Reciclagem de Pavimentos Anlise energtica de tcnicas de

reabilitao de pavimentos rodovirios

Pedro de Arez Costa e Silva

Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

Engenharia Civil

Orientador: Prof. Doutor Joaquim Jorge da Costa Paulino Pereira

Jri

Presidente: Prof. Doutor Antnio Heleno Domingues Moret Rodrigues

Vogais: Prof. Doutor Joaquim Jorge da Costa Paulino Pereira

Prof. Doutor Jos Manuel Coelho das Neves

Fevereiro 2010

I

Agradecimentos

Muitas pessoas contriburam para a concretizao desta tese, umas atravs do seu apoio,

interesse e amizade, outras pela disponibilidade no fornecimento de dados fundamentais e no

esclarecimento de dvidas. A todas manifesto os meus sinceros agradecimentos:

Engenheiro Carvalho Dias, da Coba.

Engenheiro Fernando Branco, da Coba

Engenheira Maria de Lurdes Antunes do Ncleo de Infra-estruturas de Transportes do

LNEC.

Engenheira Manuela Trindade, da Direco das Estradas de Viseu

Engenheiro Eduardo Figueiredo, da Direco das Estradas de Viseu.

Engenheiro Nuno, da Rosa Construtores.

Engenheiro Pedro Seixas, da Mota Engil Pavimentaes.

Dr. Jorge Guerreiro, da MAJA Construes.

Engenheiro Lus Vieira, da CEPSA.

Engenheiro Pedro Silva, da CEPSA

Engenheiro Paulo Fonseca, da Monte Adriano.

Um agradecimento especial ao Professor Doutor Paulino Pereira, Professor Associado

do Instituto Superior Tcnico, pela orientao, interesse, pacincia e total

disponibilidade manifestados.

Os meus amigos, em particular o Diogo Pires e Mariana Branco, pela ajuda dada na

edio de imagens.

Os meus padrinhos Laura e Srgio Lopes

Por fim os meus pais que sempre me apoiaram e aos quais dedico esta dissertao.

II

Resumo

As tcnicas de reciclagem dos pavimentos existentes tm sido desenvolvidas com o objectivo

de resolver muitos dos problemas dos pavimentos degradados, contribuindo simultaneamente

para a minimizao dos impactos ambientais na realizao de obras de beneficiao e

reabilitao de estradas.

No seguimento do desenvolvimento destas tcnicas, so criadas oportunidades para testar a

sua eficincia, como se demonstra pelo caso de estudo considerado nesta dissertao,

possibilitado pela Direco de Estradas de Viseu, com recurso s empresas Rosa Construtores

e Mota Engil Pavimentaes. Atravs da anlise tcnica da reciclagem in situ a frio com adio

de emulso e cimento, na empreitada IC12 Pavimentao entre Canas de Senhorim e o

IP3, visa-se a obteno de elementos que possibilitem um melhor conhecimento da tcnica a

nvel energtico. Outras duas solues, saneamento e reconstruo, foram dimensionadas,

analisadas e estudadas comparando-as com a reciclagem mista usada no IC12.

Deste estudo pode-se concluir que a poupana energtica obtida com a reciclagem, tida como

dado adquirido pela bibliografia existente, nem sempre se verifica. Neste caso o uso de

reciclagem com cimento teria sido bastante mais eficiente a nvel energtico. O saneamento

tambm traria vantagens nestes parmetros, embora menos acentuadas. J a reconstruo, ,

de longe, a alternativa mais dispendiosa, no se justificando neste caso, mas s em ltimo

recurso.

Palavras Chave

Reciclagem

Pavimentos Rodovirios

Energia

Reabilitao

Avaliao Energtica

Ambiente

III

Abstract

Recycling techniques for existing pavements have been developed with the objective of solving

many of the problems facing damaged pavements and simultaneously contributing to the

minimization of the environmental impact on roadwork rehabilitation and upgrading.

By following the development of these techniques, opportunities are created to test its

effectiveness, as evidenced by the case study considered in this dissertation, enabled by the

Direco de Estradas de Viseu, through the companies Rosa Construtores and Mota Engil

Pavimentaes. Through the analysis of the works performed in IC12 Pavimentao entre

Canas de Senhorim e o IP3, this dissertation aims to fill a void by enhancing the knowledge of

the energy aspect of pavement recycling. Two other techniques, cold milling and reconstruction,

were designed and studied comparing them to the recycling performed in IC12.

From this study its safe to assume that the energy savings achieved by pavement recycling,

taken by granted by most of the existing literature, is not always so. In this case recycling with

cement would have been energetically more efficient. Cold milling, as surprising as it may seem,

is also more effective than recycling, although clearly not reaching the levels of the cement

recycling. Total pavement reconstruction is, as expected, by far the least energy efficient and

should only be used as a last resort.

Keywords

Recycling

Road Pavement

Energy

Rehabilitation

Energy Analysis

Environment

IV

ndice

1 Introduo .............................................................................................................................. 1

1.1 Enquadramento e Objectivos do Estudo ....................................................................... 1

1.2 Metodologia Usada........................................................................................................ 3

1.3 Organizao da Dissertao ......................................................................................... 3

2 Reciclagem de Pavimentos.................................................................................................... 4

2.1 Introduo Histrica....................................................................................................... 4

2.2 Tipos de Reciclagem ..................................................................................................... 5

2.2.1 Quanto ao Local ........................................................................................................ 5

2.2.2 Temperatura .............................................................................................................. 6

2.2.3 Quanto ao tipo de ligante .......................................................................................... 7

2.2.4 Quanto profundidade ............................................................................................ 14

2.2.5 Quantos aos materiais correctivos .......................................................................... 14

2.3 Principais Processos de Reciclagem .......................................................................... 16

2.3.1 Reciclagem, in situ, a frio com emulso betuminosa .............................................. 17

2.3.2 Reciclagem, in situ, a frio com cimento ................................................................... 25

2.3.3 Reciclagem in situ com adio de cimento e emulso ......................................... 32

2.3.4 Reciclagem in situ, a frio, com betume espuma ..................................................... 33

2.3.5 Reciclagem em central, a quente, com betume ...................................................... 33

2.3.6 Reciclagem em central, semi-quente, com emulso betuminosa ........................... 36

2.3.7 Reciclagem em central, a frio, com emulso betuminosa ....................................... 36

2.3.8 Reciclagem em central, a frio, com betume espuma .............................................. 37

2.4 Directivas e Manuais de Reciclagem .......................................................................... 37

2.5 Avaliao Energtica ................................................................................................... 38

3 Caso de Estudo Reciclagem do IC12 ............................................................................... 47

3.1 Memria descritiva do projecto ................................................................................... 47

3.1.1 Execuo da Reciclagem ........................................................................................ 51

3.1.2 Controlo de Qualidade............................................................................................. 54

3.2 Avaliao Energtica ................................................................................................... 56

3.2.1 Introduo ................................................................................................................ 56

3.2.2 Reciclagem .............................................................................................................. 59

V

3.2.3 Saneamento ............................................................................................................ 64

3.2.4 Reconstruo .......................................................................................................... 68

3.2.5 Anlise Global ......................................................................................................... 72

3.2.6 Proposta de Alternativa ........................................................................................... 74

3.3 Quantidade de Materiais Usados ................................................................................ 78

4 Consideraes Finais ........................................................................................................... 80

5 Bibliografia............................................................................................................................ 85

ANEXO I Dimensionamento das Alternativas .......................................................................... 91

ANEXO II Tabelas de Energia Dispendida com Transporte .................................................... 98

ANEXO III - Diagramas de Processos envolvidos na Reciclagem ........................................... 102

ANEXO IV Quantidades de Materiais Usados ....................................................................... 106

VI

ndice de figuras

Figura 1.1- Evoluo do estado de um pavimento ao longo do tempo [adaptado de Wirtgen,

2004] .............................................................................................................................................. 2

Figura 2.1 - Processo de transformao do betume em espuma [Wirtgen, 2004] ..................... 9

Figura 2.2 - Funcionamento de recicladora e sequncia de trabalhos [Wirtgen, 2004]. ............ 20

Figura 2.3 - Aspecto da superfcie do pavimento existente antes da obra de reabilitao (IP2)

[Antunes e Batista, 2004] ............................................................................................................ 23

Figura 2.5 - Trabalhos de compactao da camada reciclada (IP2) [Antunes e Batista, 2004] . 24

Figura 2.4 - Trabalhos de reciclagem do pavimento (IP2) [Antunes, e Batista, 2004] ............... 24

Figura 2.6 - Sequncia Construtiva de reciclagem com cimento [Wirtgen ,2004] ...................... 27

Figura 2.7 - Misturador [Wirtgen, 2004] ...................................................................................... 27

Figura 2.8 - Pormenor do pavimento existente na EN226 [JJR, 2007]....................................... 29

Figura 2.9 - Fendilhamento EN226 [JJR, 2007] .......................................................................... 29

Figura 2.10 - Perfil transversal da soluo adoptada para a reabilitao da EN226 [Direco

das Estradas de Viseu, 2006] ..................................................................................................... 30

Figura 2.11 - Misturadora Wirgten WR 400 [Direco das Estradas de Viseu, 2006] ................ 30

Figura 2.12 - Recicladora Wirtgen 2500 S [Direco das Estradas de Viseu, 2006] ................. 30

Figura 2.13 - Etapas complementares do processo de reciclagem [adaptado de Rodrigues,

2008] ............................................................................................................................................ 31

Figura 2.14 - Resistncias mdias obtidas na obra aos 7 e aos 28 dias [Direco das Estradas

de Viseu, 2006]............................................................................................................................ 31

Figura 2.15 - Comboio reciclagem mista [Wirtgen, 2004] ........................................................ 32

Figura 2.16 - Comparao de reciclagem variando tipos de ligantes [Dueas et al, 2006] ....... 32

Figura 2.17 - Sequncia construtiva da reciclagem com betume espuma ................................. 33

