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Tese de mestrado em Engenharia Rodoviária, Universidade de Coimbra, 2006

Os pavimentos rodoviários representam um importante e valioso património, a sua gestão e manutenção exige a implementação de estratégias mais exigentes e criteriosas. Uma patologia que contribui para a degradação dos pavimentos rodoviários é a formação de rodeiras devido à deformação permanente das camadas betuminosas. As causas de formação de rodeiras devido à deformação permanente em misturas betuminosas têm vindo a agravar-se, esperando-se que os insucessos relacionados com esta patologia venham a aumentar. A introdução de novos métodos de formulação e avaliação do desempenho de misturas betuminosas, nomeadamente à deformação permanente apresenta-se como um imperativo. As normas europeias já incluem ensaios laboratoriais com esse objectivo, como sejam, os ensaios de simulador de tráfego em laboratório (wheel tracking), o de compressão uniaxial cíclico e o triaxial cíclico. Neste trabalho, faz-se a comparação dos resultados obtidos utilizando os ensaios referidos e o ensaio de corte a altura constante. Foi utilizada uma mistura betuminosa de uso corrente em Portugal ensaiando-se provetes produzidos em laboratório e recolhidos em obra. São analisadas as condições e procedimentos de ensaio e determinados os diferentes parâmetros, que para cada ensaio, permitem caracterizar as misturas betuminosas à deformação permanente. Os resultados obtidos mostram que os ensaios utilizados apresentam potencial para a caracterização à deformação permanente. Foi possível caracterizar de forma eficaz os provetes de laboratório e de obra. Finalmente, decorreu duma análise comparativa que estes ensaios apresentam resultados de qualidade similar, evidenciando boa sensibilidade e potencial para serem usados em Portugal. Os resultados obtidos indicam ainda como vantajosa a utilização de ensaios de caracterização mais simples, como o de simulador de tráfego em laboratório (wheel tracking) e o de compressão uniaxial cíclico. Estes permitem obter, como sublinhado, resultados de qualidade análoga mas de forma menos onerosa.

As causas de formação de rodeiras devido à deformação permanente em misturas betuminosas têm vindo a agravar-se, esperando-se que os insucessos relacionados com esta patologia venham a aumentar. A introdução de novos métodos de avaliação do desempenho de misturas betuminosas à deformação permanente apresenta-se como um imperativo. As normas europeias já incluem ensaios laboratoriais com esse objectivo, como sejam, o ensaio de wheel tracking e os ensaios de compressão uniaxial cíclico e triaxial cíclico. Neste trabalho, faz-se a comparação dos resultados obtidos nos ensaios laboratoriais referidos anteriormente com o ensaio de corte a altura constante. Os diferentes ensaios apresentam resultados similares, boa sensibilidade e potencial para uma utilização em Portugal. A utilização de ensaios mais simples é vantajosa, pois permite obter resultados de qualidade análoga utilizando ensaios mais acessíveis.

Os pavimentos rodoviários em Portugal continuam a ser construídos, quase exclusivamente, recorrendo a agregados naturais, de um modo geral agregados britados tendo, assim, os materiais britados de granulometria extensa uma grande aplicação nas camadas granulares não ligadas, nomeadamente em sub-base e base granulares. O comportamento destes materiais naquele tipo de camadas não se encontra ainda suficientemente caracterizado, sobretudo por razões que se prendem com a heterogeneidade dos maciços donde são provenientes. Na tentativa de contribuir para o melhor conhecimento desse comportamento desenvolveu-se um trabalho cujo objectivo principal foi a caracterização mecânica e a elaboração de modelos típicos de comportamento para materiais britados de diferentes litologias, passíveis de serem utilizados em sub-base e base não ligadas de pavimentos rodoviários.

In the last years some laboratory testing has been used to predict the permanent deformation behavior of bituminous mixtures. The tests methods used in Portugal include the Wheel Tracking test, the Cyclic Compression Test (Uniaxial and Triaxial) and the Repetitive Shear at Constant Height (RSCH) test. There are also the new European standards for those tests methods, with the exception of the RSCH which is essentially used in the USA. Some of testing conditions are not well defined. Therefore, it is important to study the reliability and accuracy of each test in the task of predicting permanent deformation behaviour. In this work these test methods were used in the evaluation of a commonly used mixture in Portugal. Results show that all tests are suitable for predicting permanent deformation behaviour. Thus simpler and cheaper tests are the more interesting to use.

