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FACULDADE DE CÊNCIAS E TECNOLOGIA
UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA
TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DE MISTURAS
BETUMINOSAS COM BETUMES MODIFICADOS
André Filipe Rodrigues Santos
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em
ENGENHARIA CIVIL
Orientador: Rui Alexandre Lopes Baltazar Micaelo, Professor Auxiliar FCT/UNL
Júri
Presidente: Professor Doutor João Rocha de Almeida Arguente: Professor Doutor José Manuel Coelho das Neves
Vogal: Professor Doutor Rui Alexandre Lopes Baltazar Micaelo
Abril de 2011
TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DE MISTURAS BETUMINOSAS
COM BETUMES MODIFICADOS
André Filipe Rodrigues Santos
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em
ENGENHARIA CIVIL
Orientador: Professor Doutor Rui Alexandre Lopes Baltazar Micaelo
Júri
Presidente: Professor Doutor João Rocha de Almeida Arguente: Professor Doutor José Manuel Coelho das Neves
Vogal: Professor Doutor Rui Alexandre Lopes Baltazar Micaelo
Abril de 2011
iii
A Faculdade de Ciências e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa têm o direito, perpétuo e
sem limites geográficos, de arquivar e publicar esta dissertação através de exemplares impressos
reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer outro meio conhecido ou que venha a ser
inventado, e de a divulgar através de repositórios científicos e de admitir a sua cópia e distribuição
com objectivos educacionais ou de investigação, não comerciais, desde que seja dado crédito ao autor
e editor.
v
Aos meus pais e irmão.
vii
Agradecimentos
Quero agradecer a todos aqueles que directa ou indirectamente, contribuíram para a realização
desta dissertação. Todavia não posso deixar de mencionar algumas pessoas e instituições.
À Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa pelo contributo à minha
formação e acolhimento durante estes anos.
Ao Professor Doutor Rui Micaelo, orientador científico, pelo apoio, disponibilidade, boa
disposição e todos os conhecimentos que me transmitiu ao longo da elaboração deste trabalho.
À empresa Probigalp – Ligantes Betuminosos S.A., que através do Laboratório NIDIN,
disponibilizou os materiais e as instalações laboratoriais, sem as quais não teria sido possível realizar
este trabalho.
À Engenheira Cátia Duarte, orientadora da componente laboratorial da dissertação, pela
oportunidade que me deu de realizar este trabalho, apoio e ter colocado ao meu dispor todas as
condições, informações e materiais necessários para o levar a bom porto.
Ao Sr. Augusto Almeida, chefe de Laboratório, pelo tempo que dispôs e as facilidades concedidas
no acesso ao laboratório.
À Ana Margarida Granada pela dedicação e disponibilidade que sempre demonstrou para realizar
os ensaios de penetração, esclarecer dúvidas sobre os métodos de ensaios e funcionamento dos
diversos equipamentos.
A todos os meus amigos, em especial aos membros da Opus Scout, pelos momentos de
descontracção e divertimento proporcionados, que tornaram mais fáceis os momentos difíceis, pelo
interesse e incentivo demonstrado no meu estudo.
A toda a minha família, em especial aos meus pais, irmão e avós, quero deixar uma palavra
solene de agradecimento, por todo apoio, dedicação, incentivo, conselhos, amizade e amor que fui
recebendo desde sempre e que me permitiram chegar até aqui.
Por último, mas não menos importante, quero fazer um agradecimento especial à Marta, pela
paciência, compreensão, amizade e amor que me tem dedicado. Pela disponibilidade que sempre
viii
demonstrou em reler este trabalho ajudando a detectar e corrigir erros e no melhoramento da qualidade
da expressão escrita.
A todos um Muito Obrigado.
André Filipe Rodrigues Santos
ix
Resumo
Os betumes modificados, contrariamente aos puros, são conhecidos por terem um comportamento
reológico não-Newtoniano do tipo “shear-thinning”. Para estes a viscosidade depende da temperatura,
da taxa de corte, do agente modificador e da sua percentagem. Devido à alteração do comportamento
reológico, a determinação das temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados exige
metodologias diferentes das utilizadas para betumes puros. Destas metodologias resultam temperaturas
muito elevadas, quando aplicadas a betumes modificados, levando à sua degradação.
Neste trabalho comparam-se as temperaturas de fabrico e compactação de betumes puros e
modificados, em laboratório, de produtores e origens diferentes, com as recomendadas pelos
produtores. Na determinação das temperaturas de fabrico e compactação para os betumes puros
utiliza-se o método Superpave. No caso dos betumes modificados, para além do método Superpave,
usam-se outros métodos propostos em diferentes trabalhos científicos. Estes métodos têm em
consideração a variável taxa de corte na avaliação do comportamento reológico dos betumes
modificados.
De acordo com os resultados obtidos concluiu-se que, para os betumes puros, recomenda-se a
determinação das temperaturas de fabrico e compactação definidas pelo método Superpave, por
estarem, na sua maioria em consonância com as aconselhadas pelos produtores e pelas normas
europeias. Já para os betumes modificados, desaconselha-se a utilização dos métodos Superpave e da
viscosidade a uma taxa de corte elevada, por apresentarem temperaturas superiores a 180ºC que levam
à degradação do betume. Em relação aos restantes métodos para betumes modificados, evolução do
método da viscosidade a uma taxa de corte elevada, viscosidade à taxa de corte zero (baixa) e sua
simplificação, sugerem temperaturas que necessitam de ser testadas no fabrico e compactação de
misturas betuminosas.
x
Palavras-chave
Betume modificado
Viscosidade
Taxa de corte
Temperaturas de fabrico e compactação
xi
Abstract
Modified bitumen are known to have a non-Newtonian rheological behaviour, “shear-thinning”
type, where viscosity depends on the shear rate. The shear rate influence varies with the temperature
and the modifying agent, type and content.
Actually the same methodologies are applied to the determination of mixing and compaction
temperatures of asphalt mixtures with non-modified and modified bitumen. These methodologies,
when applied to modified bitumen, determine very high temperatures which may cause bitumen
degradation.
This study compares mixing and compaction temperatures, of neat and modified bitumen,
recommended by suppliers with the ones determined at laboratory.
Different producers neat bitumen were lab modified. The Superpave method was used to
determine mixing and compaction temperatures for neat bitumen. In the case of modified bitumen, as
well as the Superpave method other methods were used as proposed in different scientific papers.
These methods take into account the shear rate variable on the evaluation of the rheological behaviour
of modified bitumen.
Regarding neat bitumens, the mixing and compaction temperatures determined with the
Superpave method are in agreement with the ones recommended by suppliers and European Standards.
On the other hand, for modified bitumens the Superpave and viscosity methods at high shear rate
determine very high temperatures, above 180ºC, which may cause degradation. The remaining
methods, viscosity evolution at high shear rates, viscosity at zero shear rates (low) and its
simplification, suggest more reasonable temperatures, which need to be evaluated on production of
different asphalt mixtures.
xii
Key-words
Modified bitumen
Viscosity
Shear rate
Mixing and compaction temperatures
xiii
Índice
1 INTRODUÇÃO 1
1.1 Enquadramento 1
1.2 Objectivos 3
1.3 Organização do trabalho 4
2 REOLOGIA 5
2.1 Introdução 5
2.2 Viscosidade 6
2.3 Comportamentos reológicos 7
2.4 Comportamento reológico dos betumes 13
2.5 Modelos reológicos 14
2.5.1 Modelos reológicos de materiais viscosos independentes do tempo 14
2.5.2 Modelos reológicos de materiais não-Newtonianos viscoelásticos lineares 16
2.6 Equipamentos de medição das propriedades reológicas do betume 17
3 TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE 23
3.1 Introdução 23
3.2 Metodologias de determinação das temperaturas de fabrico e de compactação 25
3.2.1 Método Superpave 26
3.2.2 Método da Shell 28
3.2.3 Viscosidade a uma taxa de corte elevada 29
3.2.4 Viscosidade à taxa de corte zero (baixa) 30
3.2.5 Fluxo de corte constante 32
3.3 Resumo 33
ÍNDICE
xiv
4 METODOLOGIA EXPERIMENTAL 35
4.1 Introdução 35
4.2 Betumes puros e modificados 35
4.2.1 Processo de modificação do betume puro 37
4.3 Ensaios de especificação de betumes puros e modificados 39
4.3.1 Preparação de amostras para ensaio – EN 12594 39
4.3.2 Determinação da penetração – EN 1426 39
4.3.3 Determinação da temperatura de amolecimento. Método anel e bola – EN 1427 40
4.3.4 Determinação da resistência ao endurecimento sob influência do calor e ar. Método RTFOT –
EN 12607-1 41
4.3.5 Determinação da viscosidade do betume usando o viscosímetro rotativo – EN 13302 42
4.3.6 Determinação da recuperação elástica – EN 13398 43
4.3.7 Determinação da estabilidade ao armazenamento – EN 13399 44
4.3.8 Visualização da dispersão do polímero no microscópio 44
5 ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO 47
5.1 Introdução 47
5.2 Resultados dos ensaios da caracterização dos betumes 47
5.2.1 Betumes puros 47
5.2.1.1 Discussão dos resultados 49
5.2.2 Betumes modificados 50
5.2.2.1 CH 50/70 P2 51
5.2.2.2 CH 50/70 P3 52
5.2.2.3 CH 50/70 P4 54
5.2.2.4 GS 50/70 P2 55
5.2.2.5 GS 50/70 P3 57
5.2.2.6 GS 50/70 P4 58
5.2.2.7 GP 50/70 P2 60
5.2.2.8 GP 50/70 P3 61
5.2.2.9 GP 50/70 P4 63
5.2.2.10 GS 35/50 P2 64
5.2.2.11 GS 35/50 P3 66
5.2.2.12 GS 35/50 P4 67
5.2.2.13 GP 35/50 P2 69
5.2.2.14 GP 35/50 P3 70
ÍNDICE
xv
5.2.2.15 GP 35/50 P4 72
5.2.2.16 Discussão dos resultados 73
5.3 Determinação das temperaturas de fabrico e compactação 77
5.3.1 Betumes puros 78
5.3.1.1 Discussão dos resultados 78
5.3.2 Betumes modificados 80
5.3.2.1 Discussão dos resultados 81
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 93
6.1 Conclusões 93
6.2 Desenvolvimentos futuros 95
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 97
ANEXO A CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES PUROS 101
ANEXO B CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES
MODIFICADOS 105
ANEXO C RELAÇÃO ENTRE AS CONSTANTES DO MODELO DA LEI DE POTÊNCIA E A
PERCENTAGEM DE POLÍMERO 113
ANEXO D TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES PUROS 117
ANEXO E TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES
MODIFICADOS 121
ANEXO F TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO ACONSELHADAS PELOS
PRODUTORES 175
xvii
Lista de figuras
Figura 1.1 – Desempenho dos pavimentos concebidos com betumes puros e modificados (modificado de [5]). 2
Figura 2.1 – Hierarquia da Mecânica Clássica. 6
Figura 2.2 – Modelo definido por Newton para a lei da viscosidade [7]. 7
Figura 2.3 – Comportamento reológico generalizado dos materiais Newtonianos (modificado de [6]). 8
Figura 2.4 – Comportamento reológico generalizado dos materiais “shear-thinning” ou pseudoplástico
(modificado de [6]). 9
Figura 2.5 – Comportamento reológico generalizado dos materiais “shear-thickening” ou dilatante (modificado
de [6]). 9
Figura 2.6 – Comportamento reológico generalizado dos materiais do tipo plástico de Bingham (modificado de
[6]). 10
Figura 2.7 – Comportamento dos materiais não-Newtonianos independentes do tempo, em termos da relação
entre a taxa de corte e a tensão de corte (modificado de [8]). 10
Figura 2.8 – Comportamento dos materiais não-Newtonianos dependentes do tempo, em termos da relação entre
a viscosidade e o tempo. (a) Comportamento Tixotrópico; (b) Comportamento anti-Tixotrópico
(modificado de [10]). 11
Figura 2.9 – Esquema resumo dos vários comportamentos reológicos. 12
Figura 2.10 – Variação da viscosidade com a temperatura. (a) betumes puros; (b) betumes modificados
(modificado de [6]). 13
Figura 2.11 – Definição dos vários modelos e dos intervalos de taxa de corte que cobrem (modificado de [9]). 15
Figura 2.12 – Modelos mecânicos unidimensionais simples. (a) Modelo de Maxwell; (b) Modelo de Kelvin; (c)
Modelo de Burgers [9]. 17
Figura 2.13 – Equipamentos de medição das propriedades reológicas do betume, às diferentes temperaturas de
serviço e construção (modificado de [4]). 18
Figura 2.14 – Esquema do ensaio com o DSR (modificado de [3]). 19
Figura 2.15 – Relação entre *G , 'G , ''G e δ (modificado de [3]). 19
LISTA DE FIGURAS
xviii
Figura 2.16 – Equipamentos utilizados na determinação da viscosidade dinâmica. Viscosímetro de Brookfield (à
esquerda), câmara de amostra (ao meio), veio e spindles utilizados (à direita) (Laboratório
NIDIN). 20
Figura 3.1 – Classificação das misturas betuminosas por intervalos de temperaturas (modificado de [15]). 24
Figura 3.2 – Gráfico viscosidade dinâmica – temperatura (modificado de [12]). 27
Figura 3.3 – Diagrama BTDC: viscosidades de fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes
puros [2]. 28
Figura 4.1 – Polímero SBS (à esquerda) e o aditivo NF 100 (à direita) (Laboratório NIDIN). 37
Figura 4.2 – Produção dos betumes modificados em laboratório (Laboratório do NIDIN). 39
Figura 4.3 – Penetrómetro semi-automático e cápsula de penetração (Laboratório do NIDIN). 40
Figura 4.4 – Ensaios de determinação da temperatura de amolecimento (Laboratório do NIDIN). 41
Figura 4.5 – Equipamento utilizado na determinação da resistência ao envelhecimento, método RTFOT. Forno (à
esquerda) e copos do RTFOT no exsicador (à direita) (Laboratório do NIDIN). 42
Figura 4.6 – Determinação da recuperação elástica. Molde da recuperação elástica (à esquerda), ductilímetro e
moldes em ensaio (à direita) (Laboratório do NIDIN). 43
Figura 4.7 – Tubo do ensaio de estabilidade ao armazenamento (Laboratório do NIDIN). 44
Figura 5.1 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 50
Figura 5.2 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume CH 50/70 P2. 51
Figura 5.3 – Dispersão do polímero SBS no betume CH 50/70 P2, após 150 minutos de agitação. 51
Figura 5.4 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume CH 50/70 P3. 53
Figura 5.5 – Dispersão do polímero SBS no betume CH 50/70 P3, após 150 minutos de agitação. 53
Figura 5.6 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume CH 50/70 P4. 54
Figura 5.7 – Dispersão do polímero SBS no betume CH 50/70 P4, após 150 minutos de agitação. 54
Figura 5.8 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GS 50/70 P2. 56
Figura 5.9 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 50/70 P2, após 150 minutos de agitação. 56
Figura 5.10 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GS 50/70 P3. 57
Figura 5.11 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 50/70 P3, após 150 minutos de agitação. 57
Figura 5.12 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GS 50/70 P4. 59
Figura 5.13 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 50/70 P4, após 150 minutos de agitação. 59
Figura 5.14 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GP 50/70 P2. 60
Figura 5.15 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 50/70 P2, após 150 minutos de agitação. 60
LISTA DE FIGURAS
xix
Figura 5.16 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GP 50/70 P3. 62
Figura 5.17 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 50/70 P3, após 150 minutos de agitação. 62
Figura 5.18 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GP 50/70 P4. 63
Figura 5.19 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 50/70 P4, após 150 minutos de agitação. 63
Figura 5.20 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GS 35/50 P2. 65
Figura 5.21 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 35/50 P2, após 150 minutos de agitação. 65
Figura 5.22 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GS 35/50 P3. 66
Figura 5.23 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 35/50 P3, após 150 minutos de agitação. 66
Figura 5.24 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GS 35/50 P4. 68
Figura 5.25 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 35/50 P4, após 150 minutos de agitação. 68
Figura 5.26 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GP 35/50 P2. 69
Figura 5.27 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 35/50 P2, após 150 minutos de agitação. 69
Figura 5.28 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GP 35/50 P3. 71
Figura 5.29 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 35/50 P3, após 150 minutos de agitação. 71
Figura 5.30 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do
betume GP 35/50 P4. 72
Figura 5.31 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 35/50 P4, após 150 minutos de agitação. 72
Figura 5.32 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 76
Figura 5.33 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro CH 50/70. 77
Figura 5.34 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro CH 50/70. 77
Figura 5.35 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70. 78
Figura 5.36 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes puros, de acordo com o método Superpave e
os respectivos intervalos recomendados, a sombreado. 79
Figura 5.37 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com o método
Superpave e respectivos intervalos recomendados, a sombreado. 83
Figura 5.38 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com o método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada e respectivos intervalos recomendados, a sombreado. 84
LISTA DE FIGURAS
xx
Figura 5.39 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com a evolução do
método da viscosidade a uma taxa de corte elevada e respectivos intervalos recomendados, a
sombreado. 85
Figura 5.40 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com o método da
viscosidade à taxa de corte zero e respectivos intervalos recomendados, a sombreado. 86
Figura 5.41 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com o método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa e respectivos intervalos recomendados, a sombreado. 87
Figura 5.42 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com o método
simplificado da viscosidade à taxa de corte zero e respectivos intervalos recomendados, a
sombreado. 88
Figura 5.43 – Temperaturas de fabrico resultantes da aplicação dos diferentes métodos, para os betumes
modificados agrupados de acordo com a gama de penetração do betume puro que originou o
betume modificado. 89
Figura 5.44 – Temperaturas de compactação resultantes da aplicação dos diferentes métodos, para os betumes
modificados agrupados de acordo com a gama de penetração do betume puro que originou o
betume modificado. 89
Figura 5.45 – Temperaturas de fabrico resultantes da aplicação dos diferentes métodos, para os betumes
modificados agrupados de acordo com a gama de penetração 25/55 e 45/80. 90
Figura 5.46 – Temperaturas de compactação resultantes da aplicação dos diferentes métodos, para os betumes
modificados agrupados de acordo com a gama de penetração 25/55 e 45/80. 90
Figura A.1 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 101
Figura A.2 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 102
Figura A.3 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 102
Figura A.4 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 103
Figura A.5 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 103
Figura B.1 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 105
Figura B.2 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P3, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 106
Figura B.3 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P4, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 106
Figura B.4 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 107
Figura B.5 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P3, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 107
Figura B.6 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P4, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 108
Figura B.7 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 108
Figura B.8 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P3, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 109
Figura B.9 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P4, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 109
Figura B.10 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 110
Figura B.11 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P3, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 110
Figura B.12 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P4, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 111
LISTA DE FIGURAS
xxi
Figura B.13 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 111
Figura B.14 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P3, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 112
Figura B.15 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P4, a diferentes temperaturas e taxas de corte. 112
Figura C.1 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro CH 50/70. 113
Figura C.2 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro CH 50/70. 113
Figura C.3 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro GS 50/70. 114
Figura C.4 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro GS 50/70. 114
Figura C.5 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro GP 50/70. 114
Figura C.6 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro GP 50/70. 115
Figura C.7 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro GS 35/50. 115
Figura C.8 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro GS 35/50. 115
Figura C.9 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro GP 35/50. 116
Figura C.10 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume
puro GP 35/50. 116
Figura D.1 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70. 117
Figura D.2 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70. 118
Figura D.3 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70. 118
Figura D.4 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50. 119
Figura D.5 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50. 119
Figura E.1 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método
Superpave. 121
Figura E.2 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 122
Figura E.3 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 122
Figura E.4 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 123
Figura E.5 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 123
LISTA DE FIGURAS
xxii
Figura E.6 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 124
Figura E.7 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 124
Figura E.8 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método
Superpave. 125
Figura E.9 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 125
Figura E.10 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 126
Figura E.11 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 126
Figura E.12 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 127
Figura E.13 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 127
Figura E.14 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 128
Figura E.15 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método
Superpave. 128
Figura E.16 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 129
Figura E.17 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 129
Figura E.18 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 130
Figura E.19 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 130
Figura E.20 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 131
Figura E.21 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 131
Figura E.22 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método
Superpave. 132
Figura E.23 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 132
Figura E.24 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 133
LISTA DE FIGURAS
xxiii
Figura E.25 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 133
Figura E.26 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 134
Figura E.27 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 134
Figura E.28 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 135
Figura E.29 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método
Superpave. 135
Figura E.30 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 136
Figura E.31 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 136
Figura E.32 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 137
Figura E.33 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 137
Figura E.34 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 138
Figura E.35 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 138
Figura E.36 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método
Superpave. 139
Figura E.37 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 139
Figura E.38 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 140
Figura E.39 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 140
Figura E.40 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 141
Figura E.41 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 141
Figura E.42 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 142
Figura E.43 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método
Superpave. 142
LISTA DE FIGURAS
xxiv
Figura E.44 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 143
Figura E.45 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 143
Figura E.46 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 144
Figura E.47 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 144
Figura E.48 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 145
Figura E.49 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 145
Figura E.50 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método
Superpave. 146
Figura E.51 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 146
Figura E.52 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 147
Figura E.53 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 147
Figura E.54 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 148
Figura E.55 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 148
Figura E.56 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 149
Figura E.57 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método
Superpave. 149
Figura E.58 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 150
Figura E.59 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 150
Figura E.60 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 151
Figura E.61 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 151
Figura E.62 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 152
LISTA DE FIGURAS
xxv
Figura E.63 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 152
Figura E.64 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método
Superpave. 153
Figura E.65 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 153
Figura E.66 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 154
Figura E.67 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 154
Figura E.68 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 155
Figura E.69 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 155
Figura E.70 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 156
Figura E.71 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método
Superpave. 156
Figura E.72 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 157
Figura E.73 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 157
Figura E.74 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 158
Figura E.75 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 158
Figura E.76 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 159
Figura E.77 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 159
Figura E.78 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método
Superpave. 160
Figura E.79 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 160
Figura E.80 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 161
Figura E.81 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 161
LISTA DE FIGURAS
xxvi
Figura E.82 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 162
Figura E.83 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 162
Figura E.84 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 163
Figura E.85 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método
Superpave. 163
Figura E.86 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 164
Figura E.87 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 164
Figura E.88 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 165
Figura E.89 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 165
Figura E.90 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 166
Figura E.91 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 166
Figura E.92 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método
Superpave. 167
Figura E.93 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada. 167
Figura E.94 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 168
Figura E.95 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero. 168
Figura E.96 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da
viscosidade a uma taxa de corte baixa. 169
Figura E.97 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 169
Figura E.98 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da
viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação. 170
Figura E.99 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método
Superpave. 170
Figura E.100 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método
da viscosidade a uma taxa de corte elevada. 171
LISTA DE FIGURAS
xxvii
Figura E.101 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método
da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução). 171
Figura E.102 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método
da viscosidade à taxa de corte zero. 172
Figura E.103 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método
da viscosidade a uma taxa de corte baixa. 172
Figura E.104 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método
da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação). 173
Figura E.105 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método
da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
173
Figura F.1 – Temperaturas de fabrico e compactação, recomendadas pelo produtor Cepsa, para o betume
STYRELF BM-2 de gama de penetração 35/50. 175
Figura F.2 – Temperaturas de fabrico e compactação, recomendadas pelo produtor Cepsa, para o betume
STYRELF BM-3b de gama de penetração 55/70. 176
Figura F.3 – Temperaturas de fabrico e compactação, recomendadas pelo produtor Cepsa, para o betume
STYRELF BM-3c de gama de penetração 55/70. 177
Figura F.4 – Temperaturas de fabrico e compactação, recomendadas pelo produtor Galp, para os betumes
modificados de gama de penetração 35/50 e 50/70. 178
xxix
Lista de quadros
Quadro 2.1 – Formulação teórica inerente ao cálculo da viscosidade com o viscosímetro de Brookfield DV-II +
Pro [10]. 20
Quadro 2.2 – Valor das constantes para os spindles e viscosímetro utilizados no estudo [14]. 21
Quadro 2.3 – Características geométricas dos spindles utilizados no estudo [10]. 21
Quadro 2.4 – Características geométricas das câmaras de amostra utilizadas no Thermosel [10]. 21
Quadro 3.1 – Métodos de determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com
betumes puros. 33
Quadro 3.2 – Métodos de determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com
betumes modificados. 33
Quadro 3.3 – Métodos de determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com
betumes modificados (continuação). 34
Quadro 4.1 – Resumo dos betumes puros utilizados no estudo, assinalados com (), de acordo com o produtor,
refinaria e gama de penetração. 36
Quadro 4.2 – Ensaios realizados ao betume puros, assinalados com (). 36
Quadro 4.3 – Resumo dos betumes modificados utilizados neste estudo, assinalados com (), de acordo com as
diferentes percentagens de polímeros SBS relativamente à massa de betume modificado a preparar.
