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Durabilidadede misturas betuminosas
Contribuição das nanotecnologias na resistência ao envelhecimento
José Neves, João Crucho
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Tópicos
Enquadramento
Problemática da durabilidade
Nanotecnologias na pavimentação
Nova abordagem ao estudo do envelhecimento
Protótipo de simulação do envelhecimento
Conclusões
3
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Enquadramento
4
Investigação,Desenvolvimento
e Inovação
Betumes
Agregados
Aditivos
Tecnologia
Economia
Ambiente
Tráfego
GO
OG
LE 2
01
8
Betumes e Misturas Betuminosas
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Problemática da durabilidade
5
AmbienteTemperaturaPrecipitação
DrenagemSuperficialProfunda
Construção
Condições climatéricasSegregaçãoCompactaçãoJuntasLigação de camadas
Composição da mistura
Propriedades dos agregadosPropriedades do liganteGranulometriaPropriedades volumétricas
Enhancing the Durability of Asphalt Pavements - Factors Affecting Asphalt Mixture Durability(TRANSPORTATION RESEARCH CIRCULAR E-C186, 2013)
Durabilidade
Betumes
Agregados
Aditivos
Tecnologia
Economia
Ambiente
Tráfego
GO
OG
LE 2
01
8
Betumes e Misturas BetuminosasDURABILIDADE é a capacidade da mistura betuminosacompactada preservar a sua integridade estrutural ao longo davida útil quando exposta ao tráfego e às condições ambientais
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Problemática da durabilidade
6
Ação do tráfego
Ação das condições ambientais ChuvaVentoRadiação solarTemperaturaHumidade
Processos de simulação do envelhecimento
Mecanismos de degradação vs Materiais constituintes
GO
OG
LE 2
01
8
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Enquadramento
7
Linhas de investigação IST | Betumes e misturas betuminosas
Materiais Ligantes (bio-ligante,...) Agregados (resíduos,...) Aditivos (nanopartículas,...) Misturas (WMA, SMA com borracha,...)
Métodos Ensaios (envelhecimento,...) Formulação (novos métodos,...)
NanotecnologiasSimulação do envelhecimento
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Cabelo humano 80 000 nm
Peneiro 0,063 mm 63 000 nm
Hélice do ADN 2 nm
Nano escala
1 nm = 1×10-9 metro
Macro Meso Micro Nano Quantum
100 10-3 10-6 10-9 10-12
Agregados
Betume
8
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Nanosílica
Nanotecnologias na pavimentação
Nanoferro Nanoargila
9
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Nanotecnologias na pavimentação
10
Deformação permanente
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
Defo
rma
çã
o (m
m)
Número de ciclos
Referência
Nanosílica
Nanoferro
Nanoargila
Ensaio de pista – wheel-tracking
Temperatura de ensaio: 60 oCCondicionamento dos provetes: ar
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Nanotecnologias na pavimentação
11
Sensibilidade à água
0
500
1000
1500
2000
2500
Referência Nanosílica Nanoferro Nanoargila
ITS
(k
Pa
)
ITS secos
ITS molhados
57% 70% 82% 61%
Ensaio de tração indireta por compressão diametral
Temperatura de ensaio: 15 oCCondicionamento dos provetes molhados: Imersão em água a 40 oC durante 70 horas
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Envelhecimento - TEAGE
TEAGE: TÉcnico Accelerated aGEing
12
Simulação do envelhecimento causado por condições ambientais
Não envelhecido Envelhecido
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Nanomateriais na resistência ao envelhecimento
13
100
120
140
160
180
200
Resistência à fadiga
Exte
nsã
o (μ
m/m
)Referência
Nanosílica
Nanoferro
Nanoargila
100
120
140
160
180
200
Resistência à fadiga
Exte
nsã
o (μ
m/m
)
Referência
Nanosílica
Nanoferro
Nanoargila
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Referência Nanosílica Nanoferro Nanoargila
ITS
(kP
a)
ITS secos
ITS molhados
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Referência Nanosílica Nanoferro Nanoargila
ITS
(kP
a)
ITS secos
ITS molhados
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Conclusões
14
Importante tendência atual e futura de inovaçãono âmbito dos betumes e misturas betuminosas
Progresso relevante ao nível de ensaios de caracterização dos materiais, nomeadamente de desempenho físico e mecânico, mas constata-se a necessidade de melhor abordagem à durabilidade
Aplicação de nanotecnologias nas misturas betuminosas foi promissora e tem enorme potencial de investigação experimental e tecnológica
Desenvolvimento de um protótipo de envelhecimento de misturas betuminosas mais adequado às condições ambientais - TEAGE
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Obrigado
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