Atendendo às caraterísticas geológicas da Beira Baixa é comum o atravessamento de maciços graníticos por vias de comunicação. Observa-se nestes casos uma elevada diversidade de locais com potencial de risco de queda blocos. A utilização de métodos simples de avaliação de risco para a tomada de decisão sobre medidas de protecção apresenta-se, neste contexto, como um instrumento de grande utilidade no apoio à decisão. No presente trabalho estudou-se a aplicação do sistema de avaliação de risco em taludes rochosos “Rockfall Hazard Rating System” (RHRS) como forma expedita de avaliação da necessidade de intervenção. A análise foi realizada num troço da via EN353 na localidade de Idanha-a-Nova. Procurou adaptar-se a classificação RHRS para as condições particulares das normas portuguesas. Os resultados obtidos neste trabalho permitem indicar que a utilização de métodos simples, como o RHRS, pode ser muito útil como ferramenta de apoio à decisão. As alterações propostas introduzem conceitos menos subjetivos e mais próximos da realidade portuguesa.

A necessidade de métodos de formulação de misturas betuminosas mais eficazes, que permitissem colmatar as lacunas dos métodos empíricos, como o método de Marshall, levou à procura de novas soluções que dêem maior ênfase ao desempenho das misturas betuminosas. Como exemplo pode referir-se a adopção da metodologia SUPERPAVE nos Estados Unidos da América (EUA) ou o método de formulação utilizado em França. Na metodologia SUPERPAVE a formulação das misturas betuminosas é realizada através das suas propriedades volumétricas, determinadas em provetes produzidos num compactador giratório, não tendo como base qualquer ensaio de determinação de propriedades mecânicas das misturas. No entanto, a possibilidade de variar os parâmetros de formulação e simular de modo mais adequado a compactação que ocorre em obra, permite obter misturas com melhor desempenho quando em serviço. Para atingir esse objectivo, a definição dos parâmetros de formulação que melhor permitam simular o comportamento das misturas em serviço é fundamental, pois estes podem variar com o tipo de mistura, o tráfego previsto e as temperaturas de serviço. Este trabalho procura avaliar a adequação do método de formulação volumétrico às propriedades dos componentes e misturas correntemente utilizados em Portugal atendendo à experiência existente com o compactador giratório noutros países. Indicam-se algumas recomendações com vista a uma possível aplicação duma nova metodologia de formulação de misturas betuminosas em alternativa ao procedimento indicado na recente normalização adoptada em Portugal, que mantém o método de Marshall complementado por um estudo de sensibilidade à água e por outro de avaliação do comportamento da mistura em simulador de tráfego em laboratório.

As causas de formação de rodeiras devido à deformação permanente em misturas betuminosas têm vindo a agravar-se, esperando-se que os insucessos relacionados com esta patologia venham a aumentar. As normas europeias já incluem ensaios laboratoriais para caracterização à deformação permanente, como sejam, o ensaio de Wheel-Tracking e os de Compressão Uniaxial Cíclico e Triaxial Cíclico. Neste trabalho, faz-se a comparação dos resultados obtidos para uma mistura betuminosa corrente em Portugal utilizando os ensaios referidos e o ensaio de Corte a Altura Constante. Observa-se que os ensaios apresentam resultados similares, apresentando potencial para uma utilização em Portugal. Com base nos resultados a utilização de ensaios mais simples apresenta-se vantajosa, pois permite obter resultados de qualidade análoga utilizando ensaios mais acessíveis.