36
Quadro 4.4 – Tipo e quantidades dos reagentes envolvidos na modificação dos betumes. 37
Quadro 4.5 – Ensaios realizados ao betume modificado, assinalados com (), aos diversos tempos de agitação.
38
Quadro 5.1 – Resultados da caracterização dos betumes puros. 48
Quadro 5.2 – Viscosidade dinâmica dos betumes puros. 48
Quadro 5.3 – Exigências de conformidade relativas aos tipos de betumes puros utilizados [32]. 49
Quadro 5.4 – Resultados da caracterização do betume CH 50/70 P2. 51
Quadro 5.5 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P2. 52
Quadro 5.6 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P2. Modelos da Potência e Cross. 52
LISTA DE QUADROS
xxx
Quadro 5.7 – Resultados da caracterização do betume CH 50/70 P3. 52
Quadro 5.8 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P3. 53
Quadro 5.9 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P3. Modelos da Potência e Cross. 53
Quadro 5.10 – Resultados da caracterização do betume CH 50/70 P4. 54
Quadro 5.11 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P4. 55
Quadro 5.12 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P4. Modelos da Potência e Cross. 55
Quadro 5.13 – Resultados da caracterização do betume GS 50/70 P2. 55
Quadro 5.14 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P2. 56
Quadro 5.15 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P2. Modelos da Potência e Cross. 56
Quadro 5.16 – Resultados da caracterização do betume GS 50/70 P3. 57
Quadro 5.17 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P3. 58
Quadro 5.18 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P3. Modelos da Potência e Cross. 58
Quadro 5.19 – Resultados da caracterização do betume GS 50/70 P4. 58
Quadro 5.20 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P4. 59
Quadro 5.21 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P4. Modelos da Potência e Cross. 59
Quadro 5.22 – Resultados da caracterização do betume GP 50/70 P2. 60
Quadro 5.23 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P2. 61
Quadro 5.24 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P2. Modelos da Potência e Cross. 61
Quadro 5.25 – Resultados da caracterização do betume GP 50/70 P3. 61
Quadro 5.26 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P3. 62
Quadro 5.27 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P3. Modelos da Potência e Cross. 62
Quadro 5.28 – Resultados da caracterização do betume GP 50/70 P4. 63
Quadro 5.29 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P4. 64
Quadro 5.30 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P4. Modelos da Potência e Cross. 64
Quadro 5.31 – Resultados da caracterização do betume GS 35/50 P2. 64
Quadro 5.32 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P2. 65
Quadro 5.33 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P2. Modelos da Potência e Cross. 65
Quadro 5.34 – Resultados da caracterização do betume GS 35/50 P3. 66
Quadro 5.35 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P3. 67
Quadro 5.36 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P3. Modelos da Potência e Cross. 67
Quadro 5.37 – Resultados da caracterização do betume GS 35/50 P4. 67
Quadro 5.38 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P4. 68
Quadro 5.39 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P4. Modelos da Potência e Cross. 68
Quadro 5.40 – Resultados da caracterização do betume GP 35/50 P2. 69
Quadro 5.41 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P2. 70
Quadro 5.42 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P2. Modelos da Potência e Cross. 70
Quadro 5.43 – Resultados da caracterização do betume GP 35/50 P3. 70
Quadro 5.44 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P3. 71
LISTA DE QUADROS
xxxi
Quadro 5.45 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P3. Modelos da Potência e Cross. 71
Quadro 5.46 – Resultados da caracterização do betume GP 35/50 P4. 72
Quadro 5.47 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P4. 72
Quadro 5.48 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P4. Modelos da Potência e Cross. 73
Quadro 5.49 – Exigências de conformidade dos betumes modificados com polímero [34]. 73
Quadro 5.50 – Resumo das características dos betumes modificados produzidos, aos 150 minutos. 74
Quadro 5.51 – Resumo das características dos betumes modificados produzidos, aos 150 minutos (continuação).
74
Quadro 5.52 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes puros, de acordo com o método Superpave.
78
Quadro 5.53 – Intervalos de temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas, recomendados
pelos produtores nos certificados de qualidade dos puros utilizados. 79
Quadro 5.54 – Temperaturas de fabrico e compactação recomendadas nas normas europeias, para betumes puros,
de acordo os respectivos compactadores laboratoriais [35-39]. 79
Quadro 5.55 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados produzidos, obtidas pelos
diversos métodos. 80
Quadro 5.56 - Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados produzidos, obtidas pelos
diversos métodos (continuação). 81
Quadro 5.57 – Intervalos aconselhados de temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com
betumes modificados. 82
Quadro 5.58 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da
aplicação do método Superpave, e respectivos betumes modificados. 83
Quadro 5.59 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da
aplicação do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada, e respectivos betumes
modificados. 84
Quadro 5.60 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da
aplicação da evolução do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada, e respectivos
betumes modificados. 85
Quadro 5.61 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da
aplicação do método da viscosidade à taxa de corte zero, e respectivos betumes modificados. 86
Quadro 5.62 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da
aplicação do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa, e respectivos betumes modificados.
87
Quadro 5.63 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da
aplicação da simplificação do método da viscosidade à taxa de corte zero, e respectivos betumes
modificados. 88
Quadro 5.64 – Intervalos de temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes
modificados para os diferentes métodos estudados. 92
xxxiii
Lista de símbolos e siglas
Símbolos
Letras romanas Símbolo Significado
A Área d Distância
De Número de Deborah F Força G Constante elástica da mola
*G Módulo de corte complexo 'G Módulo de armazenamento ''G Módulo de dissipação
K Parâmetro constante com dimensão de tempo k Índice de viscosidade do material L Comprimento efectivo do spindle M Binário medido m Constante adimensional n Índice da lei de potência p Pressão Rc Raio da câmara de amostra Rs Raio do spindle T Temperatura t Tempo te Tempo característico da experiência U Velocidade
Letras gregas
Símbolo Significado γ Taxa de corte
eγ Taxa de corte da componente elástica
vγ Taxa de corte da componente viscosa δ Ângulo de fase ∆ Variação η Viscosidade dinâmica
0η Valor assimptótico da viscosidade na zona de baixas taxas de corte
η∞ Valor assimptótico da viscosidade na zona de altas taxas de corte
LISTA DE SÍMBOLOS E SIGLAS
xxxiv
λ Tempo característico do material ρ Massa volúmica τ Tensão de corte
eτ Tensão da componente elástica
vτ Tensão da componente viscosa
yτ Tensão de cedência υ Viscosidade cinemática ω Velocidade angular
Siglas e abreviaturas
Sigla Significado BBR Bending Beam Rheometer
BTDC Bitumen Test Data Chart CH Betume do produtor Cepsa originário da refinaria de Huelva
DSR Dynamic Shear Rheometer DTT Direct Tension Testing EN Norma Europeia GP Betume do produtor Galp originário da refinaria do Porto GS Betume do produtor Galp originário da refinaria de Sines
InIR Instituto de Infra-Estruturas Rodoviárias IP IPen Índice de penetração
LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil MatLab Matrix Laboratory (software) NIDIN Núcleo de Investigação Desenvolvimento e Inovação PMB Betumes Modificados com Polímeros
RTFOT Rolling Thin-Film Oven Test RV Rotational Viscometer SBS Styrene-Butadiene-Styrene (estireno-butadieno-estireno) SMC Spindle Multiplier Constant (Constante multiplicadora do spindle) SRC Shear Rate Constant (Constante da taxa de corte)
Superpave SUperior PERforming asphalt PAVEmentes TK Spring torque constant (Constante do binário da mola do viscosímetro)
1
Equation Chapter (Next) Section 1
Capítulo 1
1 Introdução
1.1 Enquadramento
Os pavimentos rodoviários são um sistema multi-estratificado, constituído por diferentes tipos de
camadas com espessura finita, cujas características e funções variam. As camadas assentam sobre a
fundação do pavimento constituída em geral pelo terreno natural, que caso não possua as
características necessárias tem um coroamento de qualidade melhorada. Nas camadas superiores
aplicam-se, em Portugal, maioritariamente misturas betuminosas. Estas são formadas geralmente por
um conjunto de materiais granulares doseados e misturados com uma quantidade de ligante
betuminoso previamente definida. Os ligantes betuminosos, entre os quais o betume, adquirem uma
elevada importância em toda a vida útil do pavimento. Apesar de em termos volumétricos o ligante
betuminoso estar em menor quantidade que qualquer outro componente, em conjunto com o agregado
fino (< 2 mm) forma o mastique betuminoso. Este é responsável pela adesão entre as partículas de
agregado grosso (> 2 mm), devendo recobri-las por forma a conferir à mistura betuminosa
propriedades como estabilidade, flexibilidade, durabilidade, resistência à fadiga, impermeabilidade,
trabalhabilidade, compactabilidade e aderência [1, 2]. Torna-se, deste modo, evidente a necessidade de
conhecer as características e o comportamento dos ligantes betuminosos, para se poder inferir acerca
do desempenho das misturas betuminosas.
O betume puro é obtido a partir da destilação do petróleo em bruto, crude. O betume modificado
resulta do betume puro pela adição de um ou mais aditivos. Os aditivos são seleccionados para
CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO
2
melhorarem as propriedades dos betumes puros, de modo a melhorarem o desempenho dos
pavimentos. Para além disso, diferentes aditivos afectam diferentes propriedades, podendo estes ser
combinados com o intuito de melhorarem várias propriedades, em diferentes gamas de temperatura de
utilização, Figura 1.1 [2-4].
Na Figura 1.1 é apresentada a variação da rigidez do betume puro, do betume modificado “ideal”
e do betume modificado com polímero, sem e com aditivo suplementar, ao longo das diversas gamas
de temperaturas de serviço e construção. O betume modificado “ideal” é aquele que confere aos
pavimentos as melhorias nas exigências estruturais e funcionais abaixo mencionadas. Verifica-se que,
para obter um betume modificado “ideal”, os aditivos a introduzir têm de afectar a rigidez do betume
puro ao longo de toda a gama de temperaturas de serviço. A introdução de polímero, ao betume puro,
causa alteração da rigidez às temperaturas de serviço intermédias e altas e de construção. Sendo esta
última pouco benéfica, uma vez que a rigidez do betume modificado aumenta e afasta-se da ideal. Para
colmatar esta lacuna, observa-se que a adição de um aditivo suplementar, aproxima a rigidez do
betume modificado, à temperatura de construção, da rigidez ideal.
Os betumes modificados apareceram no início dos anos 70 nos países mais industrializados,
surgindo em Portugal nos anos 90. Estes surgem com o aumento das exigências funcionais e
estruturais sobre os pavimentos. Respeitante às exigências funcionais, relacionadas com o conforto e
segurança de circulação que o utente capta, o uso de betumes modificados em misturas betuminosas
concede aos pavimentos a diminuição do ruído de rolamento, o aumento da aderência, da regularidade
e melhoria das características de drenabilidade superficial. Ao nível do aumento das exigências
estruturais, relacionadas com a capacidade do pavimento suportar as cargas dos veículos sem sofrer
alterações, para além dos valores limites, verifica-se que, actualmente, os pavimentos são solicitados
Figura 1.1 – Desempenho dos pavimentos concebidos com betumes puros e modificados (modificado de [5]).
Fendilhamento por fadiga
Fendilhamento por retracção térmica
Fabrico e compactação
Deformaçõespermanentes
Betume puro
Betume modificado “ideal”
Temperatura
Betume modificado com polímero
Betume modificado com polímero para mistura betuminosa temperada
Rigi
dez,
G*
CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO
3
mais vezes, pelo facto de existir maior número de veículos a circular, e que as cargas por eixo são
também cada vez maiores. A este nível as misturas betuminosas com betumes modificados conferem
aos pavimentos menor susceptibilidade térmica, maior flexibilidade, resistência às deformações
permanentes, ao envelhecimento durante a utilização e à fadiga. Desta forma consegue-se reduzir a
frequência de manutenção dos pavimentos, proporcionando-lhes uma vida útil maior, diminuindo
assim os custos por parte das concessionárias, com o corte do tráfego para manutenção e
reparação [2, 3].
Devido às suas qualidades e aos requisitos exigidos, a utilização dos betumes modificados tem
vindo a crescer na construção rodoviária de pavimentos flexíveis e semi-rígidos, em camadas com
resistência estrutural e de desgaste, com misturas betuminosas de granulometria descontínua. Deste
modo, existe a necessidade de conhecer o comportamento do betume modificado, em todas as gamas
de temperatura, nomeadamente às temperaturas de fabrico e compactação, que serão estudadas
pormenorizadamente neste trabalho.
Os processos de fabrico e de compactação da mistura betuminosa possuem elevada importância
na execução do pavimento rodoviário, uma vez que estes são responsáveis pela qualidade da mistura
betuminosa e do pavimento rodoviário. Por sua vez, a qualidade dos processos de fabrico e
compactação é influenciada pela viscosidade do betume e por conseguinte pela temperatura. Assim, a
temperatura é uma variável fundamental devendo conferir ao betume a viscosidade necessária para
que envolva adequadamente os agregados, processo de fabrico, e actue de maneira a que as partículas
de agregado constituam uma estrutura compacta, resistente, durável, coesa e com o volume de vazios
definido no projecto, processo de compactação [1, 3, 6].
1.2 Objectivos
O objectivo deste trabalho de investigação é comparar as temperaturas de fabrico e compactação
de betumes puros e modificados, laboratorialmente, com as recomendadas pelos produtores. As
temperaturas dos betumes puros são definidas pelo método Superpave e dos betumes modificados pelo
método Superpave e por outros métodos propostos, em diferentes trabalhos científicos.
Para a concretização deste objectivo é necessário caracterizar o comportamento reológico dos
betumes puros e modificados, laboratorialmente, a temperaturas elevadas, acima de 120°C,
nomeadamente a variação da viscosidade com a temperatura, a taxa de corte, o agente modificador, a
percentagem de agente modificador e a origem do betume.
CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO
4
1.3 Organização do trabalho
Este trabalho é constituído por cinco capítulos. No presente capítulo, expõem-se algumas
considerações gerais sobre pavimentos rodoviários, misturas betuminosas, em particular a sua
composição, características e o processo de fabrico e compactação. Escreve-se ainda sobre os betumes
modificados, nomeadamente as suas mais-valias relativamente aos betumes puros e a sua utilização na
concepção dos pavimentos rodoviários.
No capítulo dois, apresentam-se todos os elementos necessários para descrever o comportamento
reológico dos betumes às temperaturas de serviço e construção.
No capítulo três, fazem-se algumas considerações sobre as misturas betuminosas e a importância
do processo de fabrico e compactação na sua concepção. Apresentam-se as diversas metodologias
utilizadas na determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com
betumes puros e modificados.
O quarto capítulo aborda a metodologia experimental utilizada. Neste apresentam-se os betumes
puros (ou base), os agentes modificador e estabilizador e o processo de modificação utilizado.
No quinto capítulo mostram-se os resultados da caracterização dos betumes puros e modificados,
bem como as temperaturas de fabrico e compactação obtidas pela aplicação dos diversos métodos.
No sexto capítulo, sintetizam-se as conclusões finais deste trabalho, as quais originaram propostas
e sugestões para desenvolvimentos futuros.
O Anexo A mostra, por meio de gráficos, os resultados da medição da viscosidade dinâmica aos
betumes puros, a diferentes taxas de corte.
No Anexo B apresenta-se, por meio de gráficos, os resultados da medição da viscosidade
dinâmica aos betumes modificados, a diferentes taxas de corte.
No Anexo C encontram-se representadas as relações entre as constantes k e n do modelo da Lei
de Potência e a percentagem de polímero.
O Anexo D mostra os gráficos que tiveram na base do cálculo das temperaturas de fabrico e
compactação dos betumes puros.
No Anexo E apresentam-se os gráficos que tiveram na base do cálculo das temperaturas de
fabrico e compactação dos betumes modificados.
No Anexo F expõem-se os catálogos com as temperaturas de fabrico e compactação aconselhadas
pelos produtores Cepsa e Galp, para os betumes modificados.
5
Equation Chapter (Next) Section 1
Capítulo 2
2 Reologia
2.1 Introdução
O termo “Reologia” foi introduzido no meio científico pelo Professor Eugene Cook Bingham,
para definir o estudo da “deformação e escoamento da matéria”. Esta definição foi aceite aquando da
fundação da American Society of Rheology, em 1929 [7]. De forma mais clara, a reologia é a ciência
que estuda o comportamento mecânico dos materiais, entre os extremos clássicos de Hooke (teoria da
elasticidade) e de Newton (teoria dos fluidos Newtonianos). Apesar de na mecânica clássica, o estudo
destes comportamentos serem abordados em ramos distintos, Figura 2.1. O estudo do comportamento
de Hooke pertence à mecânica dos sólidos e o estudo do comportamento dos fluidos de Newton está
afecto à mecânica dos fluidos.
Neste capítulo, aborda-se uma temática importante no estudo dos betumes, a reologia. Aqui
descrevem-se, de um modo geral, os comportamentos reológicos e em particular aqueles que
caracterizam os betumes.
Em primeiro lugar, no subcapítulo 2.2 introduz-se o conceito de viscosidade, enunciam-se os
parâmetros necessários para a poder quantificar, bem como, a sua dependência em relação à taxa de
corte, temperatura, pressão e tempo de carregamento.
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
6
No subcapítulo 2.3, apresentam-se, de um modo geral, os vários comportamentos reológicos, e
referem-se as dependências de cada um, em relação à taxa de corte, temperatura, pressão e tempo de
carregamento.
No subcapítulo 2.4, descreve-se o comportamento reológico dos betumes puros e modificados, às
temperaturas de serviço e construção.
No subcapítulo 2.5, definem-se os modelos reológicos inerentes aos comportamentos
Newtoniano, não-Newtoniano independente do tempo e viscoelástico linear.
Por último, no subcapítulo 2.6, referem-se os equipamentos de medição das propriedades
reológicas do betume utilizados às diferentes temperaturas de serviço e de construção.
2.2 Viscosidade
A viscosidade de corte, ou simplesmente viscosidade, é tradicionalmente considerada como a
propriedade mais importante do betume, permitindo conhecer o seu comportamento em diferentes
tipos de condições (temperatura, pressão, taxa de corte e tempo de carregamento), dando assim,
informações sobre o seu comportamento reológico. O conceito de viscosidade representa a medida do
atrito interno de um material e é uma medida da resistência ao escoamento [7].
Na Figura 2.2 é representado o escoamento de corte plano, entre dois planos paralelos com uma
área, A, cada. O fluido está confinado aos dois planos paralelos, um dos quais está fixo e o outro
desloca-se na horizontal com uma velocidade constante, U, devido à aplicação de uma força
tangencial, F, sobre o plano móvel e d é a distância entre os dois planos paralelos. A lei da viscosidade
de Newton diz que, a força por unidade de área aplicada é proporcional à taxa de corte [7]. Sendo, o
factor de proporcionalidade entre estes, designado por viscosidade, Equação (2.1), na qual F Aτ = ,
Figura 2.1 – Hierarquia da Mecânica Clássica.
Reologia
Mecânica Teórica Mecânica dos Meios Contínuos
Mecânica dos Sólidos
Mecânica dos Fluidos
Mecânica Clássica
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
7
τ representa a tensão de corte em Pa, F a força aplicada em N e A a área em m2; η representa a
viscosidade dinâmica em Pa·s; e U dγ = , onde γ representa a taxa de corte (ou gradiente de
velocidade) em s-1, U a velocidade relativa em m/s e d a distância entre os dois planos paralelos em m.
τ ηγ= (2.1)
A unidade da viscosidade dinâmica no Sistema Internacional é o Pascal Segundo (Pa·s), contudo
esta também pode ser expressa, no sistema cgs (centímetro-grama-segundo), por Poise (P)
( )1 10 Pa s P⋅ = [7]. Não obstante, a viscosidade também pode ser medida em mm/s2 (1 mm/s2 = 1 cSt
(centistoke)), unidades da viscosidade cinemática. Esta relaciona-se com a viscosidade dinâmica
através da Equação (2.2), onde υ representa a viscosidade cinemática, η a viscosidade dinâmica e ρ
a massa volúmica do material [3]. ηυρ
= (2.2)
A viscosidade de um material é usualmente função de quatro variáveis distintas: a taxa de corte, a temperatura, a pressão, e o tempo de carregamento, ou seja, ( ), , ,T p tη γ . Adoptando-se condições
isobáricas e isotérmicas resulta que a viscosidade apenas depende da taxa de corte e do tempo de carregamento, ( ),tη γ . Contudo, sabe-se que o aumento da temperatura nos líquidos provoca
diminuição da viscosidade e nos gases aumento da viscosidade. No caso da pressão, a viscosidade
aumenta exponencialmente com a pressão isotrópica, excepção feita à água abaixo dos 30°C. Todavia,
a variação da viscosidade é pequena para pressões diferentes da atmosférica, em um bar, sendo esta
variável negligenciável nas medições da viscosidade [7].
2.3 Comportamentos reológicos
Os comportamentos reológicos são função da viscosidade, logo, são função da taxa de corte, da
temperatura, da pressão e do tempo de carregamento, Equação (2.3). Adoptando-se condições
isotérmicas e isobáricas, resulta uma equação simplificada, Equação (2.4), só dependente da taxa de
corte e do tempo de carregamento. ( )( ) ( ), , , , , ,T p t T p tτ η γ τ γ= (2.3)
( )( ) ( ), ,t tτ η γ τ γ= (2.4)
Figura 2.2 – Modelo definido por Newton para a lei da viscosidade [7].
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
8
O comportamento Newtoniano é independente das variáveis taxa de corte e tempo de
carregamento, Equação (2.4), sendo descrito pela Equação (2.1) que se encontra representada
graficamente na Figura 2.3. Este é um comportamento viscoso ideal onde a variação entre a taxa de
corte e a tensão de corte é linear, Figura 2.3 (a), a viscosidade é independente da taxa de corte e toma
um valor constante, Figura 2.3 (b) [7].
Os materiais, cuja variação entre a tensão de corte e a taxa de corte não é linear, são
caracterizados por terem um comportamento reológico não-Newtoniano. Para estes, a viscosidade
varia com a taxa de corte e/ou tempo de carregamento, para além da temperatura e pressão. Dada a
grande diversidade de características reológicas exibidas pelos materiais não-Newtonianos, é comum
dividi-los em dois grupos distintos, designadamente por: materiais não-Newtonianos viscosos e
não-Newtonianos viscoelásticos. O grupo dos materiais não-Newtonianos viscosos, por sua vez, é
subdividido em dois grupos, os não-Newtonianos viscosos independentes do tempo e os
não-Newtonianos viscosos dependentes do tempo [7].
O subgrupo de materiais não-Newtonianos viscosos com características independentes do tempo é
subdividido em materiais sem e com tensão de cedência. Neste subgrupo a viscosidade apenas
depende da taxa de corte, ( )η γ , logo, o comportamento reológico é dependente apenas da taxa de
corte, Equação (2.5). ( )( ) ( )τ η γ τ γ= (2.5)
Da subdivisão em materiais sem tensão de cedência resultam dois comportamentos típicos, o
“shear-thinning” ou pseudoplástico e o “shear-thickening” ou dilatante.
O comportamento “shear-thinning” caracteriza-se por uma diminuição da viscosidade com o
aumento da taxa de corte, como mostra a Figura 2.4 (b) [7].
Figura 2.3 – Comportamento reológico generalizado dos materiais Newtonianos (modificado de [6]).
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
9
A relação inversa descreve o comportamento “shear-thickening”, ou seja, um aumento da
viscosidade com o aumento da taxa de corte, Figura 2.5 (b) [7].
Os materiais com tensão de cedência definem-se pelo não escoamento até que uma determinada
tensão de cedência, yτ , seja atingida, [7]. Numa primeira fase, até atingirem a tensão de cedência,
comportam-se como um material elástico e numa segunda fase, após atingirem essa tensão de
cedência, exibem características de um material Newtoniano, “shear-thinning” ou
“shear-thickening”, Figura 2.7 (b) [6]. Os materiais que após atingirem a tensão de cedência,
apresentem características de um material Newtoniano são conhecidos por terem um comportamento
de plástico de Bingham, Figura 2.6.
Figura 2.4 – Comportamento reológico generalizado dos materiais “shear-thinning” ou pseudoplástico (modificado de [6]).
Figura 2.5 – Comportamento reológico generalizado dos materiais “shear-thickening” ou dilatante (modificado de [6]).
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
10
Na Figura 2.7 resume-se, em termos da relação entre tensão de corte e taxa de corte, o
comportamento reológico dos materiais não-Newtonianos independentes do tempo.