Figura 2.18 - Meio do tambor/secador/misturador [Brock, 1994] ............................................... 34

Figura 2.19 - Duplo tambor [Brock , 1994] .................................................................................. 34

Figura 2.20 - Contrafluxo [Brock , 1994] ..................................................................................... 34

Figura 2.21 - Processo construtivo reciclagem em central a quente [Martinho, 2005 - adaptado

de EAPA,1998] ............................................................................................................................ 35

Figura 2.22 - Sequncia construtiva da reciclagem em central semi-quente com emulso

[Martinho, 2005 adaptado de EAPA, 1998] .............................................................................. 36

Figura 2.23 - Sequncia construtiva da reciclagem em central a frio com emulso (Martinho,

2005 - traduzido e adaptado de: Wirtgen , 2004) ........................................................................ 37

Figura 2.25 Energia consumida para 10106 eixos padro, considerando diferentes

capacidades de fundao [Thenoux e tal, 2006] ........................................................................ 44

Figura 2.24 Energia consumida para 5106 eixos padro, considerando diferentes capacidades

de fundao [Thenoux e tal, 2006] .............................................................................................. 44

Figura 2.27 - Energia Gasta com Transporte de Recursos [Thenoux et al, 2006] ..................... 45

VII

Figura 2.26 Energia consumida para 15106 eixos padro, considerando diferentes

capacidades de fundao [Thenoux et al, 2006] ........................................................................ 45

Figura 3.1 - Traado da obra em estudo ..................................................................................... 47

Figura 3.2 Pavimento Reabilitado [foto do autor, 2008] .............................................................. 47

Figura 3.3 Fendilhamento IC12 [foto do autor, 2008] ................................................................. 48

Figura 3.4 Fendilhamento IC12 [foto do autor, 2008] ................................................................. 48

Figura 3.5 - Perfil Transversal tipo IC12 e pormenor da soluo adoptada [Probisa, 2008] ...... 49

Figura 3.6 - Profundidade da reciclagem efectuada ................................................................... 51

Figura 3.7 - Tambor da fresadora [foto do autor, 2008] .............................................................. 51

Figura 3.8 - Slurry Mixer [Foto do autor, 2008] ........................................................................... 52

Figura 3.9 - Cisterna de Emulso [Foto do autor, 2008] ............................................................. 52

Figura 3.10 - "Comboio" usado na reciclagem "in situ" [Foto do autor, 2008] ............................ 52

Figura 3.11 - Espalhamento da camada reciclada com recurso a Motoniveladora [Probisa,

2008] ............................................................................................................................................ 53

Figura 3.12 - Cilindro de pneus em operao de compactao da mistura reciclada [Foto do

autor, 2008] ................................................................................................................................. 53

Figura 3.13 Diagrama de pavimento existente e diferentes alternativas de reabilitao. (1)

Camada de desgaste existente (2) Base Granular (3) Sub-Base Granular (4) BMB camada de

desgaste (5) Camada Reciclada com emulso e cimento (6) BB camada de desgaste (7) MB

camada de regularizao ............................................................................................................ 56

Figura 3.14 Locais Chave de Processos para todas as Solues .............................................. 58

Figura 3.15 Diagrama de processos relativos Reciclagem Mista ............................................ 60

Figura 3.16 Comparao transporte de recursos ....................................................................... 63

Figura 3.17 Comparao Principais Processos da Reciclagem ................................................. 63

Figura 3.18 Diagrama de processos relativos ao Saneamento .................................................. 64

Figura 3.19 Comparao Transporte de Recursos Saneamento ............................................... 67

Figura 3.20 Comparao Principais Processos Saneamento .................................................... 67

Figura 3.21 Diagrama de processos relativos Reconstruo .................................................. 68

Figura 3.22 Comparao Transporte de Recursos Reconstruo ............................................. 71

Figura 3.23 Comparao Principais Processos Reconstruo ................................................... 71

Figura 3.24 Comparao Trs Tcnicas de Reabilitao ........................................................... 72

Figura 3.25 Comparao Produo de Recursos das 3 solues .............................................. 73

Figura 3.26 Comparao Operaes no Terreno 3 Alternativas ................................................ 73

Figura 3.27 Comparao Transporte de Recursos 3 alternativas .............................................. 74

Figura 3.28 Configurao de Pavimento reabilitado com Reciclagem com Cimento ................. 75

Figura 3.29 Diagrama de processos relativos Reciclagem com Cimento ............................... 75

Figura 3.30 Comparao Despesa Energtica entre Reciclagens ............................................. 77

Figura 3.31 Despesa Energtica 3 Etapas Reciclagem Cimento ............................................... 77

Figura 3.32 Comparao de todas as solues .......................................................................... 78

Figura 3.33 Quantidade de materiais usados nas diversas solues......................................... 78

VIII

Figura 3.34 Produo de Resduos ............................................................................................ 79

IX

ndice de Quadros

Quadro 2.1 Vantagens e Desvantagens da Reciclagem in situ .................................................... 5

Quadro 2.2 Vantagens e Desvantagens de Reciclagem em Central ........................................... 6

Quadro 2.3 Caractersticas mdias dos betumes tradicionais [ Cepsa, 2007] ............................. 8

Quadro 2.4 Caractersticas de emulso para reciclagem a frio [Cepsa, 2007] .......................... 10

Quadro 2.5 Caractersticas de emulso para reciclagem semi-quente [Cepsa, 2007] .............. 10

Quadro 2.6 - Resumo das caractersticas e condies de aplicao dos cimentos na reciclagem

[Nunes, 2003] .............................................................................................................................. 12

Quadro 2.7 Principais Vantagens e Desvantagens do Cimento na Reciclagem [Wirtgen, 2004]

..................................................................................................................................................... 12

Quadro 2.8 Principais Vantagens e Desvantagens da Emulso na Reciclagem [Wirtgen, 2004]

..................................................................................................................................................... 13

Quadro 2.9 Principais vantagens e desvantagens do Betume Espuma na Reciclagem [Wirtgen,

2004] ............................................................................................................................................ 13

Quadro 2.10 Patologias e possveis reabilitaes [adaptado ARRA, 2001] ............................... 16

Quadro 2.11 Consideraes a ter com o processo de reciclagem [com base em Thenoux e

Garcia, 1999; LNEC, 2004; Soto, 2003; Emery, 1991; Jimenez; 2007]...................................... 21

Quadro 2.12 Ensaios chave para reciclagem com emulso ....................................................... 21

Quadro 2.13 Ensaios recomendados para a reciclagem a frio [AASHTO, 1998] ....................... 22

Quadro 2.14 Ensaios apenas para informao reciclagem a frio [AASHHTO, 1998] ................ 22

Quadro 2.15 Valores Resistncia conservada IP2 [Antunes e Batista, 2004] ............................ 25

Quadro 2.16 Resumo dos aspectos principais do processo construtivo [Batista, 2004; Nunes,

2005; Jofr, 2003] ....................................................................................................................... 28

Quadro 2.17 Gastos energtico associados a reciclagem [TRB, 1980] ..................................... 39

Quadro 2.18 Energia necessria para o fabrico, colocao de um pavimento flexvel [Zapata e

Gambatese,2005] ........................................................................................................................ 40

Quadro 2.19 Energia necessria para o fabrico, colocao de um pavimento flexvel [Zapata e

Gambatese,2005] ........................................................................................................................ 40

Quadro 2.20 Caractersticas dos materiais usados em cada camada [Thenoux et al, 2006] .... 41

Quadro 2.21 Desenho estrutural assumindo diferentes cenrios [Thenoux et al, 2006] (a)

Suporte da Fundao (b) Trfego ............................................................................................... 42

Quadro 2.22 Energia consumida associada produo de agregados [Thenoux et al, 2006] .. 42

Quadro 2.23 Energia consumida associada colocao e compactao diferentes camadas,

demolio e reciclagem [Thenoux et al, 2006] ............................................................................ 43

Quadro 2.24 Total de energia consumida em diferentes cenrios, expressa em MJ/m2 [Thenoux

et al, 2006] ................................................................................................................................... 43

Quadro 3.1 Estimativa oramental [Probisa, 2008]..................................................................... 50

Quadro 3.2 Resultados do deflectmetro de impacto [Geoqual, 2008] ...................................... 55

X

Quadro 3.3 Unidades Energticas [United Nations, 1987] ......................................................... 57

Quadro 3.4 Baridades de Recursos Envolvidos no Estudo ........................................................ 58

Quadro 3.5 Percentagem de betume e agregados presente nas camadas betuminosas das

alternativas .................................................................................................................................. 59

Quadro 3.6 Quantidades de Recursos usados na Reciclagem IC12 ......................................... 60

Quadro 3.7 Despesa Energtica Produo de Agregados ......................................................... 60

Quadro 3.8 Despesa Energtica Produo de Recursos ........................................................... 61

Quadro 3.9 Despesa Energtica Reciclagem ............................................................................. 61

Quadro 3.10 Despesa Energtica Pavimentao ....................................................................... 62

Quadro 3.11 Despesa Energtica do Transporte de Recursos .................................................. 62

Quadro 3.12 Despesa Energtica Produo de Agregados ....................................................... 65

Quadro 3.13 Despesa Energtica da Produo de Recursos .................................................... 65

Quadro 3.14 Despesa Energtica Operaes no terreno ........................................................... 65

Quadro 3.15 Despesa Energtica Pavimentao ....................................................................... 66

Quadro 3.16 Despesa Energtica Saneamento ......................................................................... 66

Quadro 3.17 Despesa Energtica Transporte de Recursos Saneamento ................................. 66

Quadro 3.18 Despesa Energtica Produo de Agregados Reconstruo ............................... 69

Quadro 3.19 Despesa Energtica Produo de Materiais Reconstruo .................................. 69

Quadro 3.20 Gastos Energticos Pavimentao ........................................................................ 69

Quadro 3.21 Despesa Energtica remoo camadas e colocao granular ............................. 70

Quadro 3.22 Despesa Energtica Transporte de Recursos Reconstruo ................................ 70

