Publicação

Desenvolvimento de betumes modificados inovadores para misturas betuminosas sustentáveis

Detalhes bibliográficos
Resumo:	As novas metas ambientais no que concerne à conservação dos recursos naturais e à valorização de resíduos têm servido de motivação para vários estudos científicos de diferentes áreas de investigação. Nesse sentido, no domínio da indústria da pavimentação rodoviária, que consome imensos recursos naturais, tem sido investigada a incorporação de diferentes resíduos em misturas betuminosas de modo a desenvolver soluções mais sustentáveis. Sendo o betume um dos materiais mais valiosos utilizados na pavimentação é fundamental o estudo de novos ligantes que permitam reduzir a quantidade de betume novo utilizado, quer pela reutilização de betume envelhecido (reciclagem), quer pela adição de alguns resíduos, pelas vantagens económicas e ambientais associadas. Deste modo, o principal objetivo deste trabalho consiste em desenvolver betumes inovadores que maximizem a utilização de resíduos, particularmente óleo de motor usado e fundo de coluna de destilação (substitutos parciais do betume), para a produção de misturas betuminosas convencionais e recicladas mais sustentáveis. Este trabalho pretende assim desenvolver novas soluções para pavimentação, que aliem o desempenho técnico e a viabilidade económica aos benefícios ambientais que resultam da utilização de resíduos industriais e material fresado em misturas betuminosas. Adicionalmente, pretende garantir-se que estas soluções com elevada incorporação de resíduos não apresentem riscos associados à sua utilização, quer ao nível dos seus lixiviados, quer das suas emissões de dióxido de carbono. Para a concretização deste trabalho, foi realizada a caracterização térmica, química e física dos diferentes materiais a utilizar nos betumes modificados com resíduos e nas misturas betuminosas. Além disso, de modo a verificar a dispersão do polímero no betume com óleo de motor usado, foram avaliados através de microscopia de fluorescência diferentes procedimentos de produção dos betumes modificados. Desta forma, foi possível minimizar o tempo e/ou a temperatura de digestão e obter uma dispersão mais eficaz do polímero no betume com óleo de motor usado. Em seguida, os betumes modificados com várias percentagens dos diferentes resíduos (óleo/fundo de coluna e polímeros) foram avaliados através de ensaios de caracterização básica e reológica, tendo sido selecionados aqueles cujas características foram mais promissoras. Os betumes selecionados foram ainda avaliados a nível térmico, químico e quanto à resistência ao envelhecimento. Em seguida, foram produzidas misturas convencionais e recicladas do tipo Stone Mastic Asphalt (SMA) com estes betumes inovadores modificados com resíduos, que foram avaliadas quanto ao seu desempenho mecânico e superficial. Finalmente, a sustentabilidade destas soluções foi analisada no que respeita à produção de lixiviados, emissões de dióxido de carbono, e quanto à sua viabilidade económica. Os resultados deste estudo confirmam que os betumes inovadores modificados com resíduos desenvolvidos neste trabalho permitem produzir misturas convencionais e recicladas mais sustentáveis, que aliam um bom desempenho mecânico com benefícios económicos e ambientais. Estes betumes modificados com resíduos exibem menor suscetibilidade térmica, sendo mais resistentes à deformação permanente a elevadas temperaturas e mais flexíveis a temperaturas mais baixas. Quando utilizados nas misturas betuminosas, a maioria dos betumes modificados com resíduos aumenta a resistência à ação da água, à deformação permanente e ao fendilhamento por fadiga, sem comprometer as características superficiais das misturas. Apesar de se ter desenvolvido neste trabalho vários ligantes inovadores mais sustentáveis do que o betume convencional, aqueles que apresentam os resultados mais promissores a nível mecânico, económico e ambiental são os betumes modificados com resíduos de polietileno de alta densidade e óleo de motor usado ou fundo de coluna. De facto, ao comparar estruturas de pavimentos com um desempenho equivalente, as misturas com estes ligantes apresentam em geral os custos e as emissões de dióxido de carbono mais baixos de todas as soluções analisadas.
Autores principais:	Fernandes, Sara Raquel Marques
Assunto:	Betumes modificados Óleo de motor usado Fundo de coluna de destilação Resíduos poliméricos Caracterização avançada de betumes Misturas Stone Mastic Asphalt Misturas recicladas Desempenho mecânico Análise económica e ambiental Modified bitumens Waste engine oil Recycled engine oil bottoms Waste polymers Advanced characterization of bitumens Stone Mastic Asphalt mixtures Recycled mixtures Mechanical performance Economic and environmental analysis
Ano:	2018
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	português
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho

Descrição
Resumo:	As novas metas ambientais no que concerne à conservação dos recursos naturais e à valorização de resíduos têm servido de motivação para vários estudos científicos de diferentes áreas de investigação. Nesse sentido, no domínio da indústria da pavimentação rodoviária, que consome imensos recursos naturais, tem sido investigada a incorporação de diferentes resíduos em misturas betuminosas de modo a desenvolver soluções mais sustentáveis. Sendo o betume um dos materiais mais valiosos utilizados na pavimentação é fundamental o estudo de novos ligantes que permitam reduzir a quantidade de betume novo utilizado, quer pela reutilização de betume envelhecido (reciclagem), quer pela adição de alguns resíduos, pelas vantagens económicas e ambientais associadas. Deste modo, o principal objetivo deste trabalho consiste em desenvolver betumes inovadores que maximizem a utilização de resíduos, particularmente óleo de motor usado e fundo de coluna de destilação (substitutos parciais do betume), para a produção de misturas betuminosas convencionais e recicladas mais sustentáveis. Este trabalho pretende assim desenvolver novas soluções para pavimentação, que aliem o desempenho técnico e a viabilidade económica aos benefícios ambientais que resultam da utilização de resíduos industriais e material fresado em misturas betuminosas. Adicionalmente, pretende garantir-se que estas soluções com elevada incorporação de resíduos não apresentem riscos associados à sua utilização, quer ao nível dos seus lixiviados, quer das suas emissões de dióxido de carbono. Para a concretização deste trabalho, foi realizada a caracterização térmica, química e física dos diferentes materiais a utilizar nos betumes modificados com resíduos e nas misturas betuminosas. Além disso, de modo a verificar a dispersão do polímero no betume com óleo de motor usado, foram avaliados através de microscopia de fluorescência diferentes procedimentos de produção dos betumes modificados. Desta forma, foi possível minimizar o tempo e/ou a temperatura de digestão e obter uma dispersão mais eficaz do polímero no betume com óleo de motor usado. Em seguida, os betumes modificados com várias percentagens dos diferentes resíduos (óleo/fundo de coluna e polímeros) foram avaliados através de ensaios de caracterização básica e reológica, tendo sido selecionados aqueles cujas características foram mais promissoras. Os betumes selecionados foram ainda avaliados a nível térmico, químico e quanto à resistência ao envelhecimento. Em seguida, foram produzidas misturas convencionais e recicladas do tipo Stone Mastic Asphalt (SMA) com estes betumes inovadores modificados com resíduos, que foram avaliadas quanto ao seu desempenho mecânico e superficial. Finalmente, a sustentabilidade destas soluções foi analisada no que respeita à produção de lixiviados, emissões de dióxido de carbono, e quanto à sua viabilidade económica. Os resultados deste estudo confirmam que os betumes inovadores modificados com resíduos desenvolvidos neste trabalho permitem produzir misturas convencionais e recicladas mais sustentáveis, que aliam um bom desempenho mecânico com benefícios económicos e ambientais. Estes betumes modificados com resíduos exibem menor suscetibilidade térmica, sendo mais resistentes à deformação permanente a elevadas temperaturas e mais flexíveis a temperaturas mais baixas. Quando utilizados nas misturas betuminosas, a maioria dos betumes modificados com resíduos aumenta a resistência à ação da água, à deformação permanente e ao fendilhamento por fadiga, sem comprometer as características superficiais das misturas. Apesar de se ter desenvolvido neste trabalho vários ligantes inovadores mais sustentáveis do que o betume convencional, aqueles que apresentam os resultados mais promissores a nível mecânico, económico e ambiental são os betumes modificados com resíduos de polietileno de alta densidade e óleo de motor usado ou fundo de coluna. De facto, ao comparar estruturas de pavimentos com um desempenho equivalente, as misturas com estes ligantes apresentam em geral os custos e as emissões de dióxido de carbono mais baixos de todas as soluções analisadas.