Do subgrupo dos materiais não-Newtonianos viscosos com características dependentes do tempo,
têm-se dois tipos de comportamento, o Tixotrópico e o anti-Tixotrópico. O Tixotrópico caracteriza-se
pela diminuição da viscosidade com o tempo de carregamento, sob tensão de corte ou taxa de corte
constante, seguida da recuperação gradual, quando a tensão de corte ou taxa de corte é removida,
Figura 2.8 (a). O anti-Tixotrópico caracteriza-se por um comportamento inverso, aumento da
viscosidade com o tempo de carregamento, sob tensão de corte ou taxa de corte constante, seguida da
recuperação gradual, quando a tensão de corte ou taxa de corte é removida, Figura 2.8 (b). O
comportamento Tixotrópico apenas ocorre nos materiais “shear-thinning”, enquanto que o
comportamento anti-Tixotrópico só ocorre nos materiais “shear-thickening” [7].
Os comportamentos reológicos Tixotrópico e anti-Tixotrópico são função do tempo de
carregamento e da taxa de corte, Equação (2.4), e portanto, não podem ser avaliados em experiências
onde estas duas variáveis variam simultaneamente [9].
Figura 2.6 – Comportamento reológico generalizado dos materiais do tipo plástico de Bingham (modificado de [6]).
Figura 2.7 – Comportamento dos materiais não-Newtonianos independentes do tempo, em termos da relação entre a taxa de corte e a tensão de corte (modificado de [8]).
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
11
O grupo dos materiais não-Newtonianos viscoelásticos é subdividido em viscoelásticos lineares e
não lineares. No presente texto apenas se abordará o tema da viscoelasticidade linear por estar
directamente relacionado com o material em estudo. Esta será tratada na secção 2.5.2 recorrendo aos
seus modelos reológicos.
O termo viscoelasticidade descreve o comportamento de um material que se enquadra entre os
extremos clássicos da resposta elástica de Hooke e do comportamento viscoso de Newton. Por outras
palavras, a viscoelasticidade significa a existência simultânea de propriedades elásticas e viscosas [7].
Devido à componente elástica, um material viscoelástico recupera parte da deformação quando cessa a
aplicação da tensão a que está submetido e a componente viscosa confere-lhe as características,
descritas em cima, respeitantes aos comportamentos Newtoniano e não-Newtoniano viscoso [8].
O conceito de viscoelasticidade está ainda relacionado com a escala do tempo da experiência e o
tempo natural do material (tempo de relaxação). Deste modo, se a experiência é relativamente lenta, o
material aparenta ser viscoso, enquanto que se a experiência é relativamente rápida, o material
aparenta ser elástico. Em escalas de tempo intermédias a resposta do material é viscoelástica. Assim, é
possível concluir que um determinado material pode comportar-se como um sólido ou líquido,
dependendo da escala de tempo da experiência e que, aplicando uma vasta gama de tensões ao longo
de um intervalo grande de tempo, é possível observar líquidos com propriedades de sólidos e sólidos
com propriedades de líquidos [7].
A escala do tempo, em reologia, é obtida através do parâmetro adimensional definido pelo
Professor Marcus Reiner, designado por número de Deborah, Equação (2.6), onde λ é o tempo
característico do material (tempo de relaxação) e et é o tempo característico da experiência. Para
1eD e 1eD os materiais apresentam um comportamento com características de líquido viscoso
Figura 2.8 – Comportamento dos materiais não-Newtonianos dependentes do tempo, em termos da relação entre a viscosidade e o tempo. (a) Comportamento Tixotrópico; (b) Comportamento anti-Tixotrópico (modificado de [10]).
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
12
e de sólido elástico, respectivamente [7]. Quando os dois tempos são semelhantes, o material apresenta
um comportamento viscoelástico.
ee
Dtλ
= (2.6)
Na Figura 2.9 apresenta-se um esquema que resume os vários comportamentos reológicos.
Figura 2.9 – Esquema resumo dos vários comportamentos reológicos.
Comportamento reológico
Newtonianos
não-Newtonianos
Viscosos
Viscoelásticos
Independentes do tempo
Dependentes do tempo
Com tensão de cedência
Tixotrópico
Anti-Tixotrópico
Shear-thinning
Plástico de Bingham
Shear-thickening
Sem tensão de cedência
Shear-thinning
Shear-thickening
Lineares
Não Lineares
Elástico
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
13
2.4 Comportamento reológico dos betumes
O betume é uma material com um comportamento viscoelástico que depende de variáveis como a
temperatura e o tempo de carregamento, que ao variarem originam diferentes comportamentos. Assim,
às temperaturas de serviço baixas e durante períodos de carga curtos, o betume tem um
comportamento elástico, onde é válida a lei de Hooke. Às temperaturas de serviço intermédias e
elevadas e aumentando o tempo de carga, o betume apresenta um comportamento viscoelástico.
Durante as temperaturas de construção, o betume tem um comportamento viscoso [3, 6]. Porém,
também apenas pela variação da temperatura, o comportamento dos betumes pode variar de
perfeitamente elástico a perfeitamente viscoso. Deste modo, a análise das duas variáveis, betume e
temperatura, não pode ser realizada em separado [1].
A propriedade mais importante no estudo da reologia dos betumes, na gama de temperaturas de
construção, é a viscosidade, já que, para além de qualificar o seu comportamento reológico, é uma
variável importante no processo de fabrico e compactação das misturas betuminosas.
A viscosidade de um betume diminui com o aumento da temperatura, mas esta diminuição difere
entre betumes, Figura 2.10, [6].
A viscosidade dos betumes puros, a temperaturas elevadas, é constante, independente da taxa de
corte que seja aplicada e única para cada temperatura. Designando-se este comportamento reológico
por Newtoniano, Figura 2.3. No caso dos betumes modificados, o comportamento a temperaturas
elevadas é diferente, a viscosidade diminui com a taxa de corte, para cada temperatura, designando-se
este comportamento de não-Newtoniano, do tipo “shear-thinning” ou pseudoplástico, Figura 2.4, [1,
6]. Deste modo, percebe-se que, a taxa de corte adquire uma grande importância na avaliação do
comportamento reológico dos betumes modificados a temperaturas elevadas, comparativamente aos
betumes puros.
Figura 2.10 – Variação da viscosidade com a temperatura. (a) betumes puros; (b) betumes modificados (modificado de [6]).
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
14
O efeito da taxa de corte é dependente da temperatura e da percentagem de agente modificador.
De tal forma que, a maioria dos betumes modificados apresentam menor dependência da taxa de corte
com o aumento da temperatura e maior dependência com o aumento da percentagem de agente
modificador [11]. Consequentemente, o agente modificador influencia a viscosidade do betume
modificado, esta aumenta com a quantidade de agente modificador.
Por outro lado, e de acordo com o estudo feito por Airey & Westwood (2004), citado em [1], não
são só os agentes modificadores que alteram a reologia do betume, mas também a introdução de pós
inorgânicos (fíleres). No estudo indicado, foram medidas as viscosidades de mastiques betuminosos,
mistura de betume, agregado fino e/ou fíler, concluindo-se que, independentemente do tipo betume, o
mastique apresenta sempre um comportamento não-Newtoniano.
2.5 Modelos reológicos
Os modelos reológicos têm como objectivo a representação do comportamento reológico através
de equações constitutivas. A escolha do modelo reológico está revestida de elevada importância, uma
vez que a adequabilidade, ou não, deste, depende das suas limitações, para a correcta representação do
comportamento reológico.
Os modelos reológicos referenciados abaixo apenas descrevem os comportamentos reológicos
Newtoniano, não-Newtoniano viscoso independente do tempo e viscoelástico linear. Estes, por sua vez
representam os comportamentos reológicos do betume, nas diferentes gamas de temperaturas de
serviço intermédias e altas e de construção.
2.5.1 Modelos reológicos de materiais viscosos independentes do tempo
Do ponto de vista energético, e contrariamente a um material elástico, um material viscoso não
tem capacidade de armazenar energia elástica, respondendo instantaneamente às variações da taxa de
corte e não tendo assim qualquer tipo de memória de estados de tensão anteriores [8].
A viscosidade pode ser constante ou variável, conforme o comportamento reológico é
Newtoniano ou não-Newtoniano, respectivamente.
O comportamento reológico Newtoniano possui uma equação constitutiva simples, a lei da
viscosidade de Newton, definida pela Equação (2.1), na qual a única constante é a viscosidade do
material, η [7].
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
15
No comportamento reológico não-Newtonianos, com características independentes do tempo, a
viscosidade é dependente da taxa de corte. Neste caso, a equação constitutiva toma a forma da
Equação (2.7).
( )τ η γ γ= (2.7)
O modelo mais comum para expressar matematicamente a relação entre a viscosidade e a taxa de
corte, de materiais não-Newtonianos do tipo “shear-thinning” é o modelo de Cross. Este modelo
cobre qualquer intervalo de taxa de corte, Figura 2.11, e é dado pela Equação (2.8). Onde 0η e η∞
dizem respeito aos valores assimptóticos da viscosidade na zona de baixas e altas taxas de corte,
respectivamente, também denominadas primeira e segunda zona Newtoniana, K é um parâmetro
constante com a dimensão de tempo e m é uma constante adimensional [7, 9].
( )0
11 mK
η ηη η γ
∞
∞
−=
− +
(2.8)
Simplificando o modelo de Cross, este pode ser decomposto no modelo Newtoniano, quando
0m = , e nos modelos de Sisko e da lei de potência, Figura 2.11. Contudo, os modelos de Sisko e da
lei de potência apresentam limitações, nomeadamente, ao nível do intervalo de taxa de corte que
cobrem de modo eficiente, 1 3 110 a 10 s− − e 3 11 a 10 s− , respectivamente [9].
O modelo da lei de potência surge do modelo de Cross para situações em que 0η η∞ , 1Kγ e
η∞ é pequeno, resultando a Equação (2.9), que com uma simples mudança das variáveis K e m se
obtém a Equação (2.10), ou em termos de tensões de corte a Equação (2.11). Nestas equações k traduz
o índice de viscosidade do material, que tem como unidades Pa·sn, e n é o índice da lei de potência [9].
Valores elevados de k revelam materiais mais viscosos [6]. No caso de n=1 o modelo da lei de
potência descreve o comportamento reológico Newtoniano, se n<1 o comportamento descrito é de
“shear-thinning” e se n>1 o comportamento descrito é de “shear-thickening” [8].
( )0
mKη
ηγ
=
(2.9)
1nkη γ −= (2.10)
Figura 2.11 – Definição dos vários modelos e dos intervalos de taxa de corte que cobrem (modificado de [9]).
Modelo de Cross
Modelo de Sisko
Modelo da Lei de Potência
Taxa de corte, γ (escala logarítmica)
Vis
cosi
dade
,η(e
scal
a log
arítm
ica)
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
16
nkτ γ= (2.11)
O modelo de Sisko decorre também do modelo de Cross e é utilizado para a maioria dos
materiais, que a elevadas taxas de corte, apresentam 0η η∞ , 1Kγ , sendo descrito pela Equação
(2.12), que com uma simples mudança das variáveis K e m se obtém a Equação (2.13), ou em termos
de tensões de corte a Equação (2.14), onde k e n têm o mesmo significado que no modelo da lei de
potência. Este modelo é ideal para modelar materiais cujas viscosidades, na segunda região
Newtoniana, se afastem do modelo da lei de potência [9].
( )0
mKη
η ηγ
∞= +
(2.12)
1nkη η γ −∞= + (2.13)
( )1nkτ η γ γ−∞= + (2.14)
O comportamento reológico não-Newtoniano independente do tempo com tensão de cedência, do
tipo plástico de Bingham, resulta do modelo de Sisko, Equação (2.12), para 1m = e multiplicado pela
taxa de corte, obtendo-se a Equação (2.15), na qual 0y Kτ η= [7, 9].
yτ τ η γ∞= + (2.15)
2.5.2 Modelos reológicos de materiais não-Newtonianos viscoelásticos lineares
A forma mais simples de compreender a viscoelasticidade linear é utilizando modelos mecânicos
unidimensionais simples. Estes modelos combinam elementos lineares elásticos e lineares viscosos. A
mola representa a resposta linear elástica, e obedece à lei de Hooke, ao passo que, o amortecedor
representa a resposta linear viscosa, e obedece à lei de Newton. Os modelos viscoelásticos de Maxwell
e de Kelvin são os mais simples. O primeiro é composto por uma mola e um amortecedor, dispostos
em série, Figura 2.12 (a). As equações constitutivas da mola e do amortecedor são descritas pela
Equação (2.16) e Equação (2.17), respectivamente [7, 9].
eGτ γ= (2.16)
vτ ηγ= (2.17)
Após a diferenciação da Equação (2.16), e aplicando a lei constitutiva do modelo, em que a taxa
de corte total é a soma da taxa de corte da componente elástica e viscosa, Equação (2.18), obtém-se a
Equação (2.19) que descreve o comportamento de um material viscoelástico de Maxwell, em que o
termo Gη tem dimensões de tempo, e designa-se por tempo de relaxação [7].
e vγ γ γ= + (2.18)
G Gτ τ ηγ γη τ τ
η= + ⇒ = +
(2.19)
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
17
Por sua vez, no modelo de Kelvin a mola e o amortecedor estão dispostos em paralelo, Figura
2.12 (b), neste a lei constitutiva do modelo é ao nível das tensões, a tensão total é a soma da tensão da
componente elástica e viscosa, como mostra a Equação (2.20). A partir desta, obtém-se a Equação
(2.21) que descreve o comportamento de um material viscoelástico de Kelvin, em que o termo Gη
tem dimensões de tempo, e designa-se por tempo de retardação [7].
e vτ τ τ= + (2.20)
e v e vG GGητ γ ηγ τ γ γ= + ⇒ = + (2.21)
Modelos mais complexos que estes podem ser obtidos pela introdução de mais elementos simples
em paralelo ou em série. Como exemplo, tem-se o modelo de Burgers, que é formado pela associação
em série dos modelos de Kelvin e de Maxwell, Figura 2.12 (c) [7, 9].
2.6 Equipamentos de medição das propriedades reológicas do betume
De modo a determinar a viscosidade e a viscoelasticidade dos materiais, em particular do betume,
recorre-se a viscosímetros e reómetros, respectivamente. Pelo facto do comportamento reológico do
betume variar com a temperatura, este é medido, em diferentes gamas de temperaturas, por
equipamentos distintos. Não existindo um único instrumento capaz de avaliar as suas propriedades
reológicas em todas as gamas de temperaturas [6].
Na Figura 2.13, apresenta-se um esquema dos vários instrumentos, indicados no sistema
Superpave, para a medição das propriedades reológicas do betume, às diferentes temperaturas de
serviço e construção.
Figura 2.12 – Modelos mecânicos unidimensionais simples. (a) Modelo de Maxwell; (b) Modelo de Kelvin; (c) Modelo de Burgers [9].
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
18
O reómetro de flexão de viga e o ensaio de tracção directa, em terminologia inglesa bending beam
rheometer (BBR) e direct tension testing (DTT) respectivamente, medem as propriedades reológicas
do betume às temperaturas de serviço baixas, às quais este se comporta como um material elástico,
Figura 2.13 (a). O reómetro de flexão de viga avalia a rigidez do betume pela medição da deformação,
a meio vão, de uma viga de betume, sob carregamento e temperatura constantes. O ensaio de tracção
directa avalia a ductilidade do betume através da sua capacidade de alongamento antes da ruptura [12].
O reómetro de corte dinâmico, em terminologia inglesa dynamic shear rheometer (DSR), é
utilizado para determinar as propriedades reológicas do betume às temperaturas de serviço intermédias
e elevadas, pois tem em conta o tempo de carregamento e a temperatura, Figura 2.13 (b) e
Figura 2.13 (c). A estas temperaturas o betume comporta-se como um material viscoelástico,
utilizando-se o reómetro de corte dinâmico para caracterizar o seu comportamento viscoso e elástico.
No DSR o betume é “ensanduichado” entre duas placas paralelas, uma inferior, fixa e com um sistema
de controlo de temperatura e outra superior que oscila, pela aplicação de um binário, do ponto A para
o B e de seguida no sentido oposto, até ao ponto C, passando novamente ao ponto A, representando
assim um ciclo, Figura 2.14. A frequência do ciclo, de acordo com o sistema Superpave, é 10 rad/s .
Deste procedimento medem-se o ângulo de fase, δ , e o módulo de corte complexo, *G [3, 12].
Existem dois tipos de DSR, o de tensão controlada, em que o binário a aplicar na placa superior é
fixo, resultando diferentes deformações entre os ciclos, e o de deformação controlada, no qual a placa
superior se move entre as extremidades de amplitude na frequência especificada, e o binário
necessário para manter esta frequência de oscilação é medido [3, 12].
Figura 2.13 – Equipamentos de medição das propriedades reológicas do betume, às diferentes temperaturas de serviço e construção (modificado de [4]).
(a) (b) (c) (d)
Temperatura do pavimento [ºC]
Deformações permanentes
Fendilhamento por fadiga
Fendilhamento por retracção térmica
Trabalhabilidade (fabrico & compactação)
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
19
O módulo de corte complexo ( )*G é separado em dois componentes, o módulo de dissipação,
''G , relacionado com a componente viscosa e o módulo de armazenamento, 'G , relacionado com a
componente elástica. Ambos relacionam-se através da Equação (2.22). O ângulo de fase, δ , relaciona
os módulos de dissipação e de armazenamento, Figura 2.15, e traduz a quantidade relativa de
deformação recuperável e não recuperável. O ângulo de fase também pode ser compreendido como o
desfasamento entre a tensão de corte aplicada e a deformação de corte resultante. Quanto maior o
ângulo de fase maior a componente viscosa do betume. Assim, se 90ºδ = o material é perfeitamente
viscoso e se 0ºδ = o material é perfeitamente elástico. No caso dos betumes, como são materiais
viscoelásticos, o ângulo de fase está entre 0º e 90º , dependendo do tipo de betume, temperatura e
frequência de oscilação da placa superior [3, 12].
( ) ( )2 2* '' 'G G G= + (2.22)
O viscosímetro rotacional, em terminologia inglesa rotational viscometer (RV), é utilizado na
medição das propriedades reológicas do betume às temperaturas de construção (temperaturas de
fabrico e compactação), Figura 2.13 (d). Por ser o instrumento de medição utilizado neste estudo será
objecto de um maior detalhe.
Figura 2.14 – Esquema do ensaio com o DSR (modificado de [3]).
Figura 2.15 – Relação entre *G , 'G , ''G e δ (modificado de [3]).
Comportamento viscoelástico
G’’ = Comportamento viscoso G’ = Comportamento elástico
Placa de base
Spindle
Tempo
Betume
Tensão ou deformação oscilatória
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
20
Os viscosímetros rotacionais têm diversas vantagens que os tornam atraentes para o estudo das
propriedades reológicas dos materiais Newtonianos e não-Newtonainos viscosos. Tais como, a
medição em condições estáveis, múltiplas medições com a mesma amostra a diferentes taxas de corte,
medição contínua das propriedades dos materiais que possam variar com a temperatura e pequena, ou
nenhuma variação da taxa de corte dentro da amostra durante a medição [13].
O viscosímetro rotacional utilizado neste estudo foi o Brookfield DV-II + Pro, com um
dispositivo de controlo de temperatura, Thermosel, Figura 2.16. Este viscosímetro mede a viscosidade
dinâmica e baseia-se na formulação teórica descrita no Quadro 2.1, que depende das características
geométricas das hastes, spindles em terminologia anglo-saxónica, e da câmara de amostra, da
velocidade de rotação e da percentagem do esforço da mola do viscosímetro. O dispositivo Thermosel
consiste numa câmara que controla a temperatura da amostra, funcionando com o objectivo de medir
viscosidades de materiais, cujas propriedades variam em função da temperatura.
Quadro 2.1 – Formulação teórica inerente ao cálculo da viscosidade com o viscosímetro de Brookfield DV-II + Pro [10].
Taxa de corte [s-1] Tensão de corte [dynes/cm2] Viscosidade dinâmica [Poise]
2c
2 2c s
2 RR R
γ ω ×
= × −
2 rpm60πω = ×
2s
M2 R L
τπ
=× ×
Binário da mola calibradaM %100
= ×
τηγ
=
Rc – raio da câmara de amostra [mm]; Rs – raio do spindle [mm]; L – comprimento efectivo do spindle [mm]; M – binário medido no equipamento [dynes∙cm]; ω – velocidade angular; % - percentagem do esforço da mola; Binário da mola calibrada, depende do modelo do viscosímetro, para o viscosímetro de Brookfield DV-II + Pro é 7187 dynes∙cm.
Figura 2.16 – Equipamentos utilizados na determinação da viscosidade dinâmica. Viscosímetro de Brookfield (à esquerda), câmara de amostra (ao meio), veio e spindles utilizados (à direita) (Laboratório NIDIN).
Veio
CAPÍTULO 2. REOLOGIA
21
O viscosímetro rotacional utilizado funciona sobre o princípio da medição do binário necessário
para rodar um elemento sólido (spindle) imerso num meio viscoso, a uma velocidade pré-definida. A
medição do binário resulta da percentagem de esforço que a mola calibrada realiza, para que o spindle
rode à velocidade pré-definida. Pela combinação do mesmo, ou diferentes spindles e várias
velocidades é possível determinar a viscosidade a diferentes taxas de corte [10].
Durante a medição do binário, com um determinado spindle e a uma determinada velocidade
(rpm), o viscosímetro de Brookfield DV-II + Pro calcula os valores da taxa de corte, da tensão de
corte e da viscosidade através da Equação (2.23), Equação (2.24) e Equação (2.25), respectivamente.
Estas equações resultam da simplificação da formulação teórica, Quadro 2.1, onde as constantes SRC e
SMC dependem das características geométricas do spindle e da câmara de amostra e TK do modelo do
viscosímetro. SRC representa a constante da taxa de corte, SMC a constante multiplicadora do spindle
e TK a constante do binário da mola do viscosímetro. No Quadro 2.2, apresentam-se os valores destas
constantes, no Quadro 2.3 e Quadro 2.4 apresentam-se as características geométricas dos spindles e
das câmaras de amostra, para os spindles e viscosímetro utilizados neste estudo [14]. 1rpm sSRCγ −= × (2.23)
2Binário Dynes/cmTK SMC SRCτ = × × × (2.24)
( ) [ ]100 rpm Binário cPTK SMCη = × × × (2.25)
Quadro 2.2 – Valor das constantes para os spindles e viscosímetro utilizados no estudo [14].
Spindles SRC SMC TK1 21 0,93 5 1 27 0,34 25
Quadro 2.3 – Características geométricas dos spindles utilizados no estudo [10].
Spindles Diâmetro [mm]
Comprimento lateral [mm]
Comprimento efectivo [mm]
21 16,76 31,24 35,15 27 11,76 33,02 39,29
Quadro 2.4 – Características geométricas das câmaras de amostra utilizadas no Thermosel [10].
Diâmetro [mm]
Comprimento [mm]
19,05 77,77
1 Valor para o modelo do viscosímetro Brookfield DV-II + Pro.
23
Equation Chapter (Next) Section 1
Capítulo 3
3 Temperaturas de fabrico e compactação: Estado da arte
3.1 Introdução
Neste capítulo descrevem-se algumas considerações sobre misturas betuminosas. Aborda-se a
importância da temperatura nos processos de fabrico e compactação e apresentam-se diversas
metodologias de determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas
com betumes puros e modificados.
Os diversos tipos de misturas betuminosas podem ser classificados de acordo com as suas
temperaturas de fabrico, distinguindo-se quatro tipos: misturas betuminosas a frio, semi-temperadas,
temperadas e quentes, Figura 3.1. Nesta figura observa-se também a quantidade de energia necessária
para produzir cada tipo de mistura. As misturas betuminosas a frio são fabricadas sem aquecimento
dos materiais e o ligante utilizado é a emulsão betuminosa ou o betume espuma. As misturas semi-
temperadas são fabricadas a temperaturas inferiores à ebulição da água, entre 70°C e 100°C, e
requerem o aquecimento dos agregados. As misturas temperadas são fabricadas a temperaturas entre
os 100°C e os 140°C. Por último, as misturas a quente são normalmente produzidas a temperaturas
entre os 120°C e os 190°C, dependendo do tipo de betume utilizado. De salientar ainda que, as
misturas betuminosas semi-temperadas e temperadas resultam da aplicação de técnicas que visam
diminuir a temperatura e a energia de fabrico em relação às misturas betuminosas a quente, mantendo
as mesmas propriedades e desempenho. Contudo, estas técnicas ainda se encontram em
desenvolvimento [15].
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
24
As misturas betuminosas a quente são aquelas que necessitam de maiores temperaturas de
fabrico, tornando-se este um factor importante na sua produção. A importância de discutir
temperaturas de fabrico e compactação deve-se à sua repercussão a nível económico, social, ambiental
e na qualidade dos processos de fabrico e compactação. Repare-se que, ao reduzir as temperaturas de
fabrico e compactação diminui-se a quantidade de energia necessária para produzir as misturas
betuminosas, e por consequência os custos de produção, as emissões de gases poluentes e
melhoram-se as condições de trabalho dos operários [15]. Contudo, se esta redução não for
devidamente prevista pode trazer problemas ao nível da qualidade de fabrico e compactação das
misturas betuminosas, dado que a temperatura altera a viscosidade do betume. Assim, as temperaturas
de fabrico e compactação devem ser estudadas de modo a garantirem a melhor qualidade dos
processos de fabrico e compactação, com as menores temperaturas.