Quadro 3.23 Produo de Materiais para a Reciclagem com Cimento ...................................... 76

XI

Lista de Abreviaturas

AASHTO - American Association of State Highway and Transportation Officials

ARRA Asphalt Recycle and Reclaiming Association

ASTEC Asphalt Technology

BARM Basic Asphalt Recycling Manual

BB Beto Betuminoso

BMB Betume Modificado com Borracha

CIB - The International Council for Research and Innovation in Building and Construction

EP Estradas de Portugal

EAPA European Asphalt Pavement Association

FHWA Federal Highway Adminstration

FWD - Falling Weight Deflectometer

LNEC Laboratrio Nacional de Engenharia Civil

MACOPAV Manual de Concepo de Pavimentos para a Rede Rodoviria Nacional

MB Macadame Betuminoso

PIARC World Road Association

PRN Plano Rodovirio Nacional

SCUT - Sem Cobrana ao Utilizador

TAB - Temperatura Anel e Bola

TMDp - Trfego Mdio Dirio de veculos pesados

TMMA Temperatura Mdia Mxima Anual

TRB Transportation Research Board

UNEP-IETC - United Nations Environment Programme International Environmental Technology

Centre

1

1 Introduo

1.1 Enquadramento e Objectivos do Estudo

crescente a preocupao com o efeito das actividades do homem no ambiente que se no

controladas, podero resultar em danos irreversveis e possivelmente catastrficos. Esta

preocupao resultou no conceito de desenvolvimento sustentvel que foi definido em 1987

pela Comisso Mundial para o Ambiente e Desenvolvimento como o desenvolvimento que

satisfaz as necessidades do presente, sem comprometer a capacidade das geraes futuras

de satisfazerem as suas prprias necessidades.

O sector da construo responsvel por muitos impactos ambientais, sejam eles: emisses

de gases, gerao de desperdcios, uso de materiais, gua e energia.

Construo sustentvel significa a aplicao dos princpios do desenvolvimento sustentvel a

todo o ciclo da construo desde a extraco e beneficiao dos materiais, passando pelo

planeamento, projecto e construo das infra-estruturas, at sua demolio e gesto de

resduos. assim um processo holstico que leva recomposio e manuteno da

harmonia entre os ambientes naturais e construdos, assegurando a criao de assentamentos

que afirmem a dignidade humana e encorajem a equidade econmica [CIB & UNEP-IETC

2002].

Tendo em conta que a rede rodoviria nacional se encontra praticamente definida,

necessrio agora estender as preocupaes conservao e reabilitao da mesma,

considerando novas exigncias de trfego, de qualidade e ambientais.

Um pavimento vai-se degradando sob a aco do trfego e agentes atmosfricos at atingir um

estado em que deixa de cumprir as funes para as quais foi dimensionado. Esta durao est

directamente associada s estratgias de conservao adoptadas, sendo que, quanto melhor

implementadas mais tempo levar at que seja necessrio operar uma reabilitao.

A escolha de uma soluo de reabilitao dever ser feita de modo a minimizar os custos

directos e indirectos, incluindo os custos ambientais, e maximizar os benefcios dessa

interveno no pavimento. Deve pois, ser suportada por uma anlise custo-benefcio na qual se

tenham em considerao, da melhor forma possvel, as consequncias da adopo de

determinadas opes, quer em termos de tcnica de reabilitao, quer em termos de vida til a

considerar para o pavimento reabilitado.

Na figura 1.1 representa-se graficamente a evoluo do estado de um pavimento ao longo do

tempo e os efeitos resultantes da adopo de medidas de conservao e/ou de reabilitao.

2

As tcnicas mais utilizadas de reabilitao so o reforo do pavimento, saneamento ou a

reconstruo, contudo, tem vindo a ser cada vez mais desenvolvida e utilizada a reciclagem.

Havendo vrias opes de reabilitao s vezes torna-se difcil determinar qual a mais

indicada. Um conhecimento mais aprofundado sobre esta tcnica torna mais fcil a justificao

da deciso de reciclar, como alternativa aos mtodos tradicionais de beneficiao de

pavimentos rodovirios.

A reciclagem procura ser uma tcnica de construo sustentvel procurando um uso ptimo de

matrias-primas durante o ciclo de vida de um pavimento causando o menor impacto ambiental

possvel. Dois meios para melhorar a sustentabilidade da estrutura rodoviria so minimizar

tanto a quantidade de energia como de produo resduos na sua construo e reabilitao.

H muitas questes por responder sobre se materiais e energia esto a ser usados de forma

eficiente na construo/reabilitao de estradas. Estar uma quantidade significativa de

energia a ser consumida bem como resduos a ser produzidos? Que etapas da reabilitao,

desde a extraco de materiais produo, passando pela colocao das camadas ou mesmo

transporte, consomem mais energia? Que vantagens a nvel energtico pode a reciclagem in

situ, a frio, oferecer em relao s demais tcnicas de manuteno/reabilitao de pavimentos

rodovirios?

A resposta a estas perguntas fornece indicaes de onde centrar esforos para melhorar a

sustentabilidade da reabilitao de pavimentos rodovirios.

Figura 1.1- Evoluo do estado de um pavimento ao longo do tempo [adaptado de Wirtgen, 2004]

3

1.2 Metodologia Usada

A realizao desta dissertao baseou-se, fundamentalmente, no acompanhamento da obra de

reabilitao do IC12- Pavimentao entre Canas de Senhorim e o IP3 km 9+800 ao km

21+500, cuja entidade adjudicatria foi a Estradas de Portugal atravs da direco das

estradas de Viseu.

Primeiramente exposto o resultado de uma intensa pesquisa terica acerca da temtica da

reciclagem e da avaliao energtica da reabilitao/construo de pavimentos rodovirios.

Depois, tendo em conta os dados compilados da obra acompanhada feito um estudo do

ponto de vista de consumo energtico. Para tal so tidos em conta os consumos energticos

associados a todos os processos e recursos necessrios sua execuo. Tais consumos so

apresentados na forma de MJ/m2 e foram obtidos atravs do recurso a entrevistas ou

bibliografia existente.

Finalmente, procedeu-se concepo de alternativas a esta tcnica, saneamento e

reconstruo total do pavimento. Para estas alternativas so tambm calculados todos os

consumos energticos associados aos quais so comparados e analisados os valores obtidos

para a reciclagem. Devido aos resultados menos positivos da reciclagem mista neste campo foi

proposta outra alternativa, a reciclagem in situ a frio com cimento.

1.3 Organizao da Dissertao

Esta dissertao est dividida em quatro captulos.

No Captulo 1 faz-se o enquadramento, definem-se os objectivos, apresenta-se a metodologia

usada e a organizao do trabalho.

No Captulo 2 faz-se uma introduo reciclagem de pavimentos falando-se dos recursos

envolvidos, dos diversos tipos de processos existentes, suporte normativo e da bibliografia

existente avaliao energtica em pavimentos rodovirios e processos de reabilitao.

O Captulo 3 poder ser dividido em duas partes. Na primeira parte faz-se a apresentao e

breve anlise da obra de reciclagem acompanhada. Na segunda parte feita uma avaliao a

nvel energtico da mesma obra comparando-a com hipotticas alternativas a esta tcnica de

reabilitao. Para tal calcularam-se consumos associados aos processos e recursos envolvidos

nas diversas solues fazendo uma anlise de todas as etapas envolvidas na execuo de

todos os processos, sendo comparadas no final.

Por fim, no Captulo 4, so feitas consideraes finais dos principais aspectos focados nos

captulos anteriores abordando os resultados obtidos no caso de estudo e possveis trabalhos

futuros nesta rea.

4

2 Reciclagem de Pavimentos

2.1 Introduo Histrica

A reciclagem, como processo de tratamento e reabilitao de pavimentos existentes

degradados, teve o seu primeiro desenvolvimento no Reino Unido surgindo como forma de dar

resposta aos problemas decorrentes da Segunda Guerra Mundial, na sua rede secundria de

estradas. Este mtodo foi denominado de Retread Process [Jofr, 1999].

S mais tarde, j na dcada de 70 (principalmente nos EUA e nalguns pases europeus), a

reciclagem conhece uma utilizao como sistema construtivo com potencialidades no

tratamento de pavimentos. Na primeira metade dessa dcada, d-se um grande aumento no

uso da tcnica de reciclagem de pavimentos, devido ao conflito Israelo-rabe ter provocado o

embargo do petrleo produzido no Mdio Oriente e reduzido a disponibilidade deste produto

verifica-se um grande aumento no preo do betume. Apesar de tudo, a maioria das

experincias desta poca foram realizadas in situ e utilizando betume como ligante [Fernandez

del Campo, 1998].

Foi essencialmente na dcada de 80 que esta tcnica mais se desenvolveu, devido

principalmente a trs factores: um melhor conhecimento das caractersticas mecnicas dos

materiais tratados com cimento e dos pavimentos semi-rgidos; o emprego de novos

equipamentos de maior potncia, rendimento e profundidade, que proporcionam uma maior

qualidade de produto final e reduo de custos; uma crescente conscincia ecolgica, que

impulsionou esta tcnica devido aos benefcios que revela face ao esgotamento de materiais e

a dificuldade de se abrirem novas exploraes [Jofr, 1999].

Em Portugal, o recurso reciclagem de pavimentos, como tcnica de reabilitao de

pavimentos da rede rodoviria nacional, foi iniciado, apenas, no incio da dcada de noventa.

Nessa altura, a predisposio para o uso de tcnicas de reciclagem no era correspondente,

por exemplo, que j existia em Espanha. No entanto, tambm certo que a principal

preocupao da poca se concentrava na construo de novas rodovias e no na beneficiao

das existentes.

