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Durabilidadede misturas betuminosas
Contribuição das nanotecnologias na resistência ao envelhecimento
José Neves, João Crucho
Tópicos
Enquadramento
Problemática da durabilidade
Nanotecnologias na pavimentação
Nova abordagem ao estudo do envelhecimento
Protótipo de simulação do envelhecimento
Conclusões
3
Enquadramento
4
Investigação,Desenvolvimento
e Inovação
Betumes
Agregados
Aditivos
Tecnologia
Economia
Ambiente
Tráfego
GO
OG
LE 2
01
8
Betumes e Misturas Betuminosas
Problemática da durabilidade
5
AmbienteTemperaturaPrecipitação
DrenagemSuperficialProfunda
Construção
Condições climatéricasSegregaçãoCompactaçãoJuntasLigação de camadas
Composição da mistura
Propriedades dos agregadosPropriedades do liganteGranulometriaPropriedades volumétricas
Enhancing the Durability of Asphalt Pavements - Factors Affecting Asphalt Mixture Durability(TRANSPORTATION RESEARCH CIRCULAR E-C186, 2013)
Durabilidade
Betumes
Agregados
Aditivos
Tecnologia
Economia
Ambiente
Tráfego
GO
OG
LE 2
01
8
Betumes e Misturas BetuminosasDURABILIDADE é a capacidade da mistura betuminosacompactada preservar a sua integridade estrutural ao longo davida útil quando exposta ao tráfego e às condições ambientais
Problemática da durabilidade
6
Ação do tráfego
Ação das condições ambientais ChuvaVentoRadiação solarTemperaturaHumidade
Processos de simulação do envelhecimento
Mecanismos de degradação vs Materiais constituintes
GO
OG
LE 2
01
8
Enquadramento
7
Linhas de investigação IST | Betumes e misturas betuminosas
Materiais Ligantes (bio-ligante,...) Agregados (resíduos,...) Aditivos (nanopartículas,...) Misturas (WMA, SMA com borracha,...)
Métodos Ensaios (envelhecimento,...) Formulação (novos métodos,...)
NanotecnologiasSimulação do envelhecimento
Cabelo humano 80 000 nm
Peneiro 0,063 mm 63 000 nm
Hélice do ADN 2 nm
Nano escala
1 nm = 1×10-9 metro
Macro Meso Micro Nano Quantum
100 10-3 10-6 10-9 10-12
Agregados
Betume
8
Nanosílica
Nanotecnologias na pavimentação
Nanoferro Nanoargila
9
Nanotecnologias na pavimentação
10
Deformação permanente
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
Defo
rma
çã
o (m
m)
Número de ciclos
Referência
Nanosílica
Nanoferro
Nanoargila
Ensaio de pista – wheel-tracking
Temperatura de ensaio: 60 oCCondicionamento dos provetes: ar
Nanotecnologias na pavimentação
11
Sensibilidade à água
0
500
1000
1500
2000
2500
Referência Nanosílica Nanoferro Nanoargila
ITS
(k
Pa
)
ITS secos
ITS molhados
57% 70% 82% 61%
Ensaio de tração indireta por compressão diametral
Temperatura de ensaio: 15 oCCondicionamento dos provetes molhados: Imersão em água a 40 oC durante 70 horas
Envelhecimento - TEAGE
TEAGE: TÉcnico Accelerated aGEing
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Simulação do envelhecimento causado por condições ambientais
Não envelhecido Envelhecido
Nanomateriais na resistência ao envelhecimento
13
100
120
140
160
180
200
Resistência à fadiga
Exte
nsã
o (μ
m/m
)Referência
Nanosílica
Nanoferro
Nanoargila
100
120
140
160
180
200
Resistência à fadiga
Exte
nsã
o (μ
m/m
)
Referência
Nanosílica
Nanoferro
Nanoargila
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Referência Nanosílica Nanoferro Nanoargila
ITS
(kP
a)
ITS secos
ITS molhados
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Referência Nanosílica Nanoferro Nanoargila
ITS
(kP
a)
ITS secos
ITS molhados
Conclusões
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Importante tendência atual e futura de inovaçãono âmbito dos betumes e misturas betuminosas
Progresso relevante ao nível de ensaios de caracterização dos materiais, nomeadamente de desempenho físico e mecânico, mas constata-se a necessidade de melhor abordagem à durabilidade
Aplicação de nanotecnologias nas misturas betuminosas foi promissora e tem enorme potencial de investigação experimental e tecnológica
Desenvolvimento de um protótipo de envelhecimento de misturas betuminosas mais adequado às condições ambientais - TEAGE
Obrigado
Instituto Superior Técnico | Universidade de Lisboa
Departamento de Engenharia Civil, Arquitetura e Georrecursos
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