No processo de fabrico de misturas betuminosas, habitualmente numa central descontínua, os
agregados são em primeiro lugar, aquecidos e secos. De seguida, o betume à temperatura de fabrico
envolve os agregados no misturador [2]. Nesta fase exige-se que o betume envolva os agregados
adequadamente. Para que tal aconteça, a temperatura do betume não deve ser demasiado alta, o que
implica ter uma viscosidade baixa, que origine o escoamento do betume após o envolvimento dos
agregados. Por outro lado, a temperatura também não deve ser demasiado baixa, traduzindo-se numa
viscosidade alta, o que resulta num envolvimento deficitário dos agregados [3].
Após o processo de fabrico, a mistura betuminosa é espalhada e compactada a uma dada
temperatura, temperatura de compactação, com o objectivo de alcançar o volume de vazios definido
Figura 3.1 – Classificação das misturas betuminosas por intervalos de temperaturas (modificado de [15]).
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
25
no projecto [6]. Esta temperatura é importante nas operações de compactação pois influencia a
quantidade óptima, a absorção e o grau de envelhecimento do betume, tendo ainda efeitos sobre a
estrutura dos agregados, a trabalhabilidade e a baridade da mistura compactada, interferindo assim, no
desempenho da mistura betuminosa [16].
Nesta fase, a temperatura de compactação deve ser tal, que permita ao betume actuar como
lubrificante, de forma a facilitar o movimento das partículas de agregado no sentido de formarem uma
estrutura compacta, resistente e durável, e ao mesmo tempo, dotar a mistura betuminosa da coesão
necessária. A coesão entre as partículas depende da espessura do filme de betume que as envolve, que
é função da quantidade e da viscosidade do betume. Por sua vez, a viscosidade do betume depende do
tipo de betume e da temperatura de fabrico [1]. A resistência a conferir à mistura betuminosa deverá
ser a necessária para resistir, numa primeira instância, às operações de compactação e posteriormente
às condições de serviço.
Durante a compactação, se a temperatura for muito elevada, viscosidade baixa, o betume é
demasiado fluido e a mistura betuminosa não possui coesão, logo não consegue resistir aos esforços
induzidos pelos cilindros, originando compactações e descompactações sucessivas [1]. Por outro lado,
temperaturas de compactação baixas, viscosidade alta, reduzem significativamente a trabalhabilidade
da mistura betuminosa pelo aumento da resistência ao movimento dos agregados, tornando
extremamente difícil o processo de compactação [1, 3, 6]. Assim, como a viscosidade varia com a
temperatura, a temperatura de compactação óptima é a que origina uma menor resistência ao corte das
partículas, tendo em conta a capacidade da mistura betuminosa em resistir às cargas dos cilindros, sem
deformações elevadas [1].
3.2 Metodologias de determinação das temperaturas de fabrico e de compactação
Pelo exposto no subcapítulo 3.1, a temperatura adquire uma elevada importância nos processos de
fabrico e compactação de misturas betuminosas. Uma vez que, esta está intimamente relacionada com
a viscosidade do betume, que consequentemente, vai influenciar a qualidade do revestimento dos
agregados, a trabalhabilidade e a baridade final, reflectindo-se no desempenho final da mistura
betuminosa. Assim, a determinação destas temperaturas faz-se através de intervalos de viscosidade,
definidos com o objectivo de alcançarem as características óptimas da mistura betuminosa.
Inicialmente, os métodos para determinar os intervalos de temperaturas de fabrico e compactação
com recurso a intervalos de viscosidade foram desenvolvidos para os betumes puros, que era o tipo de
betume existente. Para estes betumes, que têm um comportamento Newtoniano a temperaturas
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
26
elevadas, os resultados destes intervalos de temperaturas são satisfatórios. Exemplos destes métodos
são o Superpave e o Shell, que são descritos de seguida. Estes métodos têm diferentes condições de
aplicação, o método Superpave é, actualmente, o método de referência na determinação das
temperaturas de fabrico e compactação em laboratório no Estados Unidos da América, enquanto que o
método da Shell é aplicado em obra.
Com a introdução e a crescente utilização dos betumes modificados, que apresentam um
comportamento não-Newtoniano, do tipo “shear-thinning” a temperaturas elevadas, verificou-se que a
aplicação do método Superpave não produz resultados satisfatórios na determinação dos intervalos de
temperaturas de fabrico e compactação. É mesmo desaconselhada a sua utilização em betumes
modificados, uma vez que, do seu uso resultam temperaturas demasiado elevadas, acima de 180°C,
pelo facto dos betumes modificados terem elevadas viscosidades, provocando desde um
envelhecimento excessivo do betume até à sua degradação e libertação de fumos tóxicos [6, 16, 17].
De acordo com os mesmos autores, menores temperaturas de fabrico e compactação podem ser
utilizadas comparativamente às que resultam do método Superpave, sem comprometer a qualidade do
processo de fabrico e compactação.
O facto das temperaturas óptimas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com
betumes modificados não serem conhecidas faz com que as administrações rodoviárias, nos seus
cadernos de encargos, confiem nos intervalos de temperaturas recomendados pelos fabricantes, mesmo
sabendo que estes intervalos são baseados em estimativas não confirmadas, a não ser que o betume
modificado tenha uma extensa utilização [16].
De modo a colmatar as elevadas temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas
com betumes modificados, diversos autores têm desenvolvido novas metodologias, com o intuito de
obterem temperaturas mais aceitáveis, sem comprometer a qualidade da mistura betuminosa. Estas
novas metodologias diferem das desenvolvidas para os betumes puros, por darem maior importância à
variável taxa de corte, tentando estimar a taxa de corte que ocorre durante o processo de compactação,
e posteriormente, determinar a viscosidade a essa taxa de corte. Exemplos destas recentes
metodologias são os métodos da viscosidade a uma taxa de corte elevada, a uma taxa de corte zero
(baixa) e o fluxo de corte constante. Estes métodos são tipicamente laboratoriais e a descrição
pormenorizada de cada um deles é apresentada em seguida.
3.2.1 Método Superpave
Desde 1962 que o Asphalt Institute recomenda a determinação das temperaturas de fabrico e
compactação com base em intervalos de viscosidade. Em 1974, a mesma instituição, no manual Mix
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
27
Design Methods (MS-2), recomenda os intervalos de temperaturas de fabrico e compactação que
correspondam a uma viscosidade cinemática de 170±20 cSt e 280±30 cSt, respectivamente, quando a
formulação da mistura recorre ao projecto Marshall. Vinte anos mais tarde, e agora de acordo com o
projecto de formulação Superpave (SUperior PERforming asphalt PAVEments), os intervalos
recomendados pelo Asphalt Institute mantêm-se, à excepção das unidades, que agora surgem no
Sistema Internacional, sendo representativas da viscosidade dinâmica [6, 18]. Assim, e de acordo com
[12], os intervalos de viscosidade dinâmica recomendados para fabrico e compactação são 0,17±0,02
Pa·s e 0,28±0,03 Pa·s, respectivamente.
O processo corrente de cálculo dos intervalos de temperaturas de fabrico e compactação, de
acordo com o Superpave, implica a determinação da viscosidade, com recurso ao viscosímetro
rotacional, à taxa de corte de 6,8 s-1 e às temperaturas de 135°C e 165°C. Estes pontos, bem como os
intervalos de viscosidade de fabrico e compactação, são representados no gráfico que relaciona a
viscosidade dinâmica e a temperatura, Figura 3.2. Os pontos são unidos por uma linha recta,
facilitando assim a intercessão com os intervalos de viscosidade e a determinação dos respectivos
intervalos de temperaturas de fabrico e compactação [6, 18].
Segundo [11], os intervalos de viscosidade de fabrico e compactação, adoptados pelo Asphalt
Institute, são utilizados desde sempre, não havendo uma justificação para o seu uso nem para os níveis
de viscosidade tão baixos.
Este é um método que actualmente serve de referência na determinação de temperaturas de
fabrico e compactação, restringindo-se apenas à aplicação laboratorial, não devendo os seus resultados
ser transpostos directamente para condições de obra, uma vez que as temperaturas em obra dependem
de inúmeros factores, nomeadamente as de compactação.
Figura 3.2 – Gráfico viscosidade dinâmica – temperatura (modificado de [12]).
0,150,19
0,250,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
28
3.2.2 Método da Shell
Este é um método direccionado para obra. De acordo com [3], a temperatura adequada para o
processo de fabrico é a que corresponde a uma viscosidade de aproximadamente 0,20 Pa·s, muito
semelhante à viscosidade recomendada no método Superpave (método laboratorial). Para a
compactação, a mesma fonte, aconselha um intervalo de temperaturas que dê origem a viscosidades
entre 2,0 Pa·s e 20 Pa·s. A justificação para esta diferença e amplitude de intervalo, relativamente ao
método Superpave, está no facto deste se tratar de um método de obra, onde a temperatura de
compactação é afectada por inúmeros factores, nomeadamente, condições atmosféricas, distância a
percorrer, vento, tipo de compactação, espessura da camada, entre outros.
Os intervalos de viscosidade estão representados na Figura 3.3, diagrama BTDC – Bitumen Test
Data Chart, desenvolvido por Heukelom e relaciona, entre outros, a viscosidade e a temperatura.
Nesta figura encontram-se também indicados os problemas que atingem a mistura betuminosa quando
é fabricada e compactada fora dos limites fixados.
Figura 3.3 – Diagrama BTDC: viscosidades de fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes puros [2].
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
29
3.2.3 Viscosidade a uma taxa de corte elevada
Esta metodologia de determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas
betuminosas com betumes modificados resulta do estudo elaborado por Yetkin Yildirim e
colaboradores [6, 19, 20].
Este método assenta na ideia de que, para determinar as temperaturas de fabrico e compactação
de uma mistura betuminosa com betumes modificados é necessário saber qual a taxa de corte a que o
betume é submetido durante a compactação. Para tal, este método admite a hipótese de que, se todos
os factores que influenciam a baridade de uma mistura betuminosa (granulometria do agregado,
viscosidade do betume e o tipo de compactador) são mantidos ao longo do processo de compactação
no compactador giratório, então quaisquer dois provetes compactados nas mesmas condições têm a
mesma baridade. Assim, quando quaisquer dois provetes têm a mesma baridade, têm a mesma
viscosidade.
Neste estudo, as misturas betuminosas foram preparadas com quatro betumes diferentes, dois não
modificados e dois modificados, e compactadas, no compactador giratório, a temperaturas
relativamente baixas (entre 50°C e 95°C), para amplificar o efeito da temperatura sobre a baridade. A
relação entre a baridade e a temperatura de compactação foi estimada para as misturas com betume
não modificado e modificado. Seleccionando-se um valor de baridade, normalmente à temperatura
mais alta comum às duas misturas, resultam duas temperaturas de compactação, que foram utilizadas
para medir a viscosidade dos respectivos betumes, não modificado e modificado, a diferentes taxas de
corte. A estas temperaturas de compactação, sabe-se, pela hipótese admitida, que ambas as misturas
têm a mesma viscosidade. A taxa de corte a que o betume é submetido durante o processo de
compactação, no compactador giratório, é aquela que resulta intersecção da extrapolação das
viscosidades do betume, não modificado e modificado, às duas temperaturas de compactação, neste
ponto as viscosidades são iguais. A taxa de corte média, das misturas analisadas, a que o betume é
submetido durante a compactação no compactador giratório, é aproximadamente 500 s-1.
De modo a perceber o erro cometido, ao extrapolar os valores de viscosidade à taxa de corte de
500 s-1, os autores estudaram o valor do erro padrão das extrapolações e chegaram à conclusão que os
valores extrapolados podem ser utilizados no cálculo das temperaturas de fabrico e compactação de
misturas betuminosas com betumes modificados, uma vez que o valor médio do erro padrão é cerca de
53 s-1, o que representa um valor relativamente pequeno tendo em conta o valor de 500 s-1.
Para determinar as temperaturas de fabrico e compactação à nova taxa de corte (500 s-1), é
necessário estimar a relação entre a viscosidade e a taxa de corte, dentro dos limites praticáveis do
viscosímetro rotacional de Brookfield, a 135°C e 165°C, e de seguida, através do modelo da lei de
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
30
potência, extrapolar o valor da viscosidade para a taxa de corte de 500 s-1. Estes valores, bem como os
respectivos intervalos de viscosidade, são representados no gráfico que relaciona a viscosidade
dinâmica e a temperatura, Figura 3.2. Posteriormente, os pontos devem ser unidos por uma linha recta,
que intersecta os intervalos de viscosidade, facilitando a determinação dos intervalos de temperaturas
de fabrico e compactação.
A partir do procedimento descrito em cima, resultam duas abordagens, que diferem apenas na
definição do critério do intervalo de viscosidade de fabrico e compactação. Assim, neste trabalho
designa-se por “original” a variante deste método que adopta os intervalos de viscosidade de fabrico e
compactação de 0,17±0,02 Pa·s e 0,28±0,03 Pa·s, respectivamente. E por “evolução” a alteração a este
método que adopta os intervalos de viscosidade de fabrico e compactação de 0,275±0,03 Pa·s e
0,550±0,06 Pa·s, respectivamente. Estes novos intervalos resultam da medição da viscosidade de 50
betumes modificados, de 14 produtores diferentes, às temperaturas especificadas pelo Texas
Department of Transportation. Estas temperaturas foram estabelecidas através de ensaios empíricos e
valores atribuídos arbitrariamente, não tendo deste modo, a capacidade de alcançar temperaturas
equiviscosas. Contudo, a estas temperaturas o revestimento das partículas é eficaz, bem como a
compactação. O critério de selecção destes novos intervalos tem por base a média do intervalo de
viscosidade mais frequente e, no caso do intervalo de viscosidade de compactação acresce o facto
deste se dever manter dentro do limite de duas vezes o intervalo de fabrico.
As principais conclusões a retirar desta abordagem são que a taxa de corte tem um efeito
significativo na medição da viscosidade dos betumes modificados e que da sua utilização na
determinação das temperaturas de fabrico e compactação resultam temperaturas inferiores às obtidas
pela metodologia Superpave em 10°C a 40°C. Contudo, este método foi criticado por utilizar
temperaturas de compactação muito baixas, e de seguida utilizá-las para medir e extrapolar as
viscosidades, até encontrar a taxa de corte onde a viscosidade do betume não modificado e modificado
são iguais. Isto porque às temperaturas elevadas, tipicamente utilizadas em laboratório, os betumes
apresentam um comportamento menos dependente da taxa de corte e portanto as extrapolações da
viscosidade são diferentes.
3.2.4 Viscosidade à taxa de corte zero (baixa)
Este método de determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas
betuminosas com betumes modificados resulta do estudo desenvolvido por Hussain Bahia e
colaboradores [11, 21].
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
31
Após estudarem a relação entre a viscosidade e o volume de vazios, a diferentes temperaturas, os
autores concluíram que a viscosidade do betume a uma taxa de corte baixa, tem maior influência no
processo de compactação de misturas betuminosas com betumes modificados, que a viscosidade a uma
taxa de corte elevada. Assim, este método baseia-se na hipótese da viscosidade a uma taxa de corte
baixa conduzir a um relação única, independentemente do tipo de betume, entre esta e o volume de
vazios da mistura betuminosa, para um dado esforço de compactação. Por outras palavras, o método
explora a influência que a viscosidade tem na compactação da mistura betuminosa, uma vez que esta
faz variar o volume de vazios que está intimamente relacionado com a compactação, através da
baridade que a mistura betuminosa adquire durante o processo de compactação.
Com o intuito de testar a hipótese que apoia este método os autores realizaram ensaios, para
correlacionar o volume de vazios com os valores de viscosidade estimados a diferentes taxas de corte.
Chegando à conclusão que os valores de correlação melhoram continuamente com a diminuição da
taxa de corte a que a viscosidade é medida, logo a taxa de corte óptima, a que a viscosidade deve ser
medida, é a taxa de corte zero. Por outro lado, determinaram também a taxa de corte no compactador
giratório e concluíram que esta, para a maior parte do número total de rotações, é inferior a 0,01 s-1,
apoiando assim a ideia de utilizar a viscosidade a taxas de corte baixas, para determinar a temperatura
de compactação.
Deste modo, foi necessário encontrar um valor de viscosidade, à taxa de corte zero (0,000s-1), que
conduza a uma compactação eficaz. Para tal, definiram que as temperaturas de fabrico e compactação
não devem exceder 160°C e 150°C, respectivamente. Com base nos dados recolhidos no estudo,
concluíram que para uma viscosidade de compactação de 6,0 Pa·s são alcançadas temperaturas
próximas do valor alvo, 150°C, e usando uma viscosidade de fabrico de 3,0 Pa·s, que é metade da
viscosidade de compactação, verificaram que as temperaturas de fabrico não ultrapassam os 165°C.
Estes valores de viscosidades definem, neste trabalho, a variante do método designada por “original”.
Com a intenção de simplificar o método original, os autores estudaram com sucesso, a
possibilidade de medir a viscosidade à taxa de corte recomendada no sistema Superpave, 6,8 s-1, e
obter temperaturas de fabrico e compactação muito semelhantes às determinadas quando a viscosidade
é medida à taxa de corte zero. Para tal, novos intervalos de viscosidade foram definidos em 0,75±0,05
Pa·s para fabrico e 1,4±0,10 Pa·s para compactação. De acordo com o estudo de [22], o intervalo de
viscosidade de compactação deve ser ligeiramente inferior, na ordem dos 1,1±0,2 Pa·s. Esta derivação
do método original designa-se, neste trabalho, por “simplificação”.
Segundo os mesmos autores, as temperaturas de fabrico e compactação determinadas à
viscosidade de 3,0 Pa·s e 6,0 Pa·s, respectivamente, mantêm-se praticamente inalteradas, quando
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
32
medidas num intervalo compreendido entre a taxa de corte zero (0,000 s-1) e a taxa de corte a 0,001 s-1.
Para as viscosidades medidas à taxa de corte 0,001 s-1, os critérios de viscosidade, para determinar as
temperaturas de fabrico e compactação, estão fixados em 3,0±0,3 Pa·s para fabrico e 6,0±0,6 Pa·s para
compactação, apelidando-se esta vertente do método original de viscosidade a uma taxa de corte baixa.
De acordo com [20], a viscosidade deve ser medida a 120°C, 135°C e 165°C. A viscosidade às
taxas de corte envolvidas na maioria das vertentes deste método, não é medida pelo viscosímetro
rotacional de Brookfield, como tal tem de ser estimada através do modelo de Cross, ver 2.5.1, a partir
de dados recolhidos por este. Estes valores de viscosidade, bem como os respectivos critérios de
viscosidade, são representados no gráfico que relaciona a viscosidade dinâmica e a temperatura,
Figura 3.2. Posteriormente, os pontos devem ser unidos por uma linha recta, que intersecta os critérios
de viscosidade, facilitando a determinação dos intervalos de temperaturas de fabrico e compactação.
Através da utilização desta metodologia, obtêm-se temperaturas de fabrico e compactação
satisfatórias, inferiores a 165°C, apresentando ainda bons resultados ao nível do revestimento dos
agregados e atingindo um volume de vazios dentro dos limites alvo 4±1%. Consegue-se assim,
alcançar a compactação desejável, sem que haja degradação térmica do betume devido a temperaturas
excessivas. Contudo e de acordo com [20], apesar de se recomendar a utilização deste método para a
determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes
modificados, adverte-se que do mesmo método resultam temperaturas de fabrico e compactação muito
baixas para alguns betumes modificados.
3.2.5 Fluxo de corte constante
A determinação das temperaturas de fabrico e compactação de acordo com o conceito de fluxo de
corte constante é da autoria de G. Reinke, vindo descrito em [20].
Este método usa o reómetro de corte dinâmico (DSR), para medir a viscosidade do betume às
temperaturas de 76°C, 82°C e 88°C, durante um intervalo de tensão de corte de 0 a 500 Pa. A esta
tensão de corte a viscosidade do betume modificado é constante. As viscosidades à tensão de corte de
500 Pa e às temperaturas de 76°C, 82°C e 88°C, são representadas no gráfico que relaciona a
viscosidade dinâmica e a temperatura, Figura 3.2. Os três pontos são unidos por uma linha recta, que
intersecta os respectivos intervalos de viscosidade recomendados, facilitando a determinação dos
intervalos de temperaturas de fabrico e compactação. Os intervalos de viscosidade de fabrico e
compactação definidos neste método são 0,17±0,02 Pa·s e 0,35±0,03 Pa·s, respectivamente.
De acordo com o autor do método, deste resultam, para os poucos betumes modificados com
polímeros testados, intervalos de temperaturas de fabrico e compactação satisfatórios.
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
33
Este é um método de simples execução, contudo nem todos os betumes modificados atingem o
estado de tensão de corte constante perto dos 500 Pa, para além de necessitar a extrapolação da
viscosidade para temperaturas elevadas.
3.3 Resumo
A partir dos elementos apresentados, elaboraram-se o Quadro 3.1, Quadro 3.2 e Quadro 3.3 que
resumem os métodos de determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas
betuminosas para betumes puros e modificados. No Quadro 3.1 sintetizam-se as condições de
aplicação dos métodos utilizados na determinação das temperaturas de fabrico e compactação para os
betumes puros, o método Superpave de aplicação laboratorial e o método da Shell utilizado em obra.
No Quadro 3.2 e Quadro 3.3 encontram-se sintetizadas as condições de aplicação dos métodos
utilizados na determinação das temperaturas de fabrico e compactação para betumes modificados.
Estes métodos são utilizados apenas em âmbito laboratorial, verificando-se que entre eles varia a taxa
de corte a que a viscosidade é determinada e/ou o intervalo de viscosidade, obtendo-se deste modo
diferentes temperaturas de fabrico e compactação.
Quadro 3.1 – Métodos de determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes puros.
Método Superpave Shell Temperatura [°C] 135 e 165
Taxas de Corte [s-1] 6,8 Intervalo de viscosidade
[Pa·s]
Fabrico 0,17±0,02 0,20
Compactação 0,28±0,03 2,0 a 20
Quadro 3.2 – Métodos de determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes modificados.
Método Viscosidade a uma taxa de
corte elevada Viscosidade à taxa de corte
zero Viscosidade a uma taxa de corte baixa Original Evolução Original Simplificação
Temperatura [°C] 135 e 165 120, 135 e 165
Taxas de Corte [s-1] 500 500 0,000 6,8 0,001
Intervalo de viscosidade
[Pa·s]
Fabrico 0,17±0,02 0,275±0,03 3,0 0,750±0,05 3,0±0,3
Compactação 0,28±0,03 0,550±0,06 6,0 1,40±0,10 ou 1,10±0,20 6,0±0,6
CAPÍTULO 3. TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO: ESTADO DA ARTE
34
Quadro 3.3 – Métodos de determinação das temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes modificados (continuação).
Método Fluxo de corte constante
Temperatura [°C] 76, 82 e 88
Tensão de Corte [Pa] 500 Intervalo de viscosidade
[Pa·s]
Fabrico 0,17±0,02
Compactação 0,35±0,03
35
Equation Chapter (Next) Section 1
Capítulo 4
4 Metodologia experimental
4.1 Introdução
Todo o estudo experimental teve a colaboração do laboratório do Núcleo de Investigação
Desenvolvimento e Inovação (NIDIN), pertencente à empresa Probigalp Ligantes Betuminosos S.A.,
que disponibilizou os materiais necessários e as suas instalações para a realização de todos os ensaios
aos betumes estudados.
No subcapítulo 4.2 apresentam-se os betumes puros utilizados, os seus produtores, as suas origens
e a sua gama de penetração. Descreve-se o processo realizado na modificação dos betumes puros,
enunciam-se as diferentes percentagens de polímero SBS utilizadas no estudo e caracterizam-se os
agentes modificador e estabilizador.
O subcapítulo 4.3 aborda todos os ensaios de especificação realizados na caracterização dos
betumes puros e modificados.
4.2 Betumes puros e modificados
Para a realização deste estudo foram utilizadas cinco amostras de betumes puros, provenientes de
dois produtores, Galp e Cepsa, e três refinarias, Sines (Galp), Porto (Galp) e Huelva (Cepsa), com
gamas de penetração 35/50 e 50/70. No Quadro 4.1 resumem-se os betumes puros utilizados no
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
36
estudo, de acordo com o produtor, refinaria e a gama de penetração. No Quadro 4.2 indicam-se os
ensaios realizados aos betumes puros.
Quadro 4.1 – Resumo dos betumes puros utilizados no estudo, assinalados com (), de acordo com o produtor, refinaria e gama de penetração.
Produtor Refinaria Tipo de betume
35/50 50/70
Galp (G) Sines (S) Porto (P)
Cepsa (C) Huelva (H) -
Quadro 4.2 – Ensaios realizados ao betume puros, assinalados com ().