Verifica-se que esta tendncia ainda se mantm um pouco, essencialmente devido

introduo do sistema de construo denominado SCUT que acelerou o ritmo de construo

nova, estando a dar um contributo forte para a concluso do PRN 2000, mas ao mesmo tempo

aumentou os encargos a suportar pelo Estado. Estes contratos de concesso tm por objectivo

a concepo, construo, financiamento, manuteno e explorao de lanos de auto-

estradas, ou sua duplicao, ficando comprometida a mobilizao de recursos para

manuteno devido s elevadas verbas necessrias para cumprir os pagamentos destas

concesses [Martinho, 2004].

5

Ainda assim, a reciclagem comea a ser reconhecida como um alternativa vivel e vantajosa

na conservao e reabilitao de pavimentos rodovirios.

2.2 Tipos de Reciclagem

A reciclagem uma tcnica de reabilitao que consiste na reutilizao total ou parcial dos

materiais dos pavimentos deteriorados incapazes de cumprir as suas funes estruturais, de

conforto ou segurana para que foram projectados [Kraemer et al, 2004].

Dependendo do trfego a suportar, dos materiais a reciclar e das caractersticas que se deseja

obter da mistura reciclada podem-se utilizar diferentes tcnicas de reciclagem. Podem variar de

acordo com o local (in situ ou em central), a temperatura (a quente, semi-quente ou a frio),

ligante utilizado (emulso betuminosa, cimento, betume espuma, betume, ou emulso mais

cimento), profundidade (total, parcial ou superficial) e se so ou no utilizados agregados

novos.

2.2.1 Quanto ao Local

Como j referido h duas alternativas em relao ao local de realizao da reciclagem: in situ

ou em central.

A reciclagem in situ, em princpio, apresentar mais vantagens, quer do ponto de vista tcnico-

econmico, quer do ponto de vista ambiental. No Quadro 2.1 e 2.2 pode-se verificar as

principais vantagens e desvantagens das duas alternativas [Angel del Val et al, 1998]:

In Situ

Vantagens

Desvantagens

Evita transporte dos materiais fresados para outro local; Reduz a degradao dos pavimentos das estradas utilizadas pela obra pois no necessrio transportar material; Dispensa depsitos provisrios; Regra geral h um menor consumo energtico em relao a reciclagem em central e regra geral, outras tcnicas de reabilitao Aproveitamento de 100% dos materiais dos pavimentos;

Rigor no tratamento pode no ser idntico em toda a obra devido heterogeneidade de alguns pavimentos; Maior dificuldade na obteno das frmulas de trabalho pela mesma razo acima mencionada; Maior dependncia das condies meteorolgicas;

Quadro 2.1 Vantagens e Desvantagens da Reciclagem in situ

6

Em central

Vantagens Desvantagens

Possibilidade de controlar previamente os

materiais que vo compor a mistura tal

como antes da sua colocao em obra;

Maior custo de transporte pois

necessrio transportar o material para

a central e depois desta para o local da

obra novamente;

2.2.2 Temperatura

Relativamente temperatura, a reciclagem de pavimentos rodovirios poder ser realizada a

quente, a frio ou semi-quente. Naturalmente, quanto mais elevada a temperatura, maior ser o

consumo energtico, devido ao aquecimento necessrio para as misturas. De seguida explica-

se cada uma destas variantes segundo [LNEC, 2006; Soto Sanchez, 2006;Branco et al, 2006 e

Vieira, 2003]:

Reciclagem a quente a tcnica que compreende maiores consumos energticos, quer in situ

quer em central. Esta tcnica, em central, apenas permite a utilizao, entre 10 e 70%, de

material reciclado (dependendo do tipo de central).

Reciclagem in situ, a quente, no utilizada pois resulta num grande envelhecimento do ligante

(oxidao) e problemas para a sade dado os fumos que origina. Posto isto, este tipo de

reciclagem no ser abordado nesta dissertao.

Reciclagem a frio realizada temperatura ambiente tendo, desta feita, um menor gasto

energtico que as restantes, pois no necessrio aquecer nem os agregados nem a mistura.

Os ligantes utilizados para o efeito podero ser: a cal, o cimento, a emulso betuminoso, o

betume espuma ou ainda qualquer tipo de rejuvenescedor/biocatalizador (estabilizao

qumica).

A reciclagem semi-quente permite reciclar at 100% de material fresado proveniente de

camadas de pavimento betuminoso, aquecendo-o a 90C em central. A mistura pode ser

armazenada durante 24 h sempre que o espalhamento e a compactao sejam efectuados

temperatura de 60C ou superior a esta. O aquecimento a que foi submetido o material fresado

permite que a abertura ao trfego seja imediata, eliminando-se assim o perodo de cura que

necessrio no caso da reciclagem a frio.

Quadro 2.2 Vantagens e Desvantagens de Reciclagem em Central

7

2.2.3 Quanto ao tipo de ligante

a) Betume

O Betume um ligante constitudo essencialmente por hidrocarbonetos e resulta da destilao

do petrleo. Trata-se de um material visco-elstico uma vez que a temperaturas acima dos

100C apresenta propriedades de um material viscoso. A temperaturas abaixo dos 10C

apresenta-se como um material elstico e a temperaturas intermdias apresenta

comportamentos viscosos e elsticos como propriedade predominante, estando dependente da

temperatura e da carga aplicada [Papagiannakis et al, 2008]. O betume , desta feita, um

material termoplstico, cuja consistncia muda com a temperatura, magnitude e durao da

carga.

A sua susceptibilidade trmica define-se como a mudana de consistncia, medida pela

viscosidade, com uma variao de temperatura. uma propriedade inerente a todo o betume,

que se deve manejar e aproveitar ao mximo. A susceptibilidade trmica do betume usada

essencialmente para a determinao das temperaturas de mistura e compactao como

tambm para a calibrao das temperaturas usadas em planta e em servio [OFlaherty, 2002].

Hoje em dia continua-se a investir muito na melhoria dos desempenhos dos betumes e verifica-

se uma tendncia crescente na utilizao de betumes mais duros (com menores penetraes)

a par dos modificados (alterao de algumas das suas propriedades originais pela introduo

de agentes especficos, normalmente polmeros) da mesma forma que se fomenta o recurso

aos chamados betumes multigrau.

Betumes Multigrau so betumes que para uma mesma penetrao apresentam menor

susceptibilidade trmica (menor IPen) relativamente aos betumes tradicionais. Ou seja, so

menos frgeis a temperaturas mais baixas e mais viscosos a temperaturas mais altas,

oferecendo assim maiores resistncias s deformaes plsticas a temperaturas elevadas

(estas propriedades aconselham o seu uso em geral e especialmente em climas adversos)

[Dueas e tal, 2006].

Existe ainda uma outra forma de usar os betumes, atribuindo-se a denominao de fluidificados

ou vulgarmente designados como cutbacks, cuja utilizao no aconselhada por questes

ambientais, de custo e de segurana e por essas razes nem sequer se referem as suas

propriedades [Thenoux et al, 2001].

Nas misturas betuminosas utilizadas no processo construtivo de reciclagem de pavimentos,

realizado a quente in situ ou em central, so usados vrios tipos de betumes. Em Portugal, nas

misturas betuminosas a quente fabricadas em central utilizam-se essencialmente 3 tipos de

betume de pavimentao, cujas propriedades se adaptam s necessidades inerentes a cada

tipo de mistura, s condies climticas e aos tipos de pavimentos em que esta aplicada: os

betumes de classe de penetrao 35/50 e 50/70, para misturas tradicionais, e os betumes de

classe 10/20, para misturas de Alto Mdulo [Cepsa, 2007].

8

Na Quadro 2.3 pode-se verificar as caractersticas estabelecidas para estes betumes de

pavimentao.

Tipos de betumes e Propriedades

Mtodos de Ensaio

10/20 35/50 50/70

Min Max Min Max Min Max

Pro

pri

ed

ad

es

Ma

nd

at

rias Penetrao (25C, 100g,

5s), Pen25 0,1 mm ASTM D 5 prEN 1426 10 20 35 50 50 70

Temperatura de amolecimento, TAB

C ASTM D 36 prEN 1427 63 76 50 58 46 54

Solubilidade em tolueno ou xileno

% ASTM D 2042 prEN

12592 99 - 99 - 99 -

Temperatura de inflamao

C EN 22592 ASTM D 92 250 - 240 - 230 -

Resis

t. A

o

En

du

reci.

Variao de massa % ASTM D

2872 (prEN

12607-1) ASTM D

1754 (prEN

12607-2)

- 0,5 - 0,5 - 0,5

Pen. aps endurecimento a 25C

%

ASTM D 5

(prEN 1427)

60 - 53 - 50 -

Temp. de amolecimento, aps endur.

C

ASTM D 5

(prEN 1427)

65 - 52 - 48 -

PR

OP

. O

PC

ION

.

Viscosidada cinemtica a 135C

mm2/s

ASTM D 2170 prEN 12595

1 000 - 370 - 295 -

Aumento da temperatura de amol.

C

- 8 - 11 - 11

PR

OP

RIE

DA

DE

S G

ER

AIS

Temperat. mx. de aplicao

C

195 175 170

Calor especfico a presso const.

KJ/Kg/C

2090 2048 2038

Condutividade trmica W/mC

0,16

Coef. de expanso cbica C-1

0,00061

Viscosidada dinmica Pa . s

0,15 0,13 0,14

Viscosidada cinemtica CSt

141 122 131

Massa especfica Kg/m3

0,938 0,940 0,941

Volume l / ton

1078 1064 1059

Capacidade calorfica MJ/Kg

41

Densidades relativas tpicas a 25C

Kg/m3

1035-1045 1025-1035 1025-1035

b) Betume espuma

Sempre que se quer trabalhar com misturas com betume e agregados necessrio diminuir a

viscosidade do betume para poder realizar a mistura. Para tal usam-se alguns procedimentos

tais como o aquecimento (tanto dos agregados como do betume), mistura de solventes ou

emulsificao do betume. Outra maneira utilizar o betume em forma de espuma.

O betume espuma produz-se quando se junta uma pequena poro de gua fria ao betume

quente. Esta espuma possui baixa viscosidade e sofre um grande aumento de volume. O

betume quente explode em milhes de gotas quando entra em contacto com pequenas

quantidades de gua fria, fenmeno que faz com que o betume aumente muito de volume

[Lizcano, 2003].

