adequados Ligantes específicos para cada aplicação

intermédio (C60B5) Emulsões com elevada estabilidade

10 EMULSÕES ALTAMENTE CONCENTRADAS

11 % partículas EMULSÕES SUBMICRÓNICAS Emulsões betuminosas com tamanho médio de partículas, inferior a 1 mícron: - Constitui um marco técnico, uma vez que nunca se tinham utilizado na pavimentação - Principais aplicações: Regas auxiliares e misturas com agregados (reciclados, camadas granulares, lamas asfálticas, ) - Vantagens: Grande estabilidade, melhor interação com os agregados e com bases granulares pelo fato de disporem de uma elevada superfície específica - Inconvenientes: Fabrico complicado, custo ,01 0, Tamaño, micras Emulsión convencional Emulsión submicrónica Experiências realizadas: -Emulsão de impregnação -Emulsão de aderência -Emulsão para lamas asfálticas -Emulsão para reciclado a frio

com os agregados e com bases granulares pelo fato de disporem de uma elevada superfície específica - Inconvenientes: Fabrico complicado, custo 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0,01 0,1 1 10 100

12 MICROEMULSÕES - NANOEMULSÕES - O emulsionante é muito específico e deve dotar o sistema de uma tensão interfacial muito baixa, da ordem de mn/m. - A dotação de emulsionante deve ser suficientemente elevada para proporcionar essa baixa tensão superficial (surfactante e co-surfactante) - A interface o/w deve ser bastante flexivel para assegurar a formação de microgotas e a estabilidade da nanoemulsão

- A dotação de emulsionante deve ser suficientemente elevada para proporcionar essa baixa tensão

OUTRAS TENDÊNCIAS E LINHAS DE INVESTIGAÇÃO - Emulsões multimodais: aquelas que têm duas ou mais distribuições médias de partículas. Utilizam-se para flocular sólidos (p.e. fíler) e para fabricar emulsões muito concentradas mas com viscosidades razoáveis.

13 OUTRAS TENDÊNCIAS E LINHAS DE INVESTIGAÇÃO - Emulsões multimodais: aquelas que têm duas ou mais distribuições médias de partículas. Utilizam-se para flocular sólidos (p.e. fíler) e para fabricar emulsões muito concentradas mas com viscosidades razoáveis. - A suas propriedades dependem do empaquetamento de partículas e da diferença de diâmetros, onde normalmente a partícula menor trabalha como lubrificante da maior, reduzindo a viscosidade.

- A suas propriedades dependem do empaquetamento de partículas e da diferença de diâmetros, onde normalmente a

14 OUTRAS TENDÊNCIAS E LINHAS DE INVESTIGAÇÃO A Emulsão múltipla define-se como uma emulsão de emulsão. -Nela subsistem as emulsões óleo em água (o/w) e água em óleo (w/o) de forma simultânea e as gotas que constituem a fase dispersa são por sua vez, emulsões. -As emulsões múltiplas são verdadeiros reservatórios de produtos incompatíveis entre si, e apresentam a possibilidade de encapsular substâncias

que constituem a fase dispersa são por sua vez, emulsões.

15 OUTRAS TENDÊNCIAS E LINHAS DE INVESTIGAÇÃO Emulsões de auto rotura controlada. Contêm um agente rotura que se ativa no momento adequado para romper em toda a massa da emulsão (por pressão, alteração de ph, alteração da carga elétrica, etc.). O agente de rotura (ácido, alcalino, sal, etc.) pode estar encapsulado de forma sólida ou na forma de emulsão inversa w/o. -Vantagens: Não necessitam de aditivos, agentes de rotura, nem fíleres para produzir rotura homogénea. Independência das condições climáticas e mesmo de agregado - Inconvenientes: Dificuldade de libertação no momento adequado

elétrica, etc.). O agente de rotura (ácido, alcalino, sal, etc.) pode estar encapsulado de forma sólida ou na forma de emulsão inversa w/o.

16 OUTRAS TENDÊNCIAS E LINHAS DE INVESTIGAÇÃO -Emulsões multifase. São as que contêm mais do que uma fase dispersa (polímero, resina epóxi, etc.) e que, ao coalescer, formam uma fase contínua em conjunto com o betume. -Vantagens: Possibilidade de modificação do resíduo com um amplo espectro de produtos, facilidade de fabrico. -Inconvenientes: Estabilidade ao armazenamento, reações não desejadas/incontroladas.

) e que, ao coalescer, formam uma fase contínua em conjunto com o betume.

17 EMULSÕES COM BETUME COM PÓ DE PNEUS Emulsões betuminosas modificadas fabricadas com betume borracha Aplicações principais: Qualquer tratamento que implique a utilização de emulsão betuminosa Vantagens: Reutilização de resíduo e impacto ambiental. Inconvenientes: Fabrico complicado, estabilidade ao armazenamento.

implique a utilização de emulsão betuminosa Vantagens: Reutilização de resíduo

18 OUTRAS TENDÊNCIAS E LINHAS DE INVESTIGAÇÃO OBJETIVO: Emulsões para misturas a frio de elevado desempenho, que pela sua composição ou técnica de colocação em obra, são capazes de apresentar coesões iniciais similares às das misturas a quente. Estudam-se diferentes linhas, como a variação de componentes (combinação de emulsionantes de diferente HLB) com métodos de fabrico de emulsão (microemulsões, multimodais, inversas), diferentes técnicas de fabrico da mistura (dupla envolta ou dupla mistura) e utilização de aditivos (agentes de rotura químicos, hidráulicos.) -Vantagens: Fundamentalmente ambientais, pela redução de emissões A técnica não está madura, de momento, para igualar o desempenho de misturas a quente em curtos prazos de tempo.

Estudam-se diferentes linhas, como a variação de componentes (combinação de emulsionantes de diferente HLB) com métodos de fabrico de emulsão (microemulsões, multimodais, inversas),

19 OUTRAS TENDÊNCIAS CAPE SEAL: Consiste num tratamento superficial com gravilha seguido de um microaglomerado a frio. - Camada económica - Protege melhor as camadas inferiores - Rugosidade em função dos agregados selecionados. - Tratamento superficial mais durável: O slurry mantém fixas as gravilhas do TSG e as gravilhas previnem a erosão acelerada do slurry

- Camada económica - Protege melhor as camadas inferiores - Rugosidade em função dos

20 OUTRAS TENDÊNCIAS Tratamentos superficiais em linhas de Ferrovia - Melhora o comportamento da superfície exposta - Impermeabiliza o suporte Aplicações em solos - Melhora a estrutura do solo - Estabilizações - Facilita a germinação.

- Impermeabiliza o suporte Aplicações em solos - Melhora

21 CONCLUSÕES - Apesar do contexto económico atual, a investigação continua. - Também se recuperam técnicas de sempre, melhorando-as e desenvolvendo-as. - Futuro prometedor para as misturas tempradas - Espaço para elevado desenvolvimento tecnológico: MICROEMULSÕES, EMULSÕES BIMODAIS,MICROENCAPSULADAS,

22 OBRIGADO PELA SUA ATEN ÇÃO!

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