Ensaios Determinação da penetração – EN 1426
Determinação da temperatura de amolecimento – EN 1427 Determinação da viscosidade do betume usando o viscosímetro rotativo – EN 13302
Os betumes modificados utilizados neste trabalho foram modificados em laboratório, no
laboratório do NIDIN, com três percentagens diferentes de polímero SBS (2%, 3% e 4%) em relação à
massa de betume modificado a preparar. Estes encontram-se resumidos no Quadro 4.3.
Quadro 4.3 – Resumo dos betumes modificados utilizados neste estudo, assinalados com (), de acordo com as diferentes percentagens de polímeros SBS relativamente à massa de betume modificado a preparar.
Produtor Refinaria Tipo de betume
35/50 50/70 2% 3% 4% 2% 3% 4% % Polímero SBS
Galp (G) Sines (S) Porto (P)
Cepsa (C) Huelva (H) - - -
Doravante, e para facilitar a sua nomeação, os betumes designar-se-ão pela inicial do produtor e
da refinaria, seguido da gama de penetração. No caso do betume ser modificado, acresce a inicial “P”,
de polímero, seguida da respectiva percentagem de polímero SBS em relação à massa de betume
modificado a preparar. Exemplo, GS 35/50 P2 diz respeito a um betume do produtor Galp, da refinaria
de Sines, com gama de penetração 35/50 e com 2% de polímero SBS em relação à massa de betume
modificado a preparar.
As amostras de betume puro foram recolhidas para latas metálicas com cinco litros de capacidade,
para garantir o mesmo lote em todos os ensaios ao betume puro e modificado. As amostras de betume
modificado foram recolhidas, após a modificação, para latas metálicas de um litro de capacidade.
Após as recolhas, as latas foram etiquetadas e armazenadas de acordo com a EN 58 [23].
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
37
4.2.1 Processo de modificação do betume puro
Para a produção dos betumes modificados em laboratório recorreu-se ao processo de modificação
correntemente utilizado no laboratório do NIDIN. Inicialmente definiu-se a quantidade total, em
massa, de betume modificado a preparar e calculou-se a quantidade, em massa, de cada um dos
reagentes envolvidos na modificação. Os reagentes e as quantidades envolvidas na modificação do
betume são apresentadas no Quadro 4.4. As percentagens aí mencionadas dizem respeito à quantidade
de reagente a preparar, relativamente à massa total de betume modificado a preparar.
Quadro 4.4 – Tipo e quantidades dos reagentes envolvidos na modificação dos betumes.
Reagente Tipo Quantidades (% relativas à massa total de betume modificado a preparar)
Betume puro 35/50 50/70 97,5% 96,5% 95,5% Polímero SBS 2% 3% 4%
Extracto aromático NF 100 0,5% 0,5% 0,5%
A modificação de um betume puro com polímero estireno-butadieno-estireno (SBS), polímero do
tipo elastómero termoplástico, provoca diminuição da penetração e aumento da temperatura de
amolecimento do betume modificado, relativamente ao betume que lhe deu origem. Verifica-se ainda
o melhoramento da flexibilidade e da ductilidade do betume modificado a baixas temperaturas. A
utilização destes betumes no fabrico de misturas betuminosas resulta num aumento da resistência à
deformação permanente [2, 3]. A introdução do extracto aromático do tipo NF 100 tem a função de
estabilizar o processo de fabrico.
De modo a produzir os betumes modificados em laboratório, foi seguido o seguinte protocolo
experimental:
• Preparação da amostra de betume puro de acordo com a EN 12594, ver 4.3.1, à
temperatura de aproximadamente 170°C;
Figura 4.1 – Polímero SBS (à esquerda) e o aditivo NF 100 (à direita) (Laboratório NIDIN).
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
38
• Verter a quantidade necessária de betume puro, previamente aquecido, no recipiente de
modificação, colocar dentro da manta de aquecimento e agitar o preparado a 150 rpm;
• Quando este atingir a temperatura de 175°C, introduzir o extracto aromático e manter o
preparado em agitação;
• Mantendo a temperatura constante, adicionar o polímero SBS e continuar a agitar o
preparado a 150 rpm, durante 150 minutos;
• Retirar, durante o processo de produção, amostras para realizar os ensaios descritos no
Quadro 4.5.
• Realizar os ensaios ao betume modificado de seguida, a fim de evitar o mais possível
ciclos de aquecimento-arrefecimento;
• Manter as amostras na estufa no máximo durante 120 minutos a uma temperatura inferior
ou igual a 100°C acima do ponto de amolecimento esperado, definido pela EN 1427, ver
4.3.3.
Quadro 4.5 – Ensaios realizados ao betume modificado, assinalados com (), aos diversos tempos de agitação.
Ensaios Tempo de agitação
[minutos] 30 60 90 120 150
Determinação da penetração – EN 1426 Determinação da temperatura de amolecimento – EN 1427
Determinação da resistência ao endurecimento. Método RTFOT – EN 12607 - - - - Determinação da viscosidade do betume usando o viscosímetro rotativo – EN 13302 - - - -
Determinação da recuperação elástica – EN 13398 - - - - Determinação da estabilidade ao armazenamento – EN 13399 - - - -
Visualização da dispersão de polímero ao microscópio - - - -
Na Figura 4.2, ilustra-se a produção dos betumes modificados em laboratório. O recipiente de
modificação é inserido na manta de aquecimento, envolto em papel de alumínio e tapado, para evitar
ao máximo a dissipação do calor emitido pela manta. O controlo da temperatura da modificação é feito
através de um termómetro digital submerso no betume modificado. A agitação é constante, a 150 rpm,
e segundo o eixo vertical.
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
39
4.3 Ensaios de especificação de betumes puros e modificados
4.3.1 Preparação de amostras para ensaio – EN 12594
A preparação de amostras para ensaios realiza-se de acordo com a EN 12594 [24]. As amostras
foram aquecidas na estufa à temperatura de 170°C. Após a completa fusão do betume, procede-se à
homogeneização manual da amostra, através da agitação cuidadosa com uma vareta, para evitar a
formação de bolhas de ar, durante dois a três minutos. Por fim, o betume homogeneizado e na sua
forma líquida é colocado nos moldes de ensaio. Todos os ensaios realizados são sujeitos a esta
preparação da amostra.
4.3.2 Determinação da penetração – EN 1426
Este ensaio realiza-se de acordo com a EN 1426 e tem como objectivo medir a penetração de uma
agulha normalizada numa amostra em condições pré-definidas [25]. Após a preparação da amostra
para ensaio, de acordo com EN 12594, ver 4.3.1, a cápsula de penetração limpa, é cheia até à
superfície e imediatamente coberta com um vidro de relógio, para permitir a eliminação de bolhas de
ar e a protecção ao pó. A amostra arrefece à temperatura ambiente durante 90 minutos e de seguida
num banho de água a 25°C, mais 90 minutos. Posteriormente, a cápsula de penetração é colocada
numa tina com água à temperatura de 25°C, para manter a temperatura de ensaio, e é efectuado o
ensaio de determinação da penetração ao betume, utilizando o penetrómetro semi-automático, Figura
4.3.
Figura 4.2 – Produção dos betumes modificados em laboratório (Laboratório do NIDIN).
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
40
4.3.3 Determinação da temperatura de amolecimento. Método anel e bola – EN 1427
Este ensaio executa-se de acordo com a EN 1427 e consiste na medição da temperatura a que as
esferas de aço atravessam o betume colocado nos anéis de latão, devido ao seu amolecimento [26].
Após a preparação da amostra para ensaio conforme a EN 12594, ver 4.3.1, os anéis, previamente
aquecidos, 90°C acima da sua temperatura de amolecimento expectável, são colocados num prato de
suporte pré-revestido com agente libertador (glicerina), são cheios em excesso e arrefecem à
temperatura ambiente durante 30 minutos. Passados os 30 minutos, os anéis são rasados, usando uma
espátula quente, de modo a limpar o excesso de betume e alisar os anéis, ficando estes mais 30
minutos à temperatura ambiente.
Posteriormente, os anéis são colocados no suporte de ensaio, com as respectivas guias, e inseridos
num copo de precipitação com água desionizada, caso o ponto de amolecimento espectável seja
inferior a 80°C, ou em glicerina, para pontos de amolecimentos superiores. No caso do banho ser a
água desionizada, o copo de precipitação é colocado na câmara de refrigeração, a 5°C±1°C, se por sua
vez, o banho é glicerina, este deve ser aquecido a 30°C±1°C. Em ambos os casos as temperaturas
devem ser mantidas durante 15 minutos de modo a estabilizar a temperatura inicial do ensaio.
Por fim, colocam-se as esferas nas guias, sobre cada anel, e o copo de precipitação, com todo o
conjunto, no equipamento de ensaio, Figura 4.4. O equipamento de ensaio agita o banho e aumenta a
sua temperatura à taxa de 5°C/min, automaticamente. O ensaio dá-se por terminado quando as esferas,
devido ao amolecimento do betume, atravessam o betume dos anéis e embatem no prato inferior do
suporte de ensaio. A temperatura de amolecimento diz respeito à média das temperaturas de
amolecimentos dos dois anéis.
Figura 4.3 – Penetrómetro semi-automático e cápsula de penetração (Laboratório do NIDIN).
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
41
4.3.4 Determinação da resistência ao endurecimento sob influência do calor e ar. Método RTFOT – EN 12607-1
O ensaio RTFOT (Rolling Thin-Film Oven Test) realiza-se em conformidade com a EN 12607-1 e
pretende simular o endurecimento que o betume sofre durante a fase de fabrico da mistura betuminosa
na central de produção [27].
Depois de preparada a amostra para ensaio em concordância com a EN 12594, ver 4.3.1, oito
copos do RTFOT, previamente aquecidos na estufa a 100°C±5°C durante um hora e colocados a
arrefecer no exsicador durante outra hora. Cada copo é pesado e cheio com 35g±0,5g de betume, sem
que este contacte com a face exterior do copo. Posteriormente, os copos são inseridos no forno,
previamente aquecido a 163°C±1°C durante uma hora, e colocados a rodar a uma velocidade de
15rpm±0,2rpm, sob um fluxo de ar constante de 4ℓ/min±0,2ℓ/min, durante 75min±1min. No final do
ensaio, verte-se o resíduo de seis copos para um copo de precipitação, homogeneíza-se e enchem-se a
cápsula de penetração e os anéis, para se proceder aos ensaios de determinação da penetração (EN
1426) e da temperatura de amolecimento (EN 1427), respectivamente. Os restantes dois copos são
colocados a arrefecer no exsicador à temperatura ambiente, durante uma hora, seguindo-se a sua
pesagem e a determinação da variação de massa.
Figura 4.4 – Ensaios de determinação da temperatura de amolecimento (Laboratório do NIDIN).
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
42
4.3.5 Determinação da viscosidade do betume usando o viscosímetro rotativo – EN 13302
Este ensaio tem por base a EN 13302 e por objectivo a determinação da viscosidade dinâmica de
um betume a temperaturas elevadas, através da medição do esforço de torção (binário), necessário para
manter uma determinada velocidade de rotação constante, utilizando um viscosímetro rotacional,
Figura 2.16, [28].
Após a preparação da amostra para ensaio em conformidade com a EN 12594, ver 4.3.1, a câmara
de amostra é cheia, para que após a introdução do spindle este fique completamente imerso.
Antecipadamente, a câmara de amostra vazia e o spindle haviam sido colocados a estabilizar dentro do
meio termostatizado (Thermosel), à temperatura que será utilizada na medição da viscosidade
dinâmica. Depois da câmara de amostra estar cheia, esta é transferida para o meio termostatizado
(Thermosel) e o spindle é imerso na amostra até à profundidade especificada pelo fabricante,
permanecendo o conjunto nesta condição entre 15 a 30 minutos para estabilização da temperatura.
Após a estabilização da temperatura, liga-se a rotação do viscosímetro, espera-se pela estabilização
das medições e registam-se três leituras, com um intervalo mínimo de 60 segundos. A viscosidade
dinâmica é a média aritmética dos três valores medidos. As leituras devem ser realizadas para um
binário entre 10% e 90% do intervalo de trabalho indicado no aparelho. Caso este intervalo não seja
cumprido deve-se variar uma das variáveis, spindle ou velocidade de rotação.
Contudo, foi efectuada uma alteração ao procedimento descrito nesta norma, nomeadamente ao
nível do intervalo do binário considerado nas medições. Esta alteração é baseada nos manuais de
instruções do viscosímetro de Brookfield DV-II + Pro utilizado, que mencionam que para binários
entre 10% e 100% resultam medições satisfatórias. Assim, foram admitidas medições de viscosidade
dentro deste intervalo [10, 14].
Figura 4.5 – Equipamento utilizado na determinação da resistência ao envelhecimento, método RTFOT. Forno (à esquerda) e copos do RTFOT no exsicador (à direita) (Laboratório do NIDIN).
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
43
Em média a estabilização das medições ocorreu entre os minutos 20 e 25, pelo que as medições
recolhidas foram aos minutos 26, 27 e 28.
4.3.6 Determinação da recuperação elástica – EN 13398
O ensaio de determinação da recuperação elástica de um betume executa-se em conformidade
com a EN 13398 e aplica-se especialmente a betumes modificados com elastómeros termoplásticos
[29].
Depois de preparada a amostra para ensaio em conformidade com a EN 12594, ver 4.3.1, os
moldes da recuperação elástica, previa e devidamente revestidos com agente libertador, são colocados
por cima de uma folha de papel de alumínio, também revestida com agente libertador, e são
preenchidos com betume, com especial cuidado nos cantos do molde. Posteriormente, os moldes
arrefecem à temperatura ambiente durante 30 minutos e são transferidos para o banho de água a
25°C±0,5°C, onde permanecem mais 30 minutos. A fim de serem rasados com uma espátula quente,
os moldes são retirados do banho de água, e seguidamente devolvidos, permanecendo no banho mais
90min±5min antes de serem ensaiados. Finalmente, colocam-se os moldes nos pratos de tracção do
ductílimetro, retiram-se os apoios laterais dos moldes e inicia-se o ensaio, Figura 4.6. Os moldes são
esticados a uma velocidade de 50mm/min ±2,5mm/min até um alongamento de 200mm±1mm. Após o
alongamento, os fios de betume alongados são cortados na meia distância. Espera-se 30 minutos após
o corte e mede-se a distância entre cada extremidade cortada. A recuperação elástica diz respeito à
média das distâncias entre as extremidades cortadas dos vários moldes relativamente ao alongamento
total e é expressa em percentagem.
Figura 4.6 – Determinação da recuperação elástica. Molde da recuperação elástica (à esquerda), ductilímetro e moldes em ensaio (à direita) (Laboratório do NIDIN).
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
44
4.3.7 Determinação da estabilidade ao armazenamento – EN 13399
O ensaio de determinação da estabilidade ao armazenamento realiza-se de acordo com a EN
13399 e tem o objectivo de medir a estabilidade ao armazenamento de betumes modificados, a
temperaturas elevadas. Nomeadamente os modificados com polímeros, que são conhecidos por
apresentarem separação de fases [30].
Seguidamente à preparação da amostra para ensaio de acordo com a EN 12594, ver 4.3.1, os
tubos de alumínio, tipo pasta de dentes com pelo menos 160mm de altura, Figura 4.7, são cheios com
cuidado para evitar a incorporação de bolhas de ar, até uma altura entre 100mm e 120mm, e fecham-se
bem, de modo a evitar o contacto com o ar durante a elevada temperatura de armazenamento. De
seguida, transferem-se os tubos para a estufa à temperatura de 180°C±5°C, onde permanecem 72h±1h.
Assegura-se a posição vertical dos tubos durante todo o ensaio. No fim do tempo de permanência na
estufa, retiram-se os tubos e deixam-se arrefecer à temperatura ambiente, sempre na posição vertical.
Posteriormente, colocam-se na câmara de refrigeração, o tempo suficiente para que facilmente se retire
o invólucro de alumínio e recupera-se o betume modificado. O betume recuperado é dividido em três
partes iguais, que são devidamente separadas, com as respectivas marcas “topo” e “base”, sendo a
parte intermédia suprimida. Por fim, às partes do betume marcadas com “topo” e “base” são
efectuados os ensaios, separadamente, de determinação da penetração (EN 1426) e da temperatura de
amolecimento (EN 1427). A estabilidade ao armazenamento diz respeito à variação destas
propriedades entre o “topo” e “base”.
4.3.8 Visualização da dispersão do polímero no microscópio
Este ensaio tem por objectivo a visualização da dispersão do polímero no betume modificado,
através da sua análise ao microscópio de fluorescência. Este é um método informativo, que deve
apenas ser utilizado para efeitos de identificação, em conexão com o controlo de produção [31].
Após a preparação da amostra para ensaio de acordo com a EN 12594, ver 4.3.1, uma pequena
porção de betume modificado, devidamente homogeneizada, é vertida para uma tira de papel, com o
Figura 4.7 – Tubo do ensaio de estabilidade ao armazenamento (Laboratório do NIDIN).
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
45
auxílio de uma vareta. Posteriormente esta é colocada na câmara de refrigeração, a temperaturas
negativas. Este procedimento é essencial para que o betume modificado adquira a morfologia ideal.
Por fim, a amostra é visualizada ao microscópio de fluorescência, com uma ampliação de 10 vezes e
regista-se a imagem observada.
47
Equation Chapter (Next) Section 1
Capítulo 5
5 Estudo das temperaturas de fabrico e compactação
5.1 Introdução
No capítulo 3 apresentaram-se as metodologias desenvolvidas para a determinação das
temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas para betumes puros e modificados.
No presente capítulo pretende-se colocar em prática estas metodologias, através da sua aplicação a
betumes puros e modificados com polímero SBS.
No subcapítulo 5.2 expõem-se os resultados de caracterização dos betumes utilizados. Esta
caracterização compreendeu a realização dos ensaios aos betumes, sendo dada maior ênfase ao ensaio
de viscosidade dinâmica, tendo em conta o objectivo final do trabalho.
No subcapítulo 5.3 apresentam-se os resultados dos intervalos de temperaturas de fabrico e
compactação dos betumes puros e modificados, de acordo com os diversos métodos.
5.2 Resultados dos ensaios da caracterização dos betumes
5.2.1 Betumes puros
No Quadro 5.1 sintetizam-se os resultados da caracterização dos betumes puros utilizados neste
estudo, para as propriedades analisadas. A viscosidade cinemática, em mm2/s, foi obtida através da
divisão da Equação (2.2) pelo factor de conversão de unidades 10-6, admitindo que a massa volúmica
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
48
do betume puro é em média ≈1030 kg/m3 e que o valor de viscosidade dinâmica, em Pa·s a 135°C, é a
média dos valores medidos às diferentes taxas de corte. O índice de penetração (IPen) dos betumes
puros foi determinado de acordo com a Equação (5.1), desenvolvida por Pfeiffer and Van Doormaal.
Nesta, pen25 representa a determinação da penetração do betume a 25°C e TAB a temperatura de
amolecimento do betume de acordo com o método anel e bola. O índice de penetração dos betumes
situa-se entre -3 para betumes muito susceptíveis à temperatura e 7 para betumes pouco susceptíveis à
temperatura [3]. ( )
( )1952 500 log pen25 20 TAB
IPen50 log pen25 TAB 120− × − ×
=× − −
(5.1)
Quadro 5.1 – Resultados da caracterização dos betumes puros.
Propriedades Métodos de ensaio
Betumes puros CH 50/70 GS 50/70 GP 50/70 GS 35/50 GP 35/50
Penetração (0,1 mm) [25°C, 100g, 5s] EN 1426 51,2 51,3 66,1 48,3 42,1
Temperatura de amolecimento (°C) EN 1427 52,1 50,3 46,5 50,6 52,1
Viscosidade cinemática (mm2/s) [135°C] 648,86 417,79 362,95 476,55 564,33
Índice de penetração -0,64 -1,07 -1,48 -1,13 -1,08
No Quadro 5.2 apresentam-se os valores da viscosidade dinâmica medidos a diferentes
temperaturas e taxas de corte, para os betumes puros. No Anexo A, encontra-se uma perspectiva
gráfica destes mesmos valores. Os resultados foram obtidos através do ensaio da viscosidade
dinâmica, em conformidade com o procedimento descrito em 4.3.5.
Quadro 5.2 – Viscosidade dinâmica dos betumes puros.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
CH
50/
70 6,8 1,5460 17 0,6700 18,6 0,3000 37,2 0,1700 46,5 0,1030
27,2 1,5460 34 0,6700 74,4 0,3025 74,4 0,1700 74,4 0,1031 51 1,5450 51 0,6683 126 0,3026 126 0,1700 126 0,1030
68 0,6650 139 0,3024 186 0,1700 186 0,1028
GS
50/7
0 27,2 0,9969 18,6 0,4292 55,8 0,2117 55,8 0,1195 74,4 0,0731 40,8 1,0000 46,5 0,4290 93 0,2123 93 0,1200 93 0,0735 51 0,9983 74,4 0,4306 130 0,2129 130 0,1207 139 0,0733 68 0,9962 93 0,4325 186 0,2138 186 0,1211 186 0,0738
GP
50/7
0 27,2 0,8688 18,6 0,3700 55,8 0,1867 55,8 0,1058 74,4 0,0642 40,8 0,8694 46,5 0,3727 93 0,1867 93 0,1060 93 0,0645 51 0,8706 93 0,3760 130 0,1889 130 0,1064 139 0,0644 68 0,8704 112 0,3767 186 0,1886 186 0,1060 186 0,0645
GS
35/5
0 13,6 1,0000 20,4 0,4917 37,2 0,2100 46,5 0,1147 74,4 0,0713 27,2 1,0030 34 0,4900 55,8 0,2100 93 0,1145 93 0,0715 40,8 1,0000 51 0,4917 93 0,2100 139 0,1150 139 0,0713 51 1,0023 68 0,4900 139 0,2110 186 0,1150 186 0,0714 68 1,0000 186 0,2105
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
49
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GP
35/5
0 6,8 1,3793 20,4 0,5792 18,6 0,2700 55,8 0,1539 74,4 0,0900 27,2 1,3867 34 0,5783 55,8 0,2700 93 0,1545 93 0,0900 40,8 1,3797 51 0,5850 93 0,2720 139 0,1547 139 0,0903 51 1,3827 68 0,5825 139 0,2713 186 0,1554 186 0,0899
61,2 1,3890 167 0,2731 -1 [s ]γ – taxa de corte; [Pa s]η ⋅ – viscosidade dinâmica;
5.2.1.1 Discussão dos resultados
No Quadro 5.3 apresentam-se as exigências de conformidade dos betumes puros, para as
propriedades analisadas [32].
Quadro 5.3 – Exigências de conformidade relativas aos tipos de betumes puros utilizados [32].
Propriedades Métodos de ensaio
Tipos de Betumes e exigências de conformidade
35/50 50/70 Penetração (0,1 mm)
[25°C, 100g, 5s] EN 1426 Mínimo 35 50 Máximo 50 70
Temperatura de amolecimento (°C) EN 1427 Mínimo 50 46
Máximo 58 54 Viscosidade cinemática
(mm2/s) [135°C] EN 12592 Mínimo 370 295
Conclui-se pela análise do Quadro 5.1 e Quadro 5.3 que os betumes puros utilizados neste estudo
estão em conformidade com as exigências requeridas. De realçar que estes betumes são muito
susceptíveis à temperatura, dado o seu índice de penetração. Da observação do Quadro 5.2 e do
Anexo A é possível constatar que estes betumes têm um comportamento Newtoniano, dada a pequena
variação da viscosidade com a taxa de corte e que o aumento da temperatura faz diminuir a
viscosidade. A título de exemplo apresenta-se a Figura 5.1, incluída no Anexo A, que retrata a
variação da viscosidade com a taxa de corte do betume CH 50/70. Por outro lado, verifica-se que para
a gama de penetração 50/70, o betume oriundo de Huelva apresenta a maior viscosidade e o do Porto a
menor. Relativamente à gama de penetração 35/50 o betume proveniente do Porto exibe maior
viscosidade que o Sines.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
50
5.2.2 Betumes modificados
De seguida, apresentam-se os resultados dos ensaios realizados aos betumes modificados
produzidos em laboratório. Cada subsecção seguinte trata de um único betume modificado e é
composta por um quadro inicial, duas figuras intermédias e dois quadros finais. O quadro inicial
sintetiza os resultados da caracterização do respectivo betume modificado, durante o processo de
modificação. A primeira figura mostra a variação da penetração e da temperatura de amolecimento no
decorrer do processo de produção do betume modificado. A segunda figura faz alusão à análise
microscópica da dispersão do polímero SBS no betume modificado após 150 minutos de agitação, em
conformidade com o procedimento descrito em 4.3.8. No segundo quadro de cada subsecção
mostram-se os valores de viscosidade dinâmica medidos a diferentes temperaturas e taxas de corte.