Quadro 2.3 Caractersticas mdias dos betumes tradicionais [ Cepsa, 2007]

9

Para se caracterizar a espuma de betume utilizam-se dois parmetros, a taxa de expanso

mdia e a meia-vida. A taxa de expanso a relao entre o volume mximo alcanado pela

espuma e o volume final do betume aps a dissipao da espuma. A meia-vida, o tempo

em segundos, entre o instante que a espuma de betume alcana o volume mximo e o instante

em que esse volume se reduz a metade.

O processo de transformao do betume em espuma est resumido na Figura 2.1:

c) Emulso Betuminosa

Uma emulso betuminosa consiste na disperso de glbulos de betume em gua, com um

contedo de betume entre 60 a 70%. Podem classificar-se de acordo com o tipo de

emulsionante utilizado. As emulses podem ser aninicas ou catinicas, segundo a polaridade

que o emulsionante proporciona s partculas de betume, conferindo, naturalmente,

comportamentos diferentes entre ambos os tipos. As emulses aninicas tm maior afinidade

com os agregados bsicos e as catinicas com os cidos [Camacho, 2008].

As emulses betuminosas conservam-se e manejam-se em estado aquoso. Ao p-las em

contacto com a superfcie dos agregados, por reaco qumica ou por evaporao da gua, as

partculas de betume voltam a juntar-se formando a pelcula contnua desejada. Este processo

designa-se de rotura da emulso [Kraemer, 2004].

As caractersticas das principais emulses utilizadas em reciclagem de pavimentos

apresentam-se em seguida, conforme as utilizaes previstas. A emulso utilizada na

reciclagem a frio uma emulso betuminosa especfica para este fim e apresenta em geral

caractersticas referidas no Quadro 2.4.

Figura 2.1 - Processo de transformao do betume em espuma [Wirtgen, 2004]

10

Quando uma tcnica de pavimentao nova, esta afecta principalmente os ligantes. Por

exemplo, as misturas drenantes a quente desenvolveram-se graas investigao em novos

betumes modificados. No caso da reciclagem semi-quente foi necessrio o desenvolvimento de

uma emulso especial, capaz de envolver sem escorrimentos, nem se deteriorar devido

temperatura ser elevada, e ao mesmo tempo proporcionar mistura uma elevada coeso

inicial, elevada adesividade activa e passiva bem como uma maneabilidade suficiente para a

sua aplicao com espalhadoras convencionais.

O ligante desenvolvido para ser utilizado na reciclagem semi-quente uma emulso

betuminosa especfica para este fim e que apresenta em geral as caractersticas apresentadas

no Quadro 2.5.

Caractersticas Unidades Valores

Mnimos Mximos

Em

uls

o

be

tum

ino

sa

Viscosidade Saybolt-Furol (25C) s - 50

Sedimentao (a 7 dias) % - 10

Betume residual % 60 -

Contedo em gua % - 40

Peneirao % - 0,10

Carga das partculas - Positiva

Estabilidade: ensaio com cimento % - 2

Resd

uo

De

stila

o Penetrao (25C, 100g, 5s) 0,1 mm 150

Ductilidade (25 C; 5 cm/min) cm - -

Solubilidade em tolueno % - -

Caractersticas Unidades Valores

Mnimos Mximos

Em

uls

o

be

tum

ino

sa

Viscosidade Saybolt-Furol(25C) s - 50

Sedimentao (a 7 dias) % - 10

Betume residual % 60 -

Contedo em gua % - 40

Peneirao % - 0,10

Carga das partculas - Positiva

Estabilidade: ensaio com cimento % - 2

Re

sd

uo

da

De

stila

o Penetrao (25C, 100g, 5s) 0,1 mm 130 330

Ductilidade (25 C; 5 cm/min) cm 40 -

Solubilidade em tolueno % 97,5 -

Quadro 2.4 Caractersticas de emulso para reciclagem a frio [Cepsa, 2007]

Quadro 2.5 Caractersticas de emulso para reciclagem semi-quente [Cepsa, 2007]

11

d) Produtos rejuvenescedores

Um rejuvenescedor um produto que comporta os componentes do betume que se perderam

como consequncia do seu envelhecimento, devolvendo-lhe as suas caractersticas originais

(fsicas e qumicas) perdidas.

Trata-se de produtos formulados com componentes dos maltenos e um contedo em

asfaltenos muito baixo. Nunca fazem parte da sua composio fluxantes ou fluidificantes, por

muito alto intervalo de destilao que possuam. A composio de rejuvenescedor depende da

composio do betume envelhecido uma vez que se trata de um produto feito medida para

circunstncias concretas [Nunes e Dueas, 2005].

Na formulao de uma emulso rejuvenescedora devem cumprir-se, simultaneamente, estas

trs premissas: Restaurar a composio ptima do betume envelhecido para manter a

durabilidade da mistura; conduzir o betume envelhecido a uma consistncia adequada;

satisfazer o contedo adequado de ligante na mistura.

e) Cimento

O cimento um material pulverizado constitudo por cal, slica, alumina e xido de ferro, que,

por adio de determinada quantidade de gua forma uma pasta aglomerante capaz de

endurecer tanto na gua como no ar. O clnquer a partir do qual obtido o cimento portland

constitudo por silicato triclcico (20 a 65%), silicato biclcico (10 a 55%), aluminato triclcico (0

a 15%) e aluminato tetraclcico (5 a 15%). Os silicatos so os principais responsveis pelo

desenvolvimento da resistncia mecnica, j os aluminatos so principalmente necessrios

para uma correcta cozedura do clinquer [Coutinho, 2006].

Quanto ao tipo, os cimentos tipo I so aqueles que incorporam maior percentagem de clnquer

Portland (mais de 95%). Existem ainda cimentos do tipo II, III e IV, que incorporam, alm do

clnquer Portland, vrios tipos de aditivos como sejam: as cinzas volantes, as escrias de alto-

forno, as pozolanas naturais ou o filer calcrio.

Portugal um dos principais produtores europeus (8 a nvel europeu e 35 a nvel mundial) de

cimento e como tal justifica-se plenamente a sua utilizao nos processos de reciclagem de

pavimentos.

No Quadro 2.6, podem-se verificar as principais caractersticas dos diversos cimentos e

condies de aplicao na reciclagem

12

Tipo de cimento Principais caractersticas Condies de aplicao

CEM IV/A(V)32,5

-Incio de presa mais tardio -Desenvolvimento lento de resistncias mecnicas -Grande resistncia qumica -Baixo calor de hidratao

- Reciclagem em geral, mesmo com agregados potencialmente reactivos com sulfatos

CEM II B/L 32,5

-Incio de presa lento -Desenvolvimento lento de resistncias mecnicas -Resistncia qumica moderada -Baixo calor de hidratao

-Reciclagem em geral, sem grande agressividade qumica -Bom comportamento com reciclados contaminados com argilas ou matria orgnica

CEM II/A-L 42,5

-Incio de presa mais rpido -Desenvolvimento rpido de resistncias mecnicas -Resistncia qumica moderada -Calor de hidratao mdio/alto -Resistncias iniciais e finais elevadas e dentro da classe 42,5 -Maior tendncia para a fissurao/retraco

-Reciclagem em tempo frio com temperaturas mdias inferiores a 10C - A sua aplicao a temperaturas superiores normalmente exige a utilizao de adjuvante para controlo da trabalhabilidade

CEM I 42,5

-Incio de presa curto -Desenvolvimento muito rpido de resistncias mecnicas -Resistncia qumica moderada -Calor de hidratao elevado -Resistncias iniciais e finais elevadas e dentro da classe 42,5 -Tendncia para fissurao/retraco

-Reciclagem em tempo frio com temperaturas mdias inferiores a 5C -A temperaturas superiores normalmente a sua aplicao exige a utilizao de adjuvantes para controlo da trabalhabilidade -Normalmente a sua utilizao exige uma maior dissipao de tenses (execuo rpida de juntas) -Maior dificuldade de dosificao atendendo quantidade de ligante a usar ser inferior

No Quadro 2.7, Quadro 2.8 e Quadro 2.9 apresentam-se algumas vantagens e desvantagens

de ligantes como cimento, emulso asfltica e betume espuma.

Cimento

Vantagens Desvantagens

Disponibilidade: pode ser obtido praticamente em qualquer lugar do mundo. Custo: comparativamente ao betume um material barato. Facilidade de aplicao. Pode ser espalhado mo na ausncia de espalhadores mecnicos ou misturadores/espalhadores em forma de emulso. Aceitao. O cimento um material bastante conhecido da indstria da construo. As normas e especificaes esto normalmente disponveis. Aumento significativo da resistncia compresso dos materiais. Melhora a resistncia, gua, dos materiais.

Fissurao por retraco inevitvel. Contudo, pode ser minimizado. O aumento de rigidez diminui a resistncia fadiga. Requer um tempo de cura apropriado, pois sem o tempo de cura necessrio a circulao de veculos provoca a degradao da superfcie do pavimento.

Quadro 2.6 - Resumo das caractersticas e condies de aplicao dos cimentos na reciclagem [Nunes, 2003]

Quadro 2.7 Principais Vantagens e Desvantagens do Cimento na Reciclagem [Wirtgen, 2004]

13

Emulso

Vantagens Desvantagens

Pavimento flexvel. Cria-se um material viscoelastico com maior resistncia fadiga. Facilidade de aplicao. O comboio de reciclagem est ligado a um tanque de emulso. Aceitao. As emulses betuminosas so relativamente bem conhecidas da industria de construo. Normas e especificaes esto normalmente disponveis.

Custo. As emulses betuminosas no so feitas in situ, o processo requer um estrito controlo de qualidade. Emulsionantes so caros. Custo de transporte so caros pois deve-se transportar gua tambm.