The achievement of a desired level of bituminous mixtures’ performance is an important issue to increase the durability of pavements and to reduce maintenance costs as well as its impacts. A decisive stage is the mixture design process, in particular the choice of bitumen content to be used. This parameter can affect all the major performance properties of the mixtures. In Portugal, the Marshall method is used for bituminous mixtures design. This is an empirical method which has some drawbacks in the design of non-traditional mixtures as well as some limitations to represent in-service conditions (for example the compaction of the mixtures). Many countries have been using a volumetric design method to overcome these drawbacks. The adoption of a more efficient design methodology can improve the durability of pavements, leading to important costs saving and environmental impact reduction throughout the pavement’s life cycle. However, there is a great experience with the use of the current mix design methods and the mixture’s in-service performance is thought to be generally adequate in most cases. Therefore, the compositions obtained with the current methods are regarded as a reference in the analysis of the volumetric design method. In this project a Portuguese typical dense graded bituminous mixture used in base and binder layers as well as a Stone Mastic Asphalt (SMA) mixture were formulated by the Marshall method and by the volumetric design method. The mixture’s volumetric properties were evaluated and compared with threshold values from available standards and other specifications. The results of the design processes are compared regarding the volumetric properties of the mixtures.

As misturas SMA (Stone Mastic Asphalt) foram desenvolvidas na Alemanha na década de 1960. A sua resistência à deformação permanente e durabilidade levaram a que a sua utilização como camada de desgaste se difundisse primeiro na Europa e depois nos EUA, aqui na década de 1990. Estas misturas apresentam uma granulometria descontínua com a utilização de percentagens em betume elevadas quando comparadas com misturas betuminosas densas ou abertas. Por esse motivo é necessária a utilização de um aditivo para fixar o betume. Devido a estas características particulares a formulação de misturas SMA na Europa tem por base metodologias do tipo “receita”. O objectivo deste trabalho passa por procurar relacionar as características das misturas SMA e o seu desempenho de modo a se poder incluir na formulação parâmetros volumétricos. Deste modo, foram formuladas misturas SMA de acordo com a norma EN 13108-5 utilizando metodologias de formulação corrente, com a percentagem óptima de betume definida através da porosidade em provetes Marshall e utilizando a formulação volumétrica SUPERPAVE, com a percentagem óptima em betume a ser definida em provetes obtidos por compactação giratória. As misturas foram realizadas utilizando agregado granítico, betume asfáltico 35/50 e fibras celulósicas. Para as misturas determinaram-se os diferentes valores dos parâmetros volumétricos com interesse para o seu comportamento. A análise dos valores obtidos indica que a formulação volumétrica das misturas SMA, utilizando o compactador giratório, apresenta-se como uma alternativa à utilização de provetes com compactação Marshall. Os valores obtidos para um Ndesign de 50 giros foram próximos dos obtidos pela formulação tradicional.

A indústria da construção é um grande consumidor de agregados naturais e simultaneamente um importante produtor de resíduos, designadamente em obras de construção, demolição e operações de manutenção e reabilitação. Por outro lado, sendo a construção rodoviária das que mais agregados naturais consomem, pensou-se ser oportuno avaliar a reutilização de RCD’s em misturas betuminosas. Nesta comunicação apresentam-se os resultados encontrados bem como a sua análise à luz do Caderno de Encargos Tipo de Obra de Estradas de Portugal, por comparação com as características exigidas ao agregado natural a utilizar em mistura betuminosa de camada de base AC20.

Comunicação realizada no XVII Congresso Ibero-Latino Americano del Asfalto que decorreu de 17 a 22 de novembro na Antigua Guatemala.

Comunicação apresentada no XVII Congresso Ibero-Latino Americano del Asfalto que decorreu de 17 a 22 de novembro na Antigua Guatemala

Diversos estudos propõem a avaliação da trabalhabilidade de misturas betuminosas utilizando as curvas de compactação obtidas em laboratório. Utilizou-se um compactador giratório para produzir provetes de duas misturas, uma densa do tipo AC, e uma de granulometria descontínua, do tipo SMA. Foram determinados diversos parâmetros provenientes da modelação das curvas de compactação. Os resultados indicam uma adequação dos diversos parâmetros na caracterização das misturas, embora apresentem limitações na comparação de misturas de diferentes tipologias. Os resultados mostram que estes índices podem ser úteis em aplicações onde estas propriedades sejam importantes.