Estes valores também se encontram representados sob a forma de gráfico no Anexo B. Os valores de
viscosidade dinâmica foram obtidos através do ensaio da viscosidade dinâmica, em conformidade com
o procedimento descrito em 4.3.5. Por fim, no último quadro reúnem-se as expressões matemáticas
que modelam a viscosidade dinâmica, de acordo com os modelos da lei de potência e de Cross, de
modo a estimar a viscosidade dinâmica, a diferentes taxas de corte, para a utilização das metodologias
referenciadas na subcapítulo 3.2. A modelação com recurso ao modelo de Cross foi conseguida através
do desenvolvimento de um algoritmo no software MatLab.
Figura 5.1 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,1
1
1 10 100 1000
Vis
cosi
dade
dinâ
mic
a [P
a.s]
Taxa de Corte [s-1]
CH 50/70 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC
135 ºC
150 ºC
165 ºC
180 ºC
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
51
5.2.2.1 CH 50/70 P2
Quadro 5.4 – Resultados da caracterização do betume CH 50/70 P2.
Propriedades Tempo de Modificação [minutos] 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 39,5 38,5 37,1 39,6 37,1 Temperatura de
amolecimento (°C) 55,8 57,0 56,8 56,7 57,8
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - 0,09 Penetração (%) - - - - 74,75
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - - 6,8
Recuperação elástica (%) - - - - 45,50
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 17,8
- - - - 21
Índice de penetração - - - - -0,12 ∆ – variação.
Figura 5.2 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume CH 50/70 P2.
Figura 5.3 – Dispersão do polímero SBS no betume CH 50/70 P2, após 150 minutos de agitação.
36,0
40,0
44,0
48,0
52,0
52,0
54,0
56,0
58,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
52
Quadro 5.5 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P2.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
CH
50/
70 P
2 6,8 2,9000 17 1,1950 9,3 0,5817 18,6 0,3475 37,2 0,2088 13,6 2,8750 34 1,1810 18,6 0,5817 37,2 0,3463 55,8 0,2083 20,4 2,8670 51 1,1607 37,2 0,5800 55,8 0,3450 93 0,2078 27,2 2,8440 68 1,1547 55,8 0,5792 74,4 0,3454 139 0,2073
74,4 0,5771 186 0,2075
Quadro 5.6 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P2. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura [°C] Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,013=2,9748η γ − 2R 0,950= ( )0,8763
2,9256 2,41352,41351 0,0053
ηγ
−= +
+
2R 0,969=
135 0,026=1,2879η γ − 2R 0,962= ( )5,8047
1,1953 1,15401,15401 0,0262
ηγ
−= +
+
2R 0,999=
165 0,005=0,3526η γ − 2R 0,884= ( )0,1899
0,3672 0,33000,33001 0,1047
ηγ
−= +
+
2R 0,886=
5.2.2.2 CH 50/70 P3
Quadro 5.7 – Resultados da caracterização do betume CH 50/70 P3.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 38,0 35,1 36,9 36,9 36,6 Temperatura de
amolecimento (°C) 58,8 59,4 59,1 59,8 60,0
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - 0,04 Penetração (%) - - - - 68,70
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - - 7,6
Recuperação elástica (%) - - - - 74,67
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 8,9
- - - - 25,9
Índice de penetração - - - - 0,28 ∆ – variação.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
53
Quadro 5.8 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P3.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
CH
50/
70 P
3 3,4 4,4000 6,8 1,7370 9,3 0,9500 18,6 0,4750 18,6 0,3050 6,8 4,3630 13,6 1,7250 18,6 0,9392 37,2 0,4713 37,2 0,3041
13,6 4,2917 20,4 1,7067 27,9 0,9350 55,8 0,4700 55,8 0,3033 17 4,2483 27,2 1,6780 74,4 0,4702 93 0,3030
40,8 1,6790
Quadro 5.9 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P3. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,021=4,5268η γ − 2R 0,952= ( )1,2850
4, 4237 3,02963,02961 0,0129
ηγ
−= +
+
2R 0,999=
135 0,021=1,8151η γ − 2R 0,892= ( )10,0328
1,7316 1,67711,67711 0,0485
ηγ
−= +
+
2R 0,975=
165 0,008=0,4855η γ − 2R 0,907= ( )1,7361
0,8779 0,46950,46951 0,6367
ηγ
−= +
+
2R 0,990=
Figura 5.4 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume CH 50/70 P3.
Figura 5.5 – Dispersão do polímero SBS no betume CH 50/70 P3, após 150 minutos de agitação.
34,0
38,0
42,0
46,0
50,0
52,0
54,0
56,0
58,0
60,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
54
5.2.2.3 CH 50/70 P4
Quadro 5.10 – Resultados da caracterização do betume CH 50/70 P4.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 37,0 36,9 35,7 35,6 33,6 Temperatura de
amolecimento (°C) 59,2 60,4 61,5 61,5 62,2
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - -0,06 Penetração (%) - - - - 74,60
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - - 6,4
Recuperação elástica (%) - - - - 72,00
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 33,4
- - - - 45,15
Índice de penetração - - - - 0,51 ∆ – variação.
Figura 5.6 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume CH 50/70 P4.
Figura 5.7 – Dispersão do polímero SBS no betume CH 50/70 P4, após 150 minutos de agitação.
32,0
36,0
40,0
44,0
48,0
52,0
52,0
56,0
60,0
64,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
55
Quadro 5.11 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P4.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
CH
50/
70 P
4 1,7 6,2833 6,8 2,2250 9,3 1,1683 9,3 0,6600 18,6 0,3950 3,4 6,0250 13,6 2,2190 18,6 1,1580 18,6 0,6592 27,9 0,3933 6,8 5,8380 20,4 2,2000 27,9 1,1493 27,9 0,6583 37,2 0,3925
10,2 5,6250 27,2 2,1770 37,2 1,1440 55,8 0,6575 55,8 0,3917 93 0,3910
Quadro 5.12 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P4. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,059=6,4885η γ − 2R 0,986= ( )0,2142
8,6817 1,75371,75371 0,0304
ηγ
−= +
+
2R 0,989=
135 0,015=2,2956η γ − 2R 0,821= ( )4,1364
2, 2254 2,14532,14531 0,0407
ηγ
−= +
+
2R 1,000=
165 0,002=0,6632η γ − 2R 0,988= ( )0,1799
0,6738 0,64190,64191 0,0236
ηγ
−= +
+
2R 0,988=
5.2.2.4 GS 50/70 P2
Quadro 5.13 – Resultados da caracterização do betume GS 50/70 P2.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 46,3 43,0 43,6 42,9 42,3 Temperatura de
amolecimento (°C) 55,4 56,2 55,9 55,5 55,7
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - -0,04 Penetração (%) - - - - 57,49
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - - 7,6
Recuperação elástica (%) - - - - 63,33
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 2,4
- - - - 6,05
Índice de penetração - - - - -0,28 ∆ – variação.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
56
Quadro 5.14 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P2.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GS
50/7
0 P2
6,8 1,9337 13,6 0,7750 18,6 0,4025 37,2 0,2412 37,2 0,1475 13,6 1,8770 20,4 0,7361 37,2 0,4000 55,8 0,2395 55,8 0,1458 20,4 1,8370 34 0,7150 55,8 0,3992 93 0,2383 93 0,1455 34 1,7950 51 0,7067 93 0,3988 139 0,2381 139 0,1447
47,6 1,7660 68 0,7029 112 0,3954 186 0,2380 186 0,1448
Quadro 5.15 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P2. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,047=2,1174η γ − 2R 0,999= ( )0,9383
2,0453 1,65381,65381 0,0551
ηγ
−= +
+
2R 1,000=
135 0,058=0,8881η γ − 2R 0,897= ( )3,1764
0,8004 0,70180,70181 0,0527
ηγ
−= +
+
2R 0,975=
165 0,008=0,2477η γ − 2R 0,868= ( )0,4994
0, 2531 0,23360,23361 0,0812
ηγ
−= +
+
2R 0,897=
Figura 5.8 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GS 50/70 P2.
Figura 5.9 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 50/70 P2, após 150 minutos de agitação.
42,0
44,0
46,0
48,0
50,0
52,0
50,0
52,0
54,0
56,0
58,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
57
5.2.2.5 GS 50/70 P3
Quadro 5.16 – Resultados da caracterização do betume GS 50/70 P3.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 45,2 42,4 40,8 41,4 35,8 Temperatura de
amolecimento (°C) 57,2 57,5 58,2 59,1 59,1
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - -0,04 Penetração (%) - - - - 74,23
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - - 6,3
Recuperação elástica (%) - - - - 76,17
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 21,5
- - - - 34,35
Índice de penetração - - - - 0,06 ∆ – variação.
Figura 5.10 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GS 50/70 P3.
Figura 5.11 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 50/70 P3, após 150 minutos de agitação.
34,0
40,0
46,0
52,0
48,050,052,054,056,058,060,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
58
Quadro 5.17 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P3.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GS
50/7
0 P3
3,4 2,8250 13,6 1,0500 9,3 0,5283 18,6 0,3208 37,2 0,2033 6,8 2,6293 20,4 0,9778 18,6 0,5225 37,2 0,3200 55,8 0,2000
13,6 2,5500 34 0,9575 37,2 0,5213 55,8 0,3180 93 0,1990 20,4 2,4723 51 0,9450 55,8 0,5117 93 0,3183 139 0,1993 27,2 2,4390 68 0,9450 74,4 0,5108 139 0,3172 186 0,1985 34 2,3870
Quadro 5.18 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P3. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,069=3,0448η γ − 2R 0,982= ( )0,5000
5, 2857 2,16302,16301 4,1906
ηγ
−= +
+
2R 0,987=
135 0,06=1,2004η γ − 2R 0,806= ( )16,8764
1,0503 0,94920,94921 0,0518
ηγ
−= +
+
2R 0,987=
165 0,006=0,3261η γ − 2R 0,886= ( )0,2090
0,3349 0,30050,30051 0,0094
ηγ
−= +
+
2R 0,885=
5.2.2.6 GS 50/70 P4
Quadro 5.19 – Resultados da caracterização do betume GS 50/70 P4.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 38,5 39,5 37,0 36,6 36,7 Temperatura de
amolecimento (°C) 59,4 66,1 70,5 66,2 66,7
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - -0,06 Penetração (%) - - - - 60,44
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - - 1,5
Recuperação elástica (%) - - - - 81,00
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 26,4
- - - - 40,6
Índice de penetração - - - - 1,52 ∆ – variação.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
59
Quadro 5.20 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P4.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GS
50/7
0 P4
3,4 4,2583 6,8 1,6960 9,3 0,8350 18,6 0,5175 18,6 0,3025 6,8 3,9670 13,6 1,5150 18,6 0,8325 37,2 0,5146 37,2 0,3017
13,6 3,8353 20,4 1,4960 27,9 0,7867 55,8 0,5150 55,8 0,3017 20,4 3,7210 34 1,4263 37,2 0,7838 74,4 0,5123 93 0,2995
51 1,3710 55,8 0,7475 139 0,2940
Quadro 5.21 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P4. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,073=4,6199η γ − 2R 0,976= ( )0,7800
9, 2020 3,54373,54371 3,5252
ηγ
−= +
+
2R 0,992=
135 0,100=2,0211η γ − 2R 0,959= ( )0,7364
5,1046 1,28101,28101 2,6063
ηγ
−= +
+
2R 0,980=
165 0,006=0,5271η γ − 2R 0,848= ( )0,9899
0,5195 0,32630,32631 0,0005
ηγ
−= +
+
2R 0,800=
Figura 5.12 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GS 50/70 P4.
Figura 5.13 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 50/70 P4, após 150 minutos de agitação.
34,0
40,0
46,0
52,0
50,0
55,0
60,0
65,0
70,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
60
5.2.2.7 GP 50/70 P2
Quadro 5.22 – Resultados da caracterização do betume GP 50/70 P2.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 60,3 49,6 61,2 60,4 58,8 Temperatura de
amolecimento (°C) 48,9 49,4 49,0 49,2 49,6
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - 0,20 Penetração (%) - - - - 75,17
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - - 5,6
Recuperação elástica (%) - - - - 53,33
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 6,1
- - - - 0,7
Índice de penetração - - - - -0,93 ∆ – variação.
Figura 5.14 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GP 50/70 P2.
Figura 5.15 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 50/70 P2, após 150 minutos de agitação.
45,050,055,060,065,070,0
46,0
48,0
50,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
61
Quadro 5.23 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P2.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GP
50/7
0 P2
6,8 1,4830 13,6 0,6292 18,6 0,3992 37,2 0,2204 46,5 0,1300 13,6 1,3600 20,4 0,6083 27,9 0,3983 46,5 0,2200 93 0,1265 20,4 1,3330 34 0,6000 37,2 0,3971 55,8 0,2200 139 0,1269 34 1,2980 51 0,5933 55,8 0,3967 93 0,2185 186 0,1262
61,2 1,2687 68 0,5938 93 0,3963 139 0,2181
Quadro 5.24 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P2. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,068=1,6578η γ − 2R 0,923= ( )0,9661
10,0091 1,24301,24301 5,9534
ηγ
−= +
+
2R 0,996=
135 0,035=0,6818η γ − 2R 0,874= ( )1,9160
2, 2297 0,59170,59171 0,5230
ηγ
−= +
+
2R 0,993=
165 0,009=0,2275η γ − 2R 0,963= ( )0,2065
0, 2379 0,20120,20121 0,0162
ηγ
−= +
+
2R 0,963=
5.2.2.8 GP 50/70 P3
Quadro 5.25 – Resultados da caracterização do betume GP 50/70 P3.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 59,4 59,0 58,3 57,2 57,1 Temperatura de
amolecimento (°C) 50,8 51,2 51,7 52,6 52,8
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - 0,17 Penetração (%) - - - - 67,70
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - - 3,9
Recuperação elástica (%) - - - - 75,00
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 6,6
- - - - 4,45
Índice de penetração - - - - -0,21 ∆ – variação.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
62
Quadro 5.26 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P3.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GP
50/7
0 P3
6,8 1,9913 13,6 0,7875 18,6 0,5125 18,6 0,2925 37,2 0,1775 13,6 1,8480 20,4 0,7708 27,9 0,5117 37,2 0,2912 55,8 0,1767 20,4 1,7987 34 0,7642 37,2 0,5104 55,8 0,2900 93 0,1755 34 1,7650 51 0,7567 55,8 0,5097 93 0,2892 139 0,1750
47,6 1,7197 74,4 0,5100 139 0,2893 186 0,1754
Quadro 5.27 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P3. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,072=2,2584η γ − 2R 0,960= ( )0,8438
5,0588 1,65991,65991 2,0611
ηγ
−= +
+
2R 0,993=
135 0,028=0,8448η γ − 2R 0,938= ( )1,3848
3,1051 0,75210,75211 1,5194
ηγ
−= +
+
2R 0,985=
165 0,006=0,2974η γ − 2R 0,930= ( )0,5112
0,3005 0,28520,28521 0,0687
ηγ
−= +
+
2R 0,947=
Figura 5.16 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GP 50/70 P3.
Figura 5.17 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 50/70 P3, após 150 minutos de agitação.
56,058,060,062,064,066,068,0
46,0
48,0
50,0
52,0
54,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
63
5.2.2.9 GP 50/70 P4
Quadro 5.28 – Resultados da caracterização do betume GP 50/70 P4.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 63,3 60,2 55,2 57,3 55,7 Temperatura de
amolecimento (°C) 52,1 90,9 93,5 95,8 85,7
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - Penetração (%) - - - - -2
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - -
Recuperação elástica (%) - - - - 97,50
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 1,3
- - - - 27,85
Índice de penetração - - - - 5,36 ∆ – variação.
2 Devido a problemas técnicos este ensaio não foi realizado.
Figura 5.18 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GP 50/70 P4.
Figura 5.19 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 50/70 P4, após 150 minutos de agitação.
48,0
53,0
58,0
63,0
68,0
46,056,066,076,086,096,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
64
Quadro 5.29 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P4.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GP
50/7
0 P4
3,4 2,9417 13,6 1,1650 9,3 0,6933 18,6 0,4450 18,6 0,2550 6,8 2,7793 20,4 1,1330 18,6 0,6900 37,2 0,4446 37,2 0,2537
13,6 2,5560 34 1,0980 27,9 0,6872 55,8 0,4430 55,8 0,2525 20,4 2,4763 51 1,0727 37,2 0,6850 74,4 0,4410 93 0,2520 34 2,4693 55,8 0,6830 93 0,4398 139 0,2519
Quadro 5.30 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P4. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,083=3,2358η γ − 2R 0,948= ( )2,8829
2,9818 2,45452,45451 0,1243
ηγ
−= +
+
2R 0,999=
135 0,062=1,3692η γ − 2R 0,999= ( )0,6716
1, 4596 0,96480,96481 0,1309
ηγ
−= +
+
2R 1,000=
165 0,007=0,4555η γ − 2R 0,849= ( )5,3509
0, 4450 0,43920,43921 0,0157
ηγ
−= +
+
2R 1,000=
5.2.2.10 GS 35/50 P2
Quadro 5.31 – Resultados da caracterização do betume GS 35/50 P2.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 43,4 44,6 39,7 44,9 43,4 Temperatura de
amolecimento (°C) 53,8 53,2 54,4 54,8 53,8
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - Penetração (%) - - - - -3
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - -
Recuperação elástica (%) - - - - 69,00
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 1,6
- - - - 18,55
Índice de penetração - - - - -0,62 ∆ – variação.
3 Devido a problemas técnicos este ensaio não foi realizado.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
65
Quadro 5.32 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P2.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GS
35/5
0 P2
6,8 1,9250 13,6 0,7313 18,6 0,3650 37,2 0,2112 55,8 0,1342 13,6 1,8810 20,4 0,6986 37,2 0,3604 55,8 0,2108 93 0,1340 20,4 1,8683 34 0,6783 55,8 0,3583 93 0,2093 139 0,1337 27,2 1,8430 51 0,6639 74,4 0,3569 139 0,2078 186 0,1337 34 1,8120 68 0,6584 93 0,3563 186 0,2071
Quadro 5.33 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P2. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,035=2,0617η γ − 2R 0,954= ( )0,8228
1,9674 0,97190,97191 0,0036
ηγ
−= +
+
2R 0,977=
135 0,064=0,8548η γ − 2R 0,958= ( )2,3874
0,7584 0,65210,65211 0,0469
ηγ
−= +
+
2R 0,975=
165 0,013=0,2217η γ − 2R 0,972= ( )4,1564
0, 2112 0,20680,20681 0,0100
ηγ
−= +
+
2R 0,999=
Figura 5.20 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GS 35/50 P2.
Figura 5.21 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 35/50 P2, após 150 minutos de agitação.
38,040,042,044,046,048,0
50,0
52,0
54,0
56,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
66
5.2.2.11 GS 35/50 P3
Quadro 5.34 – Resultados da caracterização do betume GS 35/50 P3.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 43,8 44,0 39,8 40,1 37,3 Temperatura de
amolecimento (°C) 54,6 56,8 58,0 60,9 61,5
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - Penetração (%) - - - - -4
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - -
Recuperação elástica (%) - - - - 86,33
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 9,5
- - - - 31,4
Índice de penetração - - - - 0,61 ∆ – variação.
4 Devido a problemas técnicos este ensaio não foi realizado.
Figura 5.22 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GS 35/50 P3.
Figura 5.23 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 35/50 P3, após 150 minutos de agitação.
36,0
40,0
44,0
48,0
50,052,054,056,058,060,062,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
67
Quadro 5.35 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P3.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GS
35/5
0 P3
3,4 2,6500 13,6 1,1420 18,6 0,5050 18,6 0,3050 37,2 0,1962 6,8 2,5710 20,4 1,0763 27,9 0,5000 37,2 0,3037 55,8 0,1950
13,6 2,4670 34 0,9967 37,2 0,4883 55,8 0,3000 93 0,1930 20,4 2,4040 51 0,9783 74,4 0,4652 93 0,2988 139 0,1923 27,2 2,3520 68 0,9729
Quadro 5.36 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P3. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,057=2,8556η γ − 2R 0,992= ( )0,7092
2,8196 1,84461,84461 0,0326
ηγ
−= +
+
2R 1,000=
135 0,103=1,4714η γ − 2R 0,930= ( )3,9413
1,1743 0,97170,97171 0,0482
ηγ
−= +
+
2R 1,000=
165 0,014=0,3183η γ − 2R 0,912= ( )6,8445
0,3050 0,29880,29881 0,0221
ηγ
−= +
+
2R 1,000=
5.2.2.12 GS 35/50 P4
Quadro 5.37 – Resultados da caracterização do betume GS 35/50 P4.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 39,7 33,5 35,4 36,4 31,7 Temperatura de
amolecimento (°C) 57,0 69,5 69,4 79,1 71,7
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - Penetração (%) - - - - -5
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - -
Recuperação elástica (%) - - - - 94,50
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 17,6
- - - - 31,45
Índice de penetração - - - - 2,00 ∆ – variação.
5 Devido a problemas técnicos este ensaio não foi realizado.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
68
Quadro 5.38 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P4.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GS
35/5
0 P4
3,4 3,9000 6,8 1,4293 9,3 0,5900 18,6 0,4225 37,2 0,2525 6,8 3,6580 13,6 1,2877 18,6 0,5883 37,2 0,4200 55,8 0,2492
10,2 3,4697 20,4 1,1790 27,9 0,5683 55,8 0,4130 74,4 0,2436 13,6 3,3730 34 1,1637 37,2 0,5296 93 0,4030 93 0,2435 20,4 3,2357 55,8 0,4986 139 0,2409
Quadro 5.39 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P4. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,106=4,4507η γ − 2R 0,997= ( )1,6692
4,0964 3,05063,05061 0,1221
ηγ
−= +
+
2R 0,999=
135 0,135=1,8332η γ − 2R 0,936= ( )6,4463
1, 4329 1,16301,16301 0,0753
ηγ
−= +
+
2R 1,000=
165 0,029=0,4630η γ − 2R 0,884= ( )4,5843
0, 4225 0,40060,40061 0,0169
ηγ
−= +
+
2R 1,000=
Figura 5.24 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GS 35/50 P4.
Figura 5.25 – Dispersão do polímero SBS no betume GS 35/50 P4, após 150 minutos de agitação.
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
50,055,060,065,070,075,080,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
69
5.2.2.13 GP 35/50 P2
Quadro 5.40 – Resultados da caracterização do betume GP 35/50 P2.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 50,3 47,7 43,7 43,0 43,8 Temperatura de
amolecimento (°C) 54,1 53,9 54,3 53,9 53,9
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - 0,07 Penetração (%) - - - - 57,73
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - - 4,3
Recuperação elástica (%) - - - - 77,50
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 1,6
- - - - 3,6
Índice de penetração - - - - -0,58 ∆ – variação.
Figura 5.26 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GP 35/50 P2.
Figura 5.27 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 35/50 P2, após 150 minutos de agitação.
42,044,046,048,050,052,0
52,0
54,0
56,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
70
Quadro 5.41 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P2.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GP
35/5
0 P2
6,8 2,3920 13,6 0,9063 18,6 0,4450 27,9 0,2800 37,2 0,1563 13,6 2,3230 20,4 0,8875 37,2 0,4446 37,2 0,2775 55,8 0,1561 20,4 2,3053 34 0,8833 55,8 0,4439 55,8 0,2758 93 0,1560 27,2 2,2850 51 0,8817 74,4 0,4429 93 0,2748 139 0,1557 34 2,2663 68 0,8708 93 0,4423 186 0,1559
Quadro 5.42 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P2. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,032=2,5395η γ − 2R 0,983= ( )0,6605
3,0006 2,18502,18501 0,7599
ηγ
−= +
+
2R 0,991=
135 0,021=0,9516η γ − 2R 0,869= ( )0,4403
1,0895 0,82650,82651 0,4910
ηγ
−= +
+
2R 0,843=
165 0,015=0,2934η γ − 2R 0,902= ( )3,7823
0, 2841 0,27480,27481 0,0337
ηγ
−= +
+
2R 0,996=
5.2.2.14 GP 35/50 P3
Quadro 5.43 – Resultados da caracterização do betume GP 35/50 P3.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 42,0 40,4 40,3 39,8 39,5 Temperatura de
amolecimento (°C) 55,0 54,8 55,6 56,0 56,7
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - Penetração (%) - - - - -6
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - -
Recuperação elástica (%) - - - - 81,50
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 4,8
- - - - 28,85
Índice de penetração - - - - -0,20 ∆ – variação.
6 Devido a problemas técnicos este ensaio não foi realizado.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
71
Quadro 5.44 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P3.
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GP
35/5
0 P3
3,4 3,4167 13,6 1,0833 9,3 0,5400 18,6 0,3425 37,2 0,2213 6,8 3,1163 20,4 1,0210 37,2 0,5296 37,2 0,3404 55,8 0,2208
13,6 2,9627 34 1,0230 55,8 0,5203 55,8 0,3400 93 0,2202 20,4 2,8817 51 0,9944 74,4 0,5171 93 0,3402 139 0,2197 27,2 2,8160 68 0,9837 186 0,2198
Quadro 5.45 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P3. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,090=3,7661η γ − 2R 0,978= ( )0,7045
4,9421 2,53762,53761 0,6432
ηγ
−= +
+
2R 0,989=
135 0,053=1,2249η γ − 2R 0,858= ( )3,0297
1,0931 0,97440,97441 0,0332
ηγ
−= +
+
2R 0,673=
165 0,004=0,3464η γ − 2R 0,751= ( )0,4390
0,3549 0,33610,33611 0,3046
ηγ
−= +
+
2R 0,797=
Figura 5.28 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GP 35/50 P3.