A humidade do pavimento existente por vezes demasiado elevada chegando a ocorrer saturao quando a emulso adicionada A cura por vezes demora demasiado tempo pois est associada a perda de gua por parte da emulso. Disponibilidade. A formulao requerida para a reciclagem pode, nem sempre, estar disponvel.

Betume Espuma

Vantagens Desvantagens

Pavimento flexvel. Cria-se um material viscoelastico com maior resistncia fadiga. Facilidade de aplicao. Aplicao atravs de um espalhador especial, logo basta acopl-lo ao comboio de reciclagem. Custo. O betume espuma usa um betume de penetrao normal, logo no h custos adicionais de fabrico. Taxa de ganho de resistncia: o material pode ser submetido ao trfego imediatamente depois de colocado. Este ligante mais insensvel s variaes da humidade intrnseca dos agregados, pois possvel fazer variar a quantidade de gua acrescentada Abertura imediata ao trfego a seguir compactao.

O betume espuma requer que o betume esteja quente, normalmente a 170C, o que implica a existncia de uma central especial de aquecimento e precaues adicionais de segurana. Qualidade do betume. A qualidade do reciclado resultante est dependente das caractersticas da espuma que dependem da qualidade do betume. Tipo de material e condio. Material saturado e material deficiente em finos no pode ser tratado com asfalto espumado sem um pr-tratamento ou adio de novo material.

Quadro 2.8 Principais Vantagens e Desvantagens da Emulso na Reciclagem [Wirtgen, 2004]

Quadro 2.9 Principais vantagens e desvantagens do Betume Espuma na Reciclagem [Wirtgen,

2004]

14

2.2.4 Quanto profundidade

a) Reciclagem Superficial

A reciclagem superficial permite actuar apenas sobre os materiais superficiais do pavimento

modificando as suas caractersticas mediante a mistura e incorporao de novo material ou

simplesmente melhorando a sua regularidade superficial e outras irregularidades com uma

simples fresagem. Esta fresagem ou reciclagem vai geralmente at um mximo de 5 cm de

profundidade [Jimnez et al, 2007].

b) Reciclagem Parcial

A reciclagem parcial reutiliza os materiais do pavimento existente actuando sobre as camadas

betuminosas sem chegar base granular. frequentemente usada como uma estratgia a

curto-mdio prazo, sendo executada a profundidades que variam entre 8 e 15 cm [Thenoux e

Garca, 2001].

A grande maioria dos pavimentos existentes j so constitudos por misturas betuminosas

(fabricadas a quente ou a frio), assentes por sua vez sobre camadas granulares, em geral

agregado granular de granulometria extensa, embora ainda se encontrem extenses

significativas de camadas de macadame de ligante hidrulico. Muitas vezes tambm se procura

tratar das interfaces entre as camadas granulares e betuminosas sendo inevitvel apanhar

material granular ao reciclar.

c) Reciclagem Profunda

Reciclagem profunda ou total (em ingls full depth reclamation) uma tcnica na qual a

totalidade das camadas betuminosas e a totalidade da base granular (podendo tambm atingir

a sub-base) so fresadas e misturadas com ligante, com adio ou no de novo agregado, de

maneira a formarem uma base mais homognea e estvel. A profundidade do tratamento varia,

naturalmente, com a espessura do pavimento existente, contudo, situa-se entre os 10 e 30 cm

[ARRA, 2001].

2.2.5 Quantos aos materiais correctivos

a) Materiais Granulares

A deciso de adicionar mais agregado depende, principalmente, da necessidade de corrigir a

granulometria resultante do material fresado, como tambm no caso de se querer aumentar a

espessura do pavimento reciclado.

15

Em caso de necessidade, o material mais comum e de mais fcil juno na execuo em obra,

um agregado natural britado, com uma granulometria contnua ou extensa, possibilitando

entre outras melhorias a rectificao das descontinuidades ou dos desvios na curva

granulomtrica final da mistura, que se pretende obter [Martinho, 2004]

Por outro lado, j foi demonstrado em vrios projectos executados, que incorporando agregado

novo durante a reciclagem (10 a 25%) obtm-se estruturas melhoradas com menos vazios e

melhor estabilidade [Murphy,1997].

b) Sub-Produtos Granulares

Grandes quantidades de materiais e desperdcios produzidos pela indstria e uso domstico

podem ser usados como agregados na construo/reciclagem de estradas.

O uso de materiais alternativos como agregados correctivos poder ter impactos negativos no

ambiente (devido ao transporte e reprocessamento para transformar alguns destes materiais).

Contudo, a sua utilizao tem benefcios evidentes: Reciclagem implica a reduo da

quantidade de desperdcios que vo para vazadouro ou outros meios de tratamento de

desperdcios que poluem mais. O uso destes sub-produtos reduz os impactos ambientais da

produo de agregados atravs da conservao de energia e reduo de poluio. As actuais

taxas de utilizao de produtos naturais no renovveis no so consistentes com o conceito

de desenvolvimento sustentvel [OECD, 1997].

Entre os produtos mais utilizados esto os seguintes: as escrias de aciaria (produzidas nas

siderurgias), as escrias de produo de electricidade a carvo, as natas de mrmore

(resultantes da serragem do mesmo), os entulhos provenientes de construes e de

demolies (designados hoje em dia por RC&D Resduos de Construo e Demolio),

materiais resultantes da extraco de caulinita e ardsia, os materiais resultantes da extraco

e tratamento do xisto betuminoso, os vidros usados (macadame betuminoso pode ter at 30%

de vidros esmagados), as cinzas de lixo incinerado, a borracha proveniente da reciclagem de

pneus usados [Sherwood, 2001].

c) Misturas Betuminosas

Os vrios tipos de misturas betuminosas passveis de serem utilizadas na correco e melhoria

dos materiais reciclados podero trazer muitas vantagens, sobretudo nos processos de

reciclagem a quente em central. De facto, ser neste tipo de reciclagem que a correco das

misturas existentes poder ser mais eficaz e conduzir, assim, a uma camada final mais

resistente, conferindo-lhe eventualmente caractersticas que possibilitem a sua utilizao como

camada de desgaste.

16

Maior adequao da tcnica Causa mais provvel

2.3 Principais Processos de Reciclagem

A escolha duma qualquer alternativa que melhor satisfaa os vrios objectivos definidos num

projecto de beneficiao dum pavimento, revela-se geralmente como uma tarefa complicada,

essencialmente porque existe uma limitao do projectista quando solicitado para avaliar,

simultaneamente, um vasto conjunto de critrios. Com isso em mente, a ARRA [2001] no seu

manual, procura auxiliar numa seleco preliminar da melhor tcnica de reciclagem com base

nas patologias identificadas, tendo essas solues sido compiladas no Quadro 2.10.

PATOLOGIAS

CAUSAS POSSVEIS TCNICAS DE REABILITAO B

AS

ES

GR

AN

UL

AR

ES

PR

OP

R. d

as M

IST

. B

ET

UM

.

TR

F

EG

O

AM

BIE

NT

E

CO

NS

TR

U

O

DIM

EN

SIO

NA

ME

NT

O

FR

ES

AG

EM

A F

RIO

RE

CIC

L.

SU

PE

RF

ICIA

L

RE

MIS

TU

RA

TE

RM

OR

EG

EN

ER

A

O

RE

C. IN

SIT

U A

FR

IO

CA

MA

DA

DE

LG

AD

A D

E

MIS

T.

BE

T.

QU

EN

TE

CA

MA

DA

ES

PE

SS

A D

E

MIS

T.

BE

T.

QU

EN

TE

RE

CIC

L.

TO

TA

L D

O P

AV

IM.

CO

MB

INA

O D

E

TR

AT

AM

EN

TO

S

RE

CO

NS

TR

U

O

Defeitos Superficiais

Desagregao Ninhos, covas ou buracos

Exsudao, refluimento

Falta de aderncia Bermas baixas

Deformaes

Rodeiras Ondulaes Escorregamentos

Fe

nd

ilh

am

en

to

Associado s cargas

Fadiga (pele de crocodilo)

Fendas longit. nas bermas

Deslizamento, f. parablicas

No associado s cargas

Placas Fendas longitudinais Fendas transversais Propagao de fissurao

Possveis as duas assoc.

Propag. de fiss. em juntas

Rotura descontinuada

Bases

Elevaes

Irregularidades

Abatimentos

Depresses, assentamentos

Nvel de servio

Resistncia, capacidade de carga

LEGENDA:

Quadro 2.10 Patologias e possveis reabilitaes [adaptado ARRA, 2001]

17

2.3.1 Reciclagem, in situ, a frio com emulso betuminosa

Trata-se do fabrico de uma mistura betuminosa, a frio, utilizando os materiais fresados do

pavimento existente aos quais se adiciona emulso e gua.

A partir do momento que se decide reciclar um pavimento de uma estrada deteriorada ou parte

dele, deve-se passar por uma srie de etapas obrigatrias para que o resultado final da obra

seja o melhor possvel.

Estas etapas podem-se estruturar da seguinte maneira:

Avaliao do Projecto e Estudos Anteriores

Formulao da Mistura

Consideraes Relativas ao Processo Construtivo

Controlo de Qualidade e Fiscalizao

a) Avaliao do Projecto

A primeira actividade a efectuar no processo de avaliao consiste na recolha e estudo de toda

a informao disponvel sobre a estrada a reabilitar. Alguns aspectos a considerar so: O

dimensionamento do pavimento original; a espessura das camadas e como se construram;

quaisquer alteraes e reabilitaes feitas ao pavimento; registos de controlo de qualidade,

materiais utilizados.

Deve-se inspeccionar o pavimento existente para inventariar todos os problemas aparentes,

medindo eventualmente a deflexo e proceder a sondagens para recolha de amostras e

medio de espessuras de camadas. conveniente verificar tambm a existncia de possveis

servios afectados, nomeadamente, condutas e cablagens, caso esteja em zona urbana. A

maioria dos pavimentos a reciclar no possui caractersticas homogneas, uma das maiores

problemticas neste tipo de procedimento, dificultando a sua caracterizao e a obteno da

frmula de trabalho. Desta feita, no caso de obras mais extensas deve-se proceder a uma

subdiviso por troos mais homogneos [Batista, 2004].