Neste trabalho realiza-se uma avaliação da utilização de diferentes procedimentos de determinação das baridades de misturas betuminosas. Utilizou-se uma mistura densa, do tipo AC 20, e uma mistura de granulometria descontínua do tipo SMA 12,5. Fabricaram-se em laboratório provetes Marshall, com compactação por impactos, e provetes SUPERPAVE, obtidos por compactação giratória. Os resultados indicam que a mistura SMA 12,5 apresenta uma textura superficial significativa mas o seu interior é fechado e os vazios não apresentam interligação significativa. Existe uma variação significativa das propriedades determinadas para as misturas com os diferentes procedimentos, com impacto significativo nos resultados da sua formulação.

The Gorongosa National Park was created in 1960 and it has 4.067km2 that integrates the Serra da Gorongosa and the local communities that live nearby. This work aims the characterization of the traditional houses and ways of building observed in the natural park. The main objective is the identification and characterization of constructive systems and the organization of villages in the Gorongosa National Park. This characterization is intended to be constructive from the point of view of the materials, geometry and solutions applied on the construction. The present work has many phases, in this sense the following stages were defined: Developing the state of art based on the analysis of constructive characterization methods and bibliographic research on earth systems used in Mozambique and other countries with similar conditions and climates; Definition of the studying cases: identification of the villages that were objects of studies, definition of survey criteria and registration; Visiting the villages and surveying the solutions through photographic register, visual observation, measurements, interviews; Registering identification files to each solution, etc. The work presents the typologies of construction found, namely: constructions with walls made from earth commonly used in the country, being the most usual technology the earth covering over wooden structures with different geometries and pieces of different shapes and dimensions. The study has documented some of the most current solutions in National Park.

A deformação permanente em misturas betuminosas é uma degradação de pavimentos rodoviários frequente mas para a qual ainda não existe uma metodologia que possa de forma cabal prever a sua evolução, nomeadamente para as camadas betuminosas. Para avaliar a susceptibilidade destas à deformação permanente existem vários ensaios laboratoriais, como sejam, o ensaio de Wheel Tracking e o de Fluência Dinâmica. Neste trabalho faz-se a comparação dos resultados obtidos para uma mistura betuminosa comum em Portugal com os ensaios laboratoriais de Wheel Tracking e de Fluência Dinâmica realizados, respectivamente, de acordo com a prEN 12697-22 e a prEN 12697-25. Foram ensaiados provetes produzidos em laboratório e recolhidos em obra. Os resultados obtidos confirmam a aplicabilidade dos ensaios e ainda que o parâmetro velocidade de deformação pode ser utilizado na caracterização do comportamento de misturas betuminosas à deformação permanente.

Disponível apenas o resumo

The purpose of this paper is to shed light on the impact of laboratory procedures for air void content determination on the design and mechanical performance of an asphalt mixture. A dense-graded AC20 and gap-graded SMA12.5 mixtures were designed using empirical and volumetric design methods. Volumetric properties are determined based on several bulk gravity procedures: dry, SSD (saturated surface dry), paraffin coated, vacuum-sealed and dimensions. Relationships between the mixtures designed with bulk specific gravity procedures and their performance made it possible to analyze the impact of these procedures on the properties and performance of the mixtures. Global performance variations were relevant, although the differences were moderate considering the common procedures (less than 10%). Impact on a determined performance property can be considerable, with variations up to 70%. For specific applications, this can have a significant effect on the overall in-service performance.

A utilização de misturas mais trabalháveis e compactáveis facilita a obtenção em obra dos requisitos exigidos às misturas betuminosas na fase de construção e permite um desempenho adequado destas. Neste trabalho realizou-se uma análise dos valores obtidos para índices determinados com base em curvas de compactação com o objetivo de avaliar estas propriedades. Os valores foram obtidos com base nos resultados provenientes da utilização de uma prensa de corte giratório na compactação de duas misturas, uma densa do tipo AC20, e uma de granulometria descontínua, do tipo SMA12,5. Os resultados foram modelados utilizando uma análise de regressão linear múltipla e de regressão polinomial evolutiva. Os resultados indicam que parâmetros como a porosidade, o VMA e o VFB mostram uma boa relação com os índices determinados. Este tipo de análise permite identificar quais as propriedades das misturas que podem ser controladas de modo a permitir obter misturas com trabalhabilidade adequada.