Uma anlise do trfego vai, naturalmente, influenciar o nmero e espessura de camadas pelo

que essencial uma anlise detalhada do mesmo. Quanto ao clima deve predominar o clima

seco pois chuva ou elevada humidade influi no tempo de cura podendo ver-se diminuda a

estabilidade final da mistura [Merighi, 2003].

b) Formulao da Mistura

O dimensionamento de misturas recicladas a frio consiste, basicamente, em determinar a

proporo de emulso e pavimento reciclado (eventualmente tambm agregado virgem e

18

outros aditivos) que dar o melhor comportamento como parte da estrutura de um pavimento

reciclado.

No existe actualmente um mtodo de dimensionamento de misturas recicladas a frio com

emulses mundialmente aceite. No obstante, a maioria dos mtodos de dimensionamento que

vo sendo aplicados so baseados no mtodo Marshall [Thenoux e Garca, 2000].

recomendvel que para a determinao do contedo de emulso se utilize tanto a

experincia como os ensaios de laboratrio.

O primeiro passo ser fazer uma recolha de amostras do pavimento a reciclar. Esta uma fase

muito importante. Recomenda-se uma amostra em cada 100m ou menos (dependendo da

heterogeneidade do pavimento), para se obter a maior representatividade possvel das

caractersticas do pavimento (recomenda-se o uso de recicladora com que se vai efectuar a

reabilitao). importante tambm testar a capacidade estrutural do pavimento por exemplo

com o deflectmetro de impacto (FWD) [Merrill et al, 2004].

As amostras retiradas permitem verificar inmeros factores de capital importncia tais como: o

teor em gua do pavimento; as caractersticas dos agregados para verificar se so necessrias

correces a nvel do esqueleto mineral; qualidade do agregado (fractura, desgaste, forma);

quantidade de betume residual e as suas caractersticas (penetrao, temperatura de

amolecimento anel bola, viscosidade e contedo de asfaltenos) [Probisa, 1998].

A quantidade de emulso varia normalmente entre 1% e 4% quando no se fazem correces

granulomtricas. Correspondendo ao limite superior, misturas com elevada percentagem de

agregado recuperado tendo pouco betume muito envelhecido e em pouca quantidade. Por

outro lado o limite inferior ser mistura com granulometria fina com agregados arredondados e

com betume pouco envelhecido. Quando se necessita de agregado novo ter-se- que adicionar

uma maior percentagem de emulso (3,5 a 5% geralmente) devido necessidade de recobrir

esse mesmo agregado com ligante [Thenoux e Garcia, 1999].

Para dosificar a mistura costuma-se adoptar a metodologia baseado nos seguintes processos

[Soto Sanchz, 2003]:

Com a amostra j com a correco granulomtrica e eventual incorporao de cal ou

cimento usa-se o ensaio Proctor modificado para a determinao do teor ptimo em

gua.

Deve-se tentar que a gua adicionada seja mnima (perto de 0%) resultando num

menor nmero de vazios e portanto uma maior densidade e perodo de cura mais

curto.

Realiza-se um ensaio de envolvncia com uma emulso de partida com base em

experincias anteriores vendo se existe afinidade entre o tipo de emulso e o material

fresado.

19

De seguida determina-se o teor ptimo de emulso atravs de ensaios de imerso-

compresso fazendo variar o teor da mesma at atingir resultados que estejam de

acordo com o prescrito no caderno encargos.

Uma vez determinada a frmula de trabalho no laboratrio onde se viu o tipo de

emulso e a quantidade que se necessita para conseguir os melhores resultados com

o ensaio de imerso-compresso, est-se em condies de iniciar a obra.

As hipteses consideradas ao efectuar a formulao da mistura devero ser comprovadas na

primeira seco a reciclar, considerando-a como um teste formulao.

Alguns dos aspectos importantes a verificar, numa reabilitao deste gnero, so [Merrill et al,

2004] e [Jimenez, 2003]:

Granulometria do material reciclado O uso do equipamento fresador permite comprovar a

granulometria do material a reciclar e se so similares s usadas em laboratrio, sendo que

dever ser verificada, tanto a velocidade de deslocamento da mquina, como tambm a

velocidade do rotor fresador. As variaes em relao a este parmetro podem conduzir a

alguns ajustes na humidade de compactao ou na dosificao de ligante.

Compactao Uma das variveis mais importantes do comportamento final da(s) camada(s)

reciclada(s) ser a densidade do material compactado. Em laboratrio possvel, aplicando

uma carga esttica durante um perodo considervel de tempo, produzir um forte efeito de

compactao expulsando a gua da mistura ao mesmo tempo que se aproximam as partculas

por fluncia e deformao do betume. Contudo, em obra, nem aplicando uma forte energia de

compactao por vibrao, nem produzindo um forte amaado da mistura com compactadores

de pneus, se alcanam altos valores de compacidade. O material fresado apresenta um forte

roamento interno e muito difcil compactar, a no ser que se aquea a o betume envelhecido

de modo a aumentar a sua deformabilidade e maleabilidade.

Empolamento As camadas de pavimentos velhos e deteriorados tendem a ter menores

ndice de vazios e os materiais granulares normalmente encontram-se altamente densificados.

Ao reciclar tais materiais normalmente resultar um incremento de volume que afectar o nvel

final do pavimento.

c) Processo Construtivo

Desfeitas todas as dvidas aps a execuo do troo experimental estamos em condies de

iniciar a obra.

Na Figura 2.2 pode-se verificar o funcionamento do tambor fresador bem como a sequncia de

trabalho.

20

No Quadro 2.11 referem-se, sumariamente, alguns dos aspectos mais importantes envolvidos

no processo construtivo deste tipo de reciclagem.

Etapa Consideraes

Fresagem/

Mistura

A aco do tambor fresador deve ser regulada de forma a obter-se uma

granulometria prxima da especificada; fresagem deve ser aprofundada pelo

menos um cm na camada seguinte evitando-se uma m aderncia entre

camadas adjacentes;

Espalhamento

Dever ser feito de modo a obter rasante regular e perfis transversais

uniformes; concluda a operao de espalhamento, necessrio que ainda no

tenha ocorrido a rotura da emulso; as misturas recicladas a frio tm agregados

mais grossos dever haver assim cuidado com o seu espalhamento para no

haver segregao;

Compactao

Os meios de compactao devero ser suficientes para que se consiga

promover uma rpida rotura da emulso e expulsar a maior quantidade possvel

de gua e obter-se, assim, uma compacidade uniforme em toda a espessura da

camada. A mistura reciclada deve ser colocada no seu troo, sem deixar restos

sobre o pavimento no reciclado pois no havendo esse cuidado a

compactao poder no ser a correcta. Deve ser continua ao longo da jornada

de trabalho e ser complementada com as operaes manuais necessrias

correco de eventuais irregularidades;

Figura 2.2 - Funcionamento de recicladora e sequncia de trabalhos [Wirtgen, 2004].

(Continua)

21

Juntas

A largura do tambor de fresagem geralmente inferior largura da estrada,

necessrio proceder reciclagem por faixas, dando lugar a uma srie de juntas

longitudinais, sendo que para manter o perfil transversal, uma dessas juntas

deve coincidir com a situao da mudana de pendente. O nmero de

paragens do equipamento dever ser mnimo para haver poucas juntas

transversais, sendo que sero inevitveis paragens para mudar os dentes do

tambor fresador e no final de cada dia de trabalho; As juntas transversais de

trabalho devem efectuar-se voltando a reciclar o que j estava reciclado num

certa extenso (na ordem de 1 metro) sem adio de gua, emulso ou

materiais correctivos nessa extenso.

Abertura ao

trfego

recomendvel abrir circulao do trfego, a camada reciclada, duas ou trs semanas antes de colocar sobre ela a camada seguinte do pavimento. Pretende-se com este procedimento fomentar o aparecimento de pequenos assentamentos que, ao produzirem-se posteriormente, deformariam a(s) camada(s) sobrejacente(s) , e ainda favorecer o processo de cura da emulso; isto poder verificar-se sem qualquer proteco ou em condies adversas recorrendo a uma rega com ligante betuminoso recoberto com areia a experincia indica ser um bom indicador a possibilidade de extrair tarolos intactos para serem ensaiados;

Camada de

desgaste

A execuo de camadas de recobrimento do material s poder efectuar-se

aps concluso do processo de cura, a que corresponder, no momento de ser

coberta, a humidade da mistura reciclada ser relativamente baixa, no superior

a 1,5%, esta poder ser uma mistura a quente ou a frio (normalmente 50 mm);

d) Controlo de qualidade

Convm desenvolver um programa de ensaios e verificaes que seja bem planeado para

determinar a aceitabilidade do reciclado e para identificar qualquer mudana necessria para

um correcto funcionamento do processo.

Os tipos de materiais ensaiados devem ser os mais apropriados e importantes para controlar o

processo e determinar se o produto resultante aceitvel ou no.

Como j referido, o mais difcil garantir a homogeneidade da mistura dado que grande parte

das matrias-primas retirada do pavimento existente. recomendao do LNEC [Batista et

al., 2004] que seja dada mais ateno aos aspectos mecnicos das misturas tais como aos

resultados de ensaios de imerso-compresso de amostras recolhidas em obra. Sendo que os

valores preconizados para este tipo de reciclagem so:

Ensaio Valor min. preconizado

Resistncia compresso simples, a seco (Rseco)

12 kN

Resistncia compresso simples, depois de imerso em gua (Rim.gua)

10 kN

Resistncia conservada (Rim.gua/Rseco x100)

75%

Quadro 2.11 Consideraes a ter com o processo de reciclagem [com base em Thenoux

e Garcia, 1999; LNEC, 2004; Soto, 2003; Emery, 1991; Jimenez; 2007]

Quadro 2.12 Ensaios chave para reciclagem com emulso

22

Para atingir estes valores recomendados tero que ser realizados controlos ao longo do

processo. Os mais indicados esto indicados no Quadro 2.13 e 2.14.

Ensaios recomendados para controlo da reciclagem a frio

Tipo de ensaio Objectivo do Ensaio Frequncia Amostras (local/tamanho)

Granulometria Comparao com o fuso especificado

Cada 800 m sada da fresagem / 9 Kg

Emulso Comparao com a Especificao

Cada cisterna (min. 1/dia)

Na cisterna/ 1 litro

gua adicionada

Ajustes na mistura e na Compactao

Cada 800 m sada da fresagem / 9 Kg

Humidade da

camada reciclada

depois de cura

P/ permit. exec. das restantes camadas

Cada 800 m/1 ensaio p/ faixa

Esp. total camada reciclada / 1,4 Kg

Contedo de ligante Verificar a quant. Adicionada

Min. 1/dia Pesos e medidas acumuladas

Compact. in situ Para estabelecer Procedimentos

Min. 2 ensaios/800 m

No incio e cada 120/150 m

Comp. em amostras de campo compact.

Para estabelecer objectivos nas especif.

Min. 1 ensaios/800 m

Aps espalham. / 9 Kg

Profundidade de

Fresagem

Para estab. espec. ou Tolerncias

Cada 200 m No eixo e nas bermas

Espes. da camada (recicl. em central)

Verificar as tolerncias Cada 200 m No eixo e nas bermas

Calibrao do

equipamento de

mistura

P/ assegurar rigor nas Injeces

Incio do trab. e todos os anos

Pesos e medidas acumuladas

Quadro 2.13 Ensaios recomendados para a reciclagem a frio [AASHTO, 1998]

Ensaios apenas para informao na reciclagem a frio

Temperatura do material reciclado

P/ verif. a influncia da temp. na compact.

Mn. 4/dia Aps mistura e antes

da compact.

Regularidade da camada reciclada

Para estabelecer objectivos nas especif.

Contnua Perfilgrafo

Teor de ligante original

Para determinar o teor a adicionar

Aleatria Em stock ou antes de reciclar / 9 Kg

Quadro 2.14 Ensaios apenas para informao reciclagem a frio [AASHHTO, 1998]

23

e) Exemplo de Obra Executada

A presente seco refere-se execuo da obra de beneficiao de um lano do IP2,

localizado entre a barragem do Fratel e a EN118, concelho de Nisa, distrito de Portalegre, no

qual se realizou reciclagem do pavimento existente in situ, a frio, com emulso betuminosa,

numa extenso aproximada de 11 km.

A obra de reabilitao do lano do IP2 em apreo, decorreu entre Abril de 2002 e Janeiro de

2003. O adjudicatrio foi a empresa Pavia - Pavimentos e Vias S.A. A fiscalizao da obra ficou

a cargo da Direco de Estradas de Portalegre (DEP), do ICERR, actual EP.

De acordo com os elementos fornecidos pela DEP, o pavimento flexvel a reabilitar, havia sido

construdo em 1992, e era constitudo por 30 cm de agregado de granulometria extensa, 12 cm

de mistura betuminosa densa e 4 cm de camada de desgaste em beto betuminoso.

Em 2002, decorridos dez anos aps a sua construo, o pavimento existente apresentava

anomalias importantes, destacando-se a ocorrncia de fendilhamento tipo pele de crocodilo

em grande parte da extenso da obra, tal como se pode observar na Figura 2.3.

Nesta obra dispunha-se de um pavimento com caractersticas homogneas ao longo do

traado, o que permitiu encarar, logo na fase de projecto, a soluo de reciclagem in situ como

particularmente interessante.

A soluo de reabilitao adoptada compreendeu genericamente, os seguintes trabalhos para

o pavimento da plena via:

Reciclagem in situ, a frio, do pavimento existente, numa espessura de 15 cm, adicionando 3%

de emulso betuminosa e 2,8% de gua, execuo de uma camada de reforo com

caractersticas de regularizao, em macadame betuminoso, com uma espessura de 7 cm e de

uma camada de reforo com caractersticas de desgaste em microbeto betuminoso rugoso,

com uma espessura de 3 cm.

Figura 2.3 - Aspecto da superfcie do pavimento existente antes da obra de reabilitao (IP2) [Antunes e Batista, 2004]

24

O processo construtivo adoptado na reciclagem do pavimento existente foi o seguinte:

Passagem da mquina recicladora Recycler WR 2500 da WIRTGEN, juntamente com as

cisternas de gua e de emulso betuminosa a ela ligadas (Figura 2.4);

Compactao da mistura reciclada, utilizando dois cilindros: um de rasto liso, de 17,3 ton. e

outro de pneus, de 28 ton. (Figura 2.5).

Como j foi referido atrs, devido ao facto de grande parte das matrias-primas da reciclagem

se encontrarem no pavimento antigo, o LNEC recomenda que neste tipo de obras, para alm

dos ensaios de caracterizao dos materiais empregues na mistura e de controlo de

compactao da camada, sejam efectuados ensaios para avaliao da resistncia da mistura

que se est a aplicar, como por exemplo, ensaios de imerso-compresso sobre misturas

recolhidas em obra.

Figura 2.5 - Trabalhos de compactao da camada reciclada (IP2) [Antunes e Batista, 2004]

Figura 2.4 - Trabalhos de reciclagem do pavimento (IP2) [Antunes, e Batista, 2004]

25

Da leitura da Figura 2.6 pode-se concluir que em todos os ensaios, os valores de resistncia

compresso simples, realizados sobre provetes compactados pelo mtodo preconizado no

Caderno de Encargos da obra (Antunes & Batista, 2004), obedecem aos valores mnimos neste

estabelecidos, quer em termos de valores absolutos, quer em termos de resistncia

conservada.

Esta obra foi importante na medida em que possibilitou o acompanhamento de tcnicas de

reabilitao que ainda no eram prtica corrente no nosso pas. O resultado final foi bastante

positivo, tendo o pavimento ficado em excelentes condies. No seguimento desta e doutras

obras da mesma altura comeou-se a exigir valores mnimos em ensaios de imerso-

compresso mais altos considerando que os usados anteriormente no eram suficientemente

exigentes.

2.3.2 Reciclagem, in situ, a frio com cimento

A tcnica da reciclagem in situ com cimento consiste, essencialmente, em transformar um

pavimento degradado numa base homognea, obtendo assim um incremento da capacidade

de carga capaz de dar resposta s solicitaes do trfego. Reutiliza-se os materiais existentes

para a construo de uma nova base de pavimento, mediante a escarificao e desagregao

desses materiais, misturando-os com cimento, gua (para a hidratao do ligante),

eventualmente inertes (como correctores granulomtricos) e algum aditivo.

Em relao reciclagem in situ com emulso betuminosa, as camadas recicladas com cimento

tm a vantagem de apresentarem maiores resistncias compresso, maiores mdulos de

deformabilidade, e consequentemente, uma maior capacidade de suporte.

Por outro lado, sendo camadas mais rgidas so mais propensas ao fendilhamento por

retraco. Neste tipo de tcnica ainda necessrio proceder-se, durante a execuo da

Quadro 2.15 Valores Resistncia conservada IP2 [Antunes e Batista, 2004]

26

camada, a um controlo do fendilhamento por retraco, devido libertao do calor de

hidratao que ocorre durante a cura [Batista, 2004].

A metodologia utilizada neste processo muito semelhante utilizada na reciclagem com

emulso betuminosa, exceptuando-se a forma de adio do ligante empregue e, naturalmente,

algumas consideraes a ter em conta derivadas da prpria natureza do ligante. Assim, mais

uma vez, este processo se nortear pelas seguintes etapas: Avaliao do Projecto e Estudos

Anteriores, Formulao da mistura, Consideraes Construtivas, Controlo de Qualidade e

Fiscalizao.

a) Avaliao do Projecto

Esta etapa ser, em tudo igual, da reciclagem in situ com emulso.

O estudo do cadastro do pavimento a reciclar in situ com cimento, ou seja, a compilao dos

projectos e de toda a informao sobre as intervenes que tenham sido realizadas no mesmo,

um ponto obrigatrio de todo o processo. Com esta informao pode apurar-se de forma

aproximada, o nmero, espessuras e caractersticas das diferentes camadas constituintes do

pavimento. Isto ser complementado com inspeco visual do pavimento (grau, extenso,

origem das degradaes e consequente diviso por tramos) bem como uma campanha de

auscultao (deflexes, regularidade longitudinal e transversal). Deve ser realizada ainda uma

recolha de amostras com vista caracterizao da fundao existente e dos materiais

constituintes, de forma a detectar, numa fase inicial, a eventual presena de materiais

prejudiciais correcta hidratao dos ligantes que perturbariam a trabalhabilidade da mistura

[FHWA, 1997].

b) Formulao da mistura

O estudo da formulao consiste na avaliao, de forma iterativa, das propriedades da mistura

(resistncia mecnica, prazo de trabalhabilidade, fendilhamento por retraco, etc.) em funo

do teor em cimento, da quantidade de gua e da compacidade.

A quantidade de cimento necessria para a obteno dos valores de resistncia e mdulos de

deformabilidade oscila, em geral, entre 3 e 6% em massa dos materiais secos. Usa-se o ensaio

Proctor Standard para verificar eventuais perturbaes da presa e endurecimento dos ligantes

hidrulicos motivadas pela presena de materiais orgnicos, nomeadamente de betumes. De

seguida usa-se o ensaio Proctor Modificado para determinar a dosagem de gua a que

corresponde a obteno da compactao ptima da mistura (teor ptimo de gua a que

corresponde a densidade mxima) [Jofr, 2003].

A partir dos resultados do ensaio anterior, so preparados uma srie de provetes de acordo

com mos procedimentos do Proctor Modificado, j com o teor de gua ptimo, mas variando a

27

dosagem de cimento incorporada na mistura. Aos 7 dias