Figura 5.29 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 35/50 P3, após 150 minutos de agitação.
39,0
40,0
41,0
42,0
43,0
52,0
54,0
56,0
58,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
72
5.2.2.15 GP 35/50 P4
Quadro 5.46 – Resultados da caracterização do betume GP 35/50 P4.
Propriedades Tempo de Modificação 30 60 90 120 150
Penetração (0,1 mm) 34,7 32,1 29,8 28,9 30,5 Temperatura de
amolecimento (°C) 56,3 59,3 77,1 85,2 74,9
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - - Penetração (%) - - - - -7
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - -
Recuperação elástica (%) - - - - 87,50
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
- - - - 7,9
- - - - 41,7
Índice de penetração - - - - 2,39 ∆ – variação.
Quadro 5.47 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P4.
7 Devido a problemas técnicos este ensaio não foi realizado.
Figura 5.30 – Variação da penetração e da temperatura de amolecimento durante o processo de produção do betume GP 35/50 P4.
Figura 5.31 – Dispersão do polímero SBS no betume GP 35/50 P4, após 150 minutos de agitação.
28,0
32,0
36,0
40,0
44,0
52,060,068,076,084,092,0
0 30 60 90 120 150
Pene
traçã
o [d
mm
]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [min]
Temperatura de Amolecimento [ºC]
Penetração [1/10mm]
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
73
Temperatura [°C] 120 135 150 165 180 -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅ -1 [s ]γ [Pa s]η ⋅
GP
35/5
0 P4
3,4 4,1083 6,8 1,5543 9,3 0,6883 18,6 0,4200 27,9 0,3194 6,8 3,8837 13,6 1,5500 27,9 0,6683 37,2 0,3771 37,2 0,3175
13,6 3,5107 20,4 1,4183 37,2 0,6250 74,4 0,3638 55,8 0,3155 20,4 3,3580 34 1,4043 55,8 0,6114 93 0,3620 93 0,3070 23,8 3,2500 51 1,3573
Quadro 5.48 – Modelação da viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P4. Modelos da Potência e Cross.
Temperatura (°C) Modelo da Potência Modelo de Cross
120 0,121=4,8174η γ − 2R 0,987= ( )0,3764
5,6135 0,73420,73421 0,0345
ηγ
−= +
+
2R 0,992=
135 0,073=1,8100η γ − 2R 0,869= ( )0,6464
3, 2024 1,28381,28381 2,4184
ηγ
−= +
+
2R 0,767=
165 0,091=0,5384η γ − 2R 0,911= ( )3,4580
0, 4423 0,36160,36161 0,0407
ηγ
−= +
+
2R 1,000=
5.2.2.16 Discussão dos resultados
A EN 14023 estabelece as características e os métodos de ensaio exigidos aos betumes
modificados com polímeros [33]. De acordo com o InIR, as características dos betumes modificados
com polímeros, PMB 25/55-65 e PMB 45/80-55, aplicados em Portugal, são as que se encontram
resumidas no Quadro 5.49, para as propriedades analisadas [34].
Quadro 5.49 – Exigências de conformidade dos betumes modificados com polímero [34].
Propriedades PMB 25/55-65 PMB 45/80-55 Penetração (0,1 mm) 25-55 45-80
Temperatura de amolecimento (°C) ≥65 ≥55
Resistência ao endurecimento. Método
RTFOT
∆ de massa (%, ±) ≤0,3 ≤0,3 Penetração (%) ≥50 ≥50
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) ≤8 ≤8
Recuperação elástica [25°C] (%) ≥70 ≥70
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ≤9 ≤9 ∆ da temperatura de amolecimento (°C) ≤5 ≤5
∆ – variação.
As características dos betumes modificados produzidos, que tiveram origem num betume puro
50/70 são comparadas com as do PMB 45/80-55 e as características dos betumes modificados
produzidos provenientes de um betume puro 35/50 são comparadas com as do PMB 25/55-65. Este
critério de comparação resulta da relação de proximidade entre a gama de penetração do betume puro
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
74
que originou o betume modificado produzido e o betume modificado com polímero aplicado em
Portugal.
No Quadro 5.50 e Quadro 5.51 resumem-se as características dos betumes modificados
produzidos aos 150 minutos. Nestes, os valores a sombreado significam que a respectiva propriedade
não está em conformidade com as exigências requeridas na Quadro 5.49.
Quadro 5.50 – Resumo das características dos betumes modificados produzidos, aos 150 minutos.
Propriedades
CH
50/
70 P
2
CH
50/
70 P
3
CH
50/
70 P
4
GS
50/7
0 P2
GS
50/7
0 P3
GS
50/7
0 P4
GP
50/7
0 P2
GP
50/7
0 P3
GP
50/7
0 P4
Penetração (0,1 mm) 37,1 36,6 33,6 42,3 35,8 36,7 58,8 57,1 55,7 Temperatura de
amolecimento (°C) 57,8 60,0 62,2 55,7 59,1 66,7 49,6 52,8 85,7
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) 0,09 0,04 -0,06 -0,04 -0,04 -0,06 0,20 0,17 - Penetração (%) 74,75 68,70 74,60 57,49 74,23 60,44 75,17 67,70 -
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) 6,8 7,6 6,4 7,6 6,3 1,5 5,6 3,9 -
Recuperação elástica (%) 45,50 74,67 72,00 63,33 76,17 81,00 53,33 75,00 97,50
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) 17,8 8,9 33,4 2,4 21,5 26,4 6,1 6,6 1,3 ∆ da temperatura de amolecimento (°C) 21 25,9 45,15 6,05 34,35 40,6 0,7 4,45 27,85
Índice de penetração -0,12 0,28 0,51 -0,28 0,06 1,52 -0,93 -0,21 5,36
∆ – variação.
Quadro 5.51 – Resumo das características dos betumes modificados produzidos, aos 150 minutos (continuação).
Propriedades
GS
35/5
0 P2
GS
35/5
0 P3
GS
35/5
0 P4
GP
35/5
0 P2
GP
35/5
0 P3
GP
35/5
0 P4
Penetração (0,1 mm) 43,4 37,3 31,7 43,8 39,5 30,5 Temperatura de
amolecimento (°C) 53,8 61,5 71,7 53,9 56,7 74,9
Resistência ao endurecimento. Método RTFOT
∆ de massa (%, ±) - - - 0,07 - - Penetração (%) - - - 57,73 - -
Aumento da temperatura de amolecimento (°C) - - - 4,3 - -
Recuperação elástica (%) 69,00 86,33 94,50 77,50 81,50 87,50
Estabilidade ao armazenamento
∆ da penetração (0,1 mm) ∆ da temperatura de amolecimento (°C)
1,6 9,5 17,6 1,6 4,8 7,9
18,55 31,4 31,45 3,6 28,85 41,7 Índice de
penetração -0,62 0,61 2,00 -0,58 -0,20 2,39
∆ – variação.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
75
Da análise dos Quadro 5.50 e Quadro 5.51, constata-se que nem todas as propriedades dos
diferentes betumes modificados produzidos, estão em conformidade com as exigências apresentadas
no Quadro 5.49. Isto pode dever-se ao facto dos betumes modificados terem sido produzidos em
laboratório.
Apesar do índice de penetração não ser uma propriedade analisada nos betumes modificados, por
estes terem um comportamento não-Newtoniano, procedeu-se à sua determinação e análise. Concluiu-
se a partir dos valores obtidos que, para os betumes modificados que têm origem no mesmo betume
puro, o aumento da percentagem de polímero aumenta o índice de penetração. Assim, o aumento da
percentagem de polímero diminui a susceptibilidade térmica dos betumes modificados.
Da visualização das primeiras figuras de cada subsecção de 5.2.2, verifica-se que, com excepção
do betume modificado produzido GP 35/50 P2, todos os outros apresentam, no final do processo de
produção, penetração inferior e temperatura de amolecimento superior à do betume original. Este facto
já era esperado, uma vez que estas variações são consequência da utilização do polímero SBS na
modificação de betume.
Da análise das figuras que mostram a dispersão do polímero SBS no betume modificado (segunda
figura de cada subsecção de 5.2.2), conclui-se que a dispersão é homogénea e que os betumes
modificados, com a denominação GP, reagem melhor com o polímero, observando-se uma maior
decomposição química do mesmo. Por outro lado, as figuras também reflectem as diferentes
percentagens de polímero.
Da observação dos quadros que mostram os valores de viscosidade dinâmica, a diferentes
temperaturas e taxas de corte, e do Anexo B, onde constam as representações gráficas destes valores,
verifica-se que a introdução do polímero SBS altera o comportamento reológico do betume puro,
passando este a ter um comportamento não-Newtoniano do tipo “shear-thinning”, característico dos
betumes modificados. Com o intuito de ilustrar esta situação apresenta-se a Figura 5.32, extraída do
Anexo B, que mostra a variação da viscosidade com a taxa de corte do betume CH 50/70 P2. De
salientar também que a viscosidade do betume modificado é sempre superior à do betume puro que lhe
deu origem. Para além disto, para igual percentagem de polímero e para a gama de penetração 50/70, o
betume originário de Huelva apresenta a maior viscosidade e o do Porto a menor. Em relação à gama
de penetração 35/50, o betume proveniente do Porto exibe maior viscosidade que o de Sines.
No Anexo C apresentam-se os gráficos que relacionam as constantes k e n, do modelo da lei de
potência, com a percentagem de polímero do betume modificado, para as temperaturas de 120°C,
135°C e 165°C. A constante k representa o índice de consistência do polímero e aumenta com a
viscosidade. Por sua vez, a constante n mede a dependência da taxa de corte de um material. Quanto
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
76
mais próxima se encontrar do valor unitário menor é a dependência, dado que, quando n=1 e de
acordo com o modelo da lei de potência, o comportamento é Newtoniano, o qual é independente da
taxa de corte. Assim, destes gráficos pode concluir-se que a viscosidade e a dependência da taxa de
corte aumentam com a percentagem de polímero SBS. Estas duas variáveis relacionam-se com os
valores de k e n, respectivamente. Deste modo, com aumento da percentagem de polímero verifica-se
que os valores de k aumentam e os de n têm tendência a afastar-se do valor unitário. Por outro lado, as
duas variáveis diminuem com o aumento da temperatura, uma vez que, com este aumento se verificam
menores valores de k e valores de n tendencialmente mais perto da unidade. Como exemplo destas
constatações mostra-se a Figura 5.33 e Figura 5.34 que figuram no Anexo C.
Figura 5.32 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,1
1
0,01 0,1 1 10 100 1000
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
CH 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
77
5.3 Determinação das temperaturas de fabrico e compactação
Após a caracterização reológica dos betumes puros e modificados, está-se em condições de
determinar as temperaturas de fabrico e compactação destes. As temperaturas de fabrico e
compactação dos betumes puros estabelecem-se através do método Superpave, método normalizado na
determinação destas temperaturas. Relativamente aos betumes modificados, aplicam-se, para além do
método do Superpave, os métodos laboratoriais para betumes modificados, propostos noutros
trabalhos científicos, que utilizam o viscosímetro rotacional, apresentados no subcapítulo 3.2.
Figura 5.33 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro CH 50/70.
Figura 5.34 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro CH 50/70.
0
1
2
3
4
5
6
7
1% 2% 3% 4% 5%
Con
stan
te "k
"
% de Polímero
"k" vs % de Polímero - Betume modificado com CH 50/70
120 ºC
135 ºC
165 ºC
0,920
0,940
0,960
0,980
1,000
1% 2% 3% 4% 5%
Con
stan
te "n
"
% de Polímero
"n" vs % de Polímero - Betume modificado com CH 50/70
135 ºC
120 ºC
165 ºC
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
78
5.3.1 Betumes puros
No Anexo D apresentam-se os gráficos de cálculo das temperaturas de fabrico e compactação dos
betumes puros recorrendo ao método Superpave. Na Figura 5.35 apresenta-se a título de exemplo o
gráfico de cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70. Os resultados
deste e dos restantes betumes puros são apresentados no Quadro 5.52.
Quadro 5.52 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes puros, de acordo com o método Superpave.
Betume Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
CH 50/70 159 ºC - 164 ºC 150 ºC - 154 ºC GS 50/70 152 ºC - 157 ºC 143 ºC - 147 ºC GP 50/70 149 ºC - 154 ºC 140 ºC - 144 ºC GS 35/50 154 ºC - 159 ºC 144 ºC - 148 ºC GP 35/50 157 ºC - 161 ºC 148 ºC - 152 ºC
5.3.1.1 Discussão dos resultados
De modo a discutir os resultados obtidos para as temperaturas de fabrico e compactação dos
betumes puros, apresenta-se a Figura 5.36. Esta mostra uma perspectiva gráfica das temperaturas,
recolhidas no centro do intervalo de viscosidade de fabrico e compactação, em consonância com o
método Superpave. Nesta encontram-se também representados, a sombreado, os intervalos de
temperaturas de fabrico e compactação recomendados pelos produtores de betumes puros,
Quadro 5.53.
Figura 5.35 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70.
0,150,190,250,31
0,01
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,053 6,802
2R 0,998
Teη − +=
=
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
79
Quadro 5.53 – Intervalos de temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas, recomendados pelos produtores nos certificados de qualidade dos puros utilizados.
Tipo de betume puro 35/50 50/70
Temperatura de fabrico 150°C – 160°C Temperatura de compactação 140°C – 150°C
Como esperado, a determinação das temperaturas de fabrico e compactação, de betumes puros,
com recurso ao método Superpave, resulta em temperaturas aceitáveis. De acordo com os dados
recolhidos, as temperaturas de fabrico são maioritariamente inferiores a 160°C, excepção feita ao
betume CH 50/70, e sempre superiores a 150°C. No que diz respeito às temperaturas de compactação,
estas são na sua maioria, inferiores a 150°C, à excepção do betume CH 50/70, e superiores a 140°C.
As normas europeias também definem valores de referência para as temperaturas de fabrico e
compactação de betumes puros, que dependem do tipo de compactador laboratorial. No Quadro 5.54
são apresentados os valores das temperaturas de fabrico e compactação recomendados nas normas
europeias, EN 12697 partes 30, 31, 32, 33 e 35, em concordância com os respectivos compactadores
laboratoriais. De referir que a parte 30, respeitante à compactação com o compactador por impacto
(Marshall), não fornece nenhum valor de referência para a temperatura de compactação [35-39].
Quadro 5.54 – Temperaturas de fabrico e compactação recomendadas nas normas europeias, para betumes puros, de acordo os respectivos compactadores laboratoriais [35-39].
Compactador de impacto
Compactador giratório
Compactador vibratório Compactador de rolo
35/50 50/70 35/50 50/70 35/50 50/70 35/50 50/70 Temperatura de
fabrico 165°C 150°C 165°C 150°C 165°C 150°C 165°C 150°C
Temperatura de compactação - 160°C
±10°C 150°C ±10°C
160°C ±5°C
145°C ±5°C
160°C ±5°C
150°C ±5°C
Figura 5.36 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes puros, de acordo com o método Superpave e os respectivos intervalos recomendados, a sombreado.
120
130
140
150
160
170
Tem
pera
tura
[ºC
]
Betumes Puros
Método Superpave (6,8s-1)
Temperatura de fabrico @ 0,17 Pa·sTemperatura de compactação @ 0,28 Pa·s
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
80
Os intervalos de temperaturas de fabrico e compactação calculados enquadram-se, na maioria dos
casos, nos limites definidos pelos produtores, nos certificados de qualidade dos betumes puros
utilizados, Quadro 5.53 e nas normas europeias, Quadro 5.54. Recomendando-se assim a utilização do
método Superpave na determinação destes intervalos de temperaturas para betumes puros.
5.3.2 Betumes modificados
No Anexo E apresentam-se os gráficos de cálculo das temperaturas de fabrico e compactação dos
betumes modificados, produzidos de acordo com a metodologia Superpave e as metodologias
propostas para betumes modificados, que se encontram em fase de teste neste trabalho. Os resultados
destes intervalos de temperaturas encontram-se resumidos no Quadro 5.55 e Quadro 5.56.
Quadro 5.55 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados produzidos, obtidas pelos diversos métodos.
Método Superpave
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
(evolução)
Método da viscosidade à taxa de corte
zero
Método da viscosidade à taxa de corte zero
(simplificação)
Método da viscosidade à taxa de corte
baixa
T F [°C]
T C [°C]
T F [°C]
T C [°C]
T F [°C]
T C [°C]
T F [°C]
T C [°C]
T F [°C]
T C [°C]
T C [°C]
T F [°C]
T C [°C]
CH
50/
70
P2 180 168 180 168 168 150
119 107 143 132 134 118 105
185 173 186 173 174 156 146 134 141 121 109
CH
50/
70
P3 186 175 187 175 175 158
127 114 149 138 141 125 112
192 180 192 180 180 164 152 141 147 129 116
CH
50/
70
P4 196 184 197 184 185 167
132 124 153 143 145 131 122
202 189 203 190 190 172 155 145 151 133 125
GS
50/7
0 P2
171 159 172 156 157 135 113 101
136 125 127 112 100
177 164 179 163 164 142 138 127 134 115 103
GS
50/7
0 P3
177 165 181 165 166 144 125 119
141 130 132 124 117
183 171 188 172 173 151 143 132 139 126 119
GS
50/7
0 P4
191 178 204 184 185 158 144 130
150 138 141 142 127
197 184 213 193 194 166 153 141 148 146 132
GP
50/7
0 P2
170 156 169 153 154 132 132 125
134 120 123 131 124
176 162 177 160 161 139 136 123 131 133 126
T F – temperatura de fabrico; T C – temperatura de compactação;
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
81
Quadro 5.56 - Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados produzidos, obtidas pelos diversos métodos (continuação).
Método Superpave
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
(evolução)
Método da viscosidade à taxa de corte
zero
Método da viscosidade à taxa de corte zero
(simplificação)
Método da viscosidade à taxa de corte
baixa
T F [°C]
T C [°C]
T F [°C]
T C [°C]
T F [°C]
T C [°C]
T F [°C]
T C [°C]
T F [°C]
T C [°C]
T C [°C]
T F [°C]
T C [°C]
GP
50/7
0 P3
178 163 179 162 163 140 133 117
137 125 128 131 114
185 170 186 170 170 147 140 128 135 135 119
GP
50/7
0 P4
191 176 198 178 179 152 120 104
145 132 135 118 102
198 183 207 187 188 160 148 135 143 122 107
GS
35/5
0 P2
168 156 167 153 153 133 113 101
135 124 127 111 100
174 162 174 159 160 140 137 127 133 115 103
GS
35/5
0 P3
176 165 178 163 164 142 119 106
143 131 133 117 105
181 170 185 170 170 149 146 133 141 121 108
GS
35/5
0 P4
186 174 195 174 175 146 125 114
146 135 138 123 113
192 179 205 183 184 155 148 138 144 126 116
GP
35/5
0 P2
175 163 174 161 162 143 120 109
139 128 130 118 108
182 168 180 167 167 149 141 130 137 122 111
GP
35/5
0 P3
180 168 183 168 168 147 125 118
141 131 133 124 117
186 173 190 174 175 153 143 133 139 126 119
GP
35/5
0 P4
186 174 176 165 165 149 135 119
148 136 139 132 116
192 179 181 170 170 154 150 139 146 137 121
T F – temperatura de fabrico; T C – temperatura de compactação;
5.3.2.1 Discussão dos resultados
Com o intuito de analisar os resultados obtidos, faz-se de seguida uma análise crítica das
temperaturas de fabrico e compactação obtidas em cada método, comparando-as com os intervalos de
temperaturas aconselhadas pelos produtores de betumes modificados, Quadro 5.57. Estes quadro é um
resumo das temperaturas aconselhadas pelos produtores, Anexo F, que resultam da sua experiência.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
82
Quadro 5.57 – Intervalos aconselhados de temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes modificados.
Tipo de betume modificado 35/50 50/70
Temperatura de fabrico 160°C – 175°C 155°C – 170°C Temperatura de compactação 155°C – 165°C 150°C – 165°C
No que aos betumes modificados diz respeito a normalização europeia relativa à compactação
laboratorial indica diferentes formas de especificar as temperaturas de fabrico e compactação. Para a
temperatura de fabrico, os diferentes métodos de compactação laboratorial referem nas suas normas,
EN 12697 partes 30, 31, 32 e 33, que esta deve ser determinada segundo a parte 35, de modo a que o
betume modificado apresente uma viscosidade cinemática (EN 12595) semelhante à do betume puro.
Para a temperatura de compactação, os compactadores por impacto (Marshall) e vibratório nas
respectivas normas, EN 12697 parte 30 e 32, mencionam que esta deve ser definida pelos produtores
dos betumes modificados. Por outro lado, as partes 31 e 33, respeitantes à compactação com o
compactador giratório e de rolo, respectivamente, relatam que as temperaturas de compactação para os
betumes modificados, podem ser ajustadas relativamente às apresentadas para os betumes puros [35-
39]. Este modo de definir as temperaturas contraria as metodologias apresentadas, subcapítulo 3.2, em
que as temperaturas são definidas individualmente para cada betume de acordo com a sua viscosidade,
ao invés de fixas para cada gama de penetração.
• Método Superpave
Na Figura 5.37 resumem-se as temperaturas médias de fabrico e compactação, resultantes da
aplicação do método Superpave aos betumes modificados e os intervalos de temperaturas
recomendados no Quadro 5.57, a sombreado.
Observa-se que as temperaturas de fabrico e compactação aumentam com a percentagem de
polímero SBS. Da aplicação do método Superpave resultam, em geral, temperaturas de fabrico e
compactação superiores às recomendadas no Quadro 5.57, com excepção das temperaturas de fabrico
do betume GS 35/50 P2 e de compactação dos betumes GS 50/70 P2, GP 50/70 P2 e GS 35/50 P2, que
se enquadram entre os respectivos limites. No Quadro 5.58 são apresentados os valores máximos,
mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação deste método,
e os correspondentes betumes modificados onde estas temperaturas ocorrem.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
83
Quadro 5.58 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação do método Superpave, e respectivos betumes modificados.
50/70 35/50
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Máxima 199ºC 186ºC CH 50/70 P4 189ºC 177ºC GS 35/50 P4 e GP 35/50 P4
Mínima 173ºC 159ºC GP 50/70 P2 171ºC 159ºC GS 35/50 P2
Média 185ºC 172ºC 182ºC 169ºC
Conclui-se que da aplicação deste método resultam temperaturas de fabrico elevadas, em média,
acima de 180°C, que propiciam a degradação do betume e do polímero SBS, desaconselhando-se a sua
utilização para betumes modificados. Em relação às temperaturas de compactação, estas devem ser
inferiores à de fabrico, e por forma a que a mistura betuminosa resista ao esforço de compactação
induzido pelos cilindros compactadores, sem originando compactações e descompactações sucessivas.
• Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Na Figura 5.38 apresentam-se as temperaturas médias de fabrico e compactação, resultantes da
aplicação do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada, aos betumes modificados e os
intervalos de temperaturas recomendados no Quadro 5.57, a sombreado.
Verifica-se que estas temperaturas aumentam com a percentagem de polímero SBS e são
superiores às recomendadas no Quadro 5.57, com excepções feitas à temperatura de fabrico do betume
GS 35/50 P2 e às temperaturas de compactação dos betumes GS 50/70 P2, GP 50/70 P2, GS 35/50 P2
e GP 35/50 P2. No Quadro 5.59 são apresentados os valores máximos, mínimos e médios das
temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação deste método, e os correspondentes
betumes modificados onde estas temperaturas ocorrem.
Figura 5.37 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com o método Superpave e respectivos intervalos recomendados, a sombreado.
150
160
170
180
190
200
Tem
pera
tura
[ºC
]
Betumes Modificados
Método Superpave (6,8s-1)
Temperatura de fabrico @ 0,17 Pa·s
Temperatura de compactação @ 0,28 Pa·s
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
84
Quadro 5.59 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada, e respectivos betumes modificados.
50/70 35/50
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Máxima 208ºC 189ºC GS 50/70 P4 200ºC 179ºC GS 35/50 P4
Mínima 173ºC 157ºC GP 50/70 P2 171ºC 156ºC GS 35/50 P2
Média 189ºC 173ºC 182ºC 167ºC
Este método não revela razoabilidade nas temperaturas de fabrico que sugere, por serem em
média elevadas, acima de 180°C, levando à degradação do betume e do polímero SBS,
desaconselhando-se o seu uso para betumes modificados. Relativamente às temperaturas de
compactação, estas devem ser inferiores à de fabrico, e por forma a que a mistura betuminosa resista
ao esforço de compactação induzido pelos cilindros compactadores, sem originando compactações e
descompactações sucessivas.
• Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
A Figura 5.39 sintetiza as temperaturas médias de fabrico e compactação, resultantes da aplicação
da evolução do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada, aos betumes modificados e os
intervalos de temperaturas recomendados no Quadro 5.57, a sombreado.
Da aplicação deste método verifica-se que para a maioria dos betumes modificados, às
temperaturas de fabrico, ajustam-se aos intervalos recomendados no Quadro 5.57, no entanto, ainda se
verificam temperaturas acima de 180°C, nomeadamente as dos betumes com gama de penetração
50/70 com 4% de polímero SBS. No caso das temperaturas de compactação estas são, na sua maioria,
inferiores aos intervalos recomendados no Quadro 5.57. No Quadro 5.60 são apresentados os valores
Figura 5.38 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com o método da viscosidade a uma taxa de corte elevada e respectivos intervalos recomendados, a sombreado.
150
160
170
180
190
200
210
Tem
pera
tura
[ºC
]
Betumes Modificados
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (500s-1)
Temperatura de fabrico @ 0,17 Pa·s
Temperatura de compactação @ 0,28 Pa·s
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
85
máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação
deste método, e os correspondentes betumes modificados onde estas temperaturas ocorrem.
Quadro 5.60 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação da evolução do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada, e respectivos betumes modificados.
50/70 35/50
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Máxima 189ºC 170ºC GS 50/70 P4 e CH 50/70 P4 179ºC 152ºC GS 35/50 P4 e
GP 35/50 P4 Mínima 157ºC 135ºC GP 50/70 P2 157ºC 136ºC GS 35/50 P2
Média 174ºC 152ºC 168ºC 147ºC
• Método da viscosidade à taxa de corte zero
A Figura 5.40 apresenta as temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação do
método da viscosidade à taxa de corte zero, aos betumes modificados e os intervalos de temperaturas
recomendados no Quadro 5.57, a sombreado.
Observa-se que estas temperaturas são inferiores aos intervalos de temperaturas recomendados no
Quadro 5.57. Podendo afirmar-se que, da aplicação deste método resultam temperaturas de fabrico, de
pelo menos 11°C, abaixo do limite inferior do intervalo de fabrico recomendado e temperaturas de
compactação, de pelo menos 20°C, abaixo do limite inferior do intervalo de compactação
recomendado. De salientar ainda que, os intervalos de viscosidade envolvidos neste método, foram
definidos por forma a que as temperaturas de fabrico e compactação não excedessem 160°C e 150°C,
respectivamente, verificando-se esta situação. No Quadro 5.61 são apresentados os valores máximos,
Figura 5.39 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com a evolução do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada e respectivos intervalos recomendados, a sombreado.
130
140
150
160
170
180
190
Tem
pera
tura
[ºC
]
Betumes Modificados
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução) (500s-1)
Temperatura de fabrico @ 0,275 Pa·s
Temperatura de compactação @ 0,550 Pa·s
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
86
mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação deste método,
e os correspondentes betumes modificados onde estas temperaturas ocorrem.
Quadro 5.61 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação do método da viscosidade à taxa de corte zero, e respectivos betumes modificados.
50/70 35/50
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Máxima 144ºC 130ºC GS 50/70 P4 135ºC 119ºC GP 35/50 P4
Mínima 113ºC 101ºC GS 50/70 P2 113ºC 101ºC GS 35/50 P2
Média 127ºC 116ºC 123ºC 111ºC
• Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
A Figura 5.41 resume as temperaturas médias de fabrico e compactação, resultantes da aplicação
do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa, aos betumes modificados e os intervalos de
temperaturas recomendados no Quadro 5.57, a sombreado.
No Quadro 5.62 são apresentados os valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de
fabrico e compactação, resultantes da aplicação deste método, e os correspondentes betumes
modificados onde estas temperaturas ocorrem. Da análise destes valores conclui-se que este método
apresenta temperaturas máximas, mínimas e médias muito semelhantes às do método da viscosidade à
taxa de corte zero, daí serem-lhe imputadas as mesmas críticas.
Figura 5.40 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com o método da viscosidade à taxa de corte zero e respectivos intervalos recomendados, a sombreado.
100110120130140150160170
Tem
pera
tura
[ºC
]
Betumes Modificados
Método da viscosidade à taxa de corte zero (0,000s-1)
Temperatura de fabrico @ 3,0 Pa·s
Temperatura de compactação @ 6,0 Pa·s
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
87
Quadro 5.62 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa, e respectivos betumes modificados.
50/70 35/50
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Máxima 144ºC 129ºC GS 50/70 P4 134ºC 119ºC GP 35/50 P4
Mínima 113ºC 101ºC GS 50/70 P2 113ºC 101ºC GS 35/50 P2
Média 127ºC 116ºC 123ºC 111ºC
• Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
A Figura 5.42 resume as temperaturas médias de fabrico e compactação, resultantes da aplicação
da simplificação do método da viscosidade à taxa de corte zero, aos betumes modificados e os
intervalos de temperaturas recomendados no Quadro 5.57, a sombreado.
Da aplicação deste método resultam temperaturas de fabrico e compactação inferiores aos
intervalos recomendados no Quadro 5.57 e às temperaturas de fabrico e compactação utilizadas na
definição dos respectivos intervalos de viscosidade no método original, 160°C e 150°C,
respectivamente. Por outro lado, constata-se que a determinação de temperaturas de compactação com
base na viscosidade de 1,1 Pa·s, comparativamente à viscosidade de 1,4 Pa·s, resulta numa melhor
aproximação aos intervalos de temperaturas de compactação recomendados no Quadro 5.57 e à
temperatura de compactação utilizada na definição do mesmo intervalo de viscosidade no método
original. No Quadro 5.62 são apresentados os valores máximos, mínimos e médios das temperaturas
de fabrico e compactação, resultantes da aplicação deste método, e os correspondentes betumes
modificados onde estas temperaturas ocorrem.
Figura 5.41 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com o método da viscosidade a uma taxa de corte baixa e respectivos intervalos recomendados, a sombreado.
100110120130140150160170
Tem
pera
tura
[ºC
]
Betumes Modificados
Método da viscosidade à taxa de corte baixa (0,001s-1)
Temperatura de fabrico @ 3,0 Pa·s
Temperatura de compactação @ 6,0 Pa·s
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
88
Quadro 5.63 – Valores máximos, mínimos e médios das temperaturas de fabrico e compactação, resultantes da aplicação da simplificação do método da viscosidade à taxa de corte zero, e respectivos betumes modificados.
50/70 35/50
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
Temperatura de fabrico
Temperatura de compactação
Betume modificado
0,75 Pa·s 1,4 Pa·s 1,1 Pa·s 0,75 Pa·s 1,4 Pa·s 1,1 Pa·s Máxima 154 ºC 144 ºC 148 ºC CH 50/70 P4 149 ºC 138 ºC 142 ºC GP 35/50 P4
Mínima 135 ºC 121 ºC 127 ºC GP 50/70 P2 136 ºC 125 ºC 130 ºC GS 35/50 P2
Média 144 ºC 133 ºC 138 ºC 143 ºC 132 ºC 137 ºC
• Comparações entre os métodos
Na Figura 5.43 e Figura 5.44 apresentam-se as variações dos valores máximos, mínimos e médios
das temperaturas de fabrico e compactação, em função dos diferentes métodos estudados e os
intervalos de temperaturas aconselhados pelos produtores de betumes modificados, Quadro 5.57.
Nestas figuras os betumes encontram-se agrupados de acordo com a gama de penetração do betume
puro que originou o betume modificado.
Na Figura 5.45 e Figura 5.46 apresentam-se as variações dos valores máximos, mínimos e médios
das temperaturas de fabrico e compactação, em função dos diferentes métodos estudados, para os
betumes modificados. Estes encontram-se agrupados de acordo com as gamas de penetração definidas
nas especificações normativas em vigor em Portugal (25/55 e 45/80).
Figura 5.42 – Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados, de acordo com o método simplificado da viscosidade à taxa de corte zero e respectivos intervalos recomendados, a sombreado.
120
130
140
150
160
170
Tem
pera
tura
[ºC
]
Betumes Modificados
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação) (6,8s-1)
Temperatura de fabrico @ 0,75 Pa·sTemperatura de compactação @ 1,4 Pa·sTemperatura de compactação @ 1,1 Pa·s
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
89
Figura 5.43 – Temperaturas de fabrico resultantes da aplicação dos diferentes métodos, para os betumes modificados agrupados de acordo com a gama de penetração do betume puro que originou o betume modificado.
Figura 5.44 – Temperaturas de compactação resultantes da aplicação dos diferentes métodos, para os betumes modificados agrupados de acordo com a gama de penetração do betume puro que originou o betume modificado.
100
120
140
160
180
200
Método Superpave (betumes
puros)
Método Superpave
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
(evolução)
Método da viscosidade à taxa de corte
zero
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Método da viscosidade à taxa de corte
zero (simplificação)
Tem
pera
tura
[C
]Temperatura de fabrico vs métodos
Temperatura máxima de fabrico (gama de penetração 50/70) Temperatura máxima de fabrico (gama de penetração 35/50)Temperatura média de fabrico (gama de penetração 50/70) Temperatura média de fabrico (gama de penetração 35/50)Temperatura mínima de fabrico (gama de penetração 50/70) Temperatura mínima de fabrico (gama de penetração 35/50)
100
120
140
160
180
200
Método Superpave (betumes
puros)
Método Superpave
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
(evolução)
Método da viscosidade à taxa de corte
zero
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Método da viscosidade à taxa de corte
zero (simplificação)
@ 1,4 Pa·s
Método da viscosidade à taxa de corte
zero (simplificação)
@ 1,1 Pa·s
Tem
pera
tura
[C
]
Temperatura de compactação vs métodos
Temperatura máxima de compactação (gama de penetração 50/70) Temperatura máxima de compactação (gama de penetração 35/50)Temperatura média de compactação (gama de penetração 50/70) Temperatura média de compactação (gama de penetração 35/50)Temperatura mínima de compactação (gama de penetração 50/70) Temperatura mínima de compactação (gama de penetração 35/50)
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
90
Figura 5.45 – Temperaturas de fabrico resultantes da aplicação dos diferentes métodos, para os betumes modificados agrupados de acordo com a gama de penetração 25/55 e 45/80.
Figura 5.46 – Temperaturas de compactação resultantes da aplicação dos diferentes métodos, para os betumes modificados agrupados de acordo com a gama de penetração 25/55 e 45/80.
100
120
140
160
180
200
Método Superpave
Método da viscosidade a uma
taxa de corte elevada
Método da viscosidade a uma
taxa de corte elevada
(evolução)
Método da viscosidade à taxa
de corte zero
Método da viscosidade a uma
taxa de corte baixa
Método da viscosidade à taxa
de corte zero (simplificação)
Tem
pera
tura
[C
]
Temperatura de fabrico vs métodos
Temperatura máxima de fabrico (gama de penetração 25/55) Temperatura máxima de fabrico (gama de penetração 45/80)Temperatura média de fabrico (gama de penetração 25/55) Temperatura média de fabrico (gama de penetração 45/80)Temperatura mínima de fabrico (gama de penetração 25/55) Temperatura mínima de fabrico (gama de penetração 45/80)
100
120
140
160
180
200
Método Superpave
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
(evolução)
Método da viscosidade à taxa de corte
zero
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Método da viscosidade à taxa de corte
zero (simplificação)
@ 1,4 Pa·s
Método da viscosidade à taxa de corte
zero (simplificação)
@ 1,1 Pa·s
Tem
pera
tura
[C
]
Temperatura de compactação vs métodos
Temperatura máxima de compactação (gama de penetração 25/55) Temperatura máxima de compactação (gama de penetração 45/80)Temperatura média de compactação (gama de penetração 25/55) Temperatura média de compactação (gama de penetração 45/80)Temperatura mínima de compactação (gama de penetração 25/55) Temperatura mínima de compactação (gama de penetração 45/80)
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
91
Da análise da Figura 5.43 e Figura 5.44 há a referir que, da utilização dos métodos Superpave e
viscosidade a uma taxa de corte elevada resultam sempre temperaturas médias superiores às
resultantes da aplicação do método Superpave a betumes puros.
As restantes ilações verificam-se independentemente do modo como os betumes são agrupados.
Deste modo há a salientar que:
- As temperaturas médias de fabrico e compactação decorrente da aplicação do método da
viscosidade a uma taxa de corte elevada são na mesma ordem de grandeza,
comparativamente com o método Superpave.
- Da aplicação da evolução do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada resultam
sempre temperaturas médias de fabrico e compactação inferiores relativamente aos métodos
Superpave e viscosidade a uma taxa de corte elevada.
- Do emprego dos métodos da viscosidade à taxa de corte zero, baixa e sua simplificação,
resultam sempre temperaturas médias inferiores às dos restantes métodos estudados.
- Da aplicação dos métodos da viscosidade à taxa de corte zero e baixa resultam temperaturas
médias idênticas. Tal facto permite concluir que o conceito de taxa de corte zero é mais lato
do que inicialmente poderia parecer, uma vez que a medição da viscosidade no intervalo de
taxas de corte entre 0 e 0,001 s-1 não provoca variações na determinação das temperaturas de
fabrico e compactação. Podendo adoptar-se, sem prejuízo, a medição da viscosidade a uma
taxa de corte baixa, entre 0 e 0,001 s-1, e obterem-se resultados iguais aos do método da
viscosidade à taxa de corte zero.
- Do emprego da simplificação do método da viscosidade à taxa de corte zero deveriam
resultar temperaturas médias de fabrico e compactação semelhantes às do método original,
devido à sua descendência. Contrariamente, resultam temperaturas médias superiores, que no
caso da temperatura média de compactação aumenta quando determinada à viscosidade de
1,1 Pa·s.
Dos métodos estudados há a destacar, devido aos resultados obtidos, a evolução do método da
viscosidade de corte elevada. Este método oferece intervalos de temperaturas que poderão vir a ser
usados no fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes modificados, Quadro 5.64. Os
restantes métodos para betumes modificados, método da viscosidade à taxa de corte zero (baixa) e sua
simplificação, julga-se determinarem temperaturas demasiado baixas relativamente às preconizadas
pelos produtores, Anexo F.
CAPÍTULO 5. ESTUDO DAS TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO
92
Quadro 5.64 – Intervalos de temperaturas de fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes modificados para os diferentes métodos estudados.
Método da viscosidade
a uma taxa de corte elevada (evolução)
Método da viscosidade à taxa de corte zero
(baixa)
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Fabrico Compactação Fabrico Compactação Fabrico Compactação @1,4Pa·s
Compactação @1,1Pa·s
Temperatura máxima 189ºC 170ºC 144ºC 130ºC 154ºC 144ºC 148ºC
Temperatura mínima 157ºC 135ºC 113ºC 101ºC 135ºC 121ºC 127ºC
Intervalo de temperatura
173ºC ±16ºC 152ºC ±17ºC 129ºC
±16ºC 115ºC ±14ºC 145ºC ±10ºC 132ºC ±11ºC 137ºC ±11ºC
93
Capítulo 6
6 Considerações finais
6.1 Conclusões
Relativamente à caracterização do comportamento reológico de betumes puros e modificados,
laboratorialmente, a temperaturas elevadas verifica-se que:
Os betumes puros têm um comportamento reológico conhecido como Newtoniano, ou
seja, independente da taxa de corte;
A adição de polímero ao betume puro provoca a alteração do comportamento reológico
do betume resultante, betume modificado. Este apresenta um comportamento reológico
conhecido como não-Newtoniano do tipo “shear-thinning” e é dependente da taxa de
corte;
O aumento da percentagem de polímero diminui a susceptibilidade térmica do betume
modificado;
A viscosidade dos betumes modificados com polímero SBS é sempre superior à
viscosidade do betume puro que lhe deu origem;
A viscosidade dos betumes diminui com o aumento da temperatura;
O aumento da percentagem de polímero SBS aumenta a viscosidade e a dependência da
taxa de corte do betume modificado;
A dependência da taxa de corte do betume modificado diminui com o aumento da
temperatura;
CAPÍTULO 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
94
Comparando betumes com igual percentagem de polímero SBS, constata-se que, em
relação à gama de penetração 50/70, o betume proveniente de Huelva apresenta a maior
viscosidade enquanto que o originário do Porto a menor viscosidade. Relativamente à
gama de penetração 35/50, o betume do Porto apresenta maior viscosidade que o oriundo
de Sines.
O objectivo primordial deste trabalho de investigação constou na comparação das temperaturas de
fabrico e compactação dos betumes puros e modificados com as recomendadas pelos produtores. As
ilações a retirar deste são que:
Não só a taxa de corte mas também a percentagem de polímero têm influência na
viscosidade e consequentemente na determinação das temperaturas de fabrico e
compactação;
Da aplicação do método Superpave a betumes puros resultam temperaturas de fabrico e
compactação aceitáveis, enquadrando-se nos limites recomendados pelos produtores e
nas normas europeias. Aconselhando-se a sua utilização em betume puros;
Do emprego dos métodos Superpave e viscosidade a uma taxa de corte elevada a betumes
modificados, resultam na sua maioria, temperaturas de fabrico e compactação superiores
às recomendadas pelos produtores. Estes revelam também temperaturas acima de 180°C.
Não sendo aconselhado o uso destes métodos na determinação das temperaturas de
fabrico e compactação de betumes modificados;
A evolução do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada sugere temperaturas de
fabrico, em geral, dentro dos limites recomendados pelos produtores. Mesmo assim,
ainda se verificam algumas temperaturas de fabrico superiores a 180°C. Relativamente às
temperaturas de compactação, estas são na sua maioria, inferiores aos limites
recomendados;
Os métodos da viscosidade à taxa corte zero e baixa apresentam temperaturas de fabrico e
compactação inferiores aos limites indicados pelos produtores. Destes conclui-se também
que a variação da taxa de corte entre 0 e 0,001 s-1, na medição da viscosidade, não altera
as temperaturas de fabrico e compactação;
Da utilização da simplificação do método da viscosidade à taxa de corte zero resultam
temperaturas de fabrico e compactação superiores comparativamente às do método
original, o que não era esperado, dado este ser seu descendente. Apesar disto, estas
temperaturas ainda são inferiores, mas mais próximas dos limites aconselhados pelos
produtores, nomeadamente se forem calculadas com o valor de viscosidade de 1,1 Pa·s
invés de 1,4 Pa·s;
CAPÍTULO 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
95
O método que oferece temperaturas de fabrico e compactação passíveis de serem
utilizadas no fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes modificados é
a evolução do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada. No entanto, ainda
necessita de ser testado no fabrico e compactação de misturas betuminosas com betumes
modificados.
6.2 Desenvolvimentos futuros
Como continuidade ao trabalho iniciado com esta dissertação sugere-se o desenvolvimento de
alguns trabalhos. Nestes apenas se recomenda o uso da evolução do método da viscosidade a uma taxa
de corte elevada, da viscosidade à taxa de corte zero (baixa) e sua simplificação.
Assim, seria interessante considerar as temperaturas de fabrico e compactação, provenientes dos
métodos referenciados em cima e a sua aplicação no fabrico e compactação de misturas betuminosas
em laboratório, para avaliar a qualidade dos processos de fabrico e compactação e as características
das misturas betuminosas resultantes.
Do mesmo modo sugere-se a validação da metodologia laboratorial com betumes modificados
produzidos em fábrica e o estudo das temperaturas de fabrico e compactação. Bem como, fabricar e
compactar misturas betuminosas com as temperaturas resultantes, em laboratório, de modo a avaliar a
qualidade dos processos de fabrico e compactação e as características das misturas betuminosas
resultantes.
Propõe-se ainda a realização de um trecho experimental baseado nas temperaturas de fabrico e
compactação resultantes dos métodos enunciados em cima, com o intuito de avaliar a qualidade dos
processos de fabrico e compactação e as características das misturas betuminosas resultantes em
situações reais.
97
Referências Bibliográficas
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[2] Branco, F.;Pereira, P. ;Santos, L. P. - Pavimentos Rodoviários. Coimbra, Almedina, 2006.
[3] Read, J.; Whiteoak, D. - The Shell Bitumen Handbook. London, Thomas Telford, 2003.
[4] Kim, Y. R. - Modeling of Asphalt Concrete. McGraw-Hill Professional, 2009.
[5] Bahia, H. U. - Advances in performance evaluation of asphalt binders. Apresentado no Seminário de Pavimentos Rodoviários, Lisboa, 2010.
[6] Yildirim, Y.;Solaimanian, M. ;Kennedy, T. W. - Mixing and Compaction Temperatures for Hot Mix Asphalt Concrete. Report nº 1250-5, Austin, University of Texas, 2000.
[7] Barnes, H. A.;Hutton, J. F. ;Walters, K. - An Introduction to Rheology. Amsterdam, Elsevier, 1989.
[8] Cavadas, A. - Hidrodinâmica de jactos de impacto confinados escoamento de fluidos newtonianos e não newtonianos. Doutor em Engenharia Mecânica, Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, 2008.
[9] Barnes, H. A. - A Handbook of Elementary Rheology. Aberystwyth, Institute of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 2000.
[10] Brookfield Engineering Laboratories - MORE SOLUTIONS TO STICKY PROBLEMS. Middleboro, Brookfield Engineering Laboratories.
[11] Khatri, A.;Bahia, H. U. ;Hanson, D. - Mixing and compaction temperatures for modified binders using the superpave gyratory compactor. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, volume 70, págs. 368-402, 2001.
[12] Asphalt Institute - Superpave Mix Design. Lexington, 1997.
[13] Viswanath, D. S.;Ghosh, T. K.;Prasad, D. H. L.;Dutt, N. V. K. ;Rani, K. Y. - Viscosity of liquids: theory, estimation, experiment, and data. Dordrecht, Springer, 2007.
[14] Brookfield Engineering Laboratories - BROOKFIELD DV-II+Pro Viscometer Operating Instructions, Manual Nº. M/03-165 D0410. Middleboro, Brookfield Engineering Laboratories.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
98
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[16] Azari, H.;McCuen, R. H. ;Stuart, K. D. - Optimum compaction temperature for modified binders. Journal of Transportation Engineering, volume 129, págs. 531-537, 2003.
[17] Yildirim, Y.;Ideker, J. ;Hazlett, P. E. D. - Evaluation of Viscosity Values for Mixing and Compaction Temperatures. Journal of Materials in Civil Engineering, volume 18, págs. 545-553, 2006.
[18] Asphalt Institute - Laboratory Mixing and Compaction Temperatures. Asphalt Institute Technical Bulletin. Lexington, Asphalt Institute, s/d. http://www.asphaltinstitute.org/public/engineering/pdfs/superpave/lab_mixing_compaction_temps.pdf ( Junho 2010).
[19] Yildirim, Y.; Kennedy, T. W. - Calculation of Shear Rate on Asphalt Binder in The Superpave Gyratory Compactor. Turkish J. Eng. Env. Sci, volume 27, págs. 375-381, 2003.
[20] West, R. C.;Watson, D. E.;Turner, P. A. ;Casola, J. R. - Mixing and Compaction Temperatures of Asphalt Binders in Hot-Mix Asphalt. National Cooperative Highway Research Program (NCHRP), Report 648, Washington, D.C., Transportation Research Board, 2010.
[21] Bahia, H. U.;Hanson, D. I.;Zeng, M.;Zhai, H.;Khatri, M. A. ;Anderson, R. M. - Characterization of Modified Asphalt Binders in Superpave Mix Design. National Cooperative Highway Research Program (NCHRP), Report 459, Washington, D.C., Transportation Research Board - National Research Council, 2001.
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[23] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION (CEN) - EN 58:2004 - Bitumen and bituminous binders - Sampling bituminous binders. Brussels, CEN, July 2004.
[24] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION (CEN) - EN 12594:2007 - Bitumen and bituminous binders - Preparation of test samples. Brussels, CEN, March 2007.
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99
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[35] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION (CEN) - EN 12697-30:2004 - Bituminous mixtures - Test methods for hot mix asphalt - Part 30: Specimen preparation by impact compactor. Brussels, CEN, June 2004.
[36] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION (CEN) - EN 12697-31:2004 - Bituminous mixtures - Test methods for hot mix asphalt - Part 31: Specimen preparation by gyratory compactor. Brussels, CEN, July 2004.
[37] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION (CEN) - EN 12697-32:2003 - Bituminous mixtures - Test methods for hot mix asphalt - Part 32: Laboratory compaction of bituminous mixtures by vibratory compactor. Brussels, CEN, March 2003.
[38] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION (CEN) - EN 12697-33:2003 - Bituminous mixtures - Test methods for hot mix asphalt - Part 33: Specimen prepared by roller compactor. Brussels, CEN, December 2003.
[39] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION (CEN) - EN 12697-35:2004 - Bituminous mixtures - Test methods for hot mix asphalt - Part 35: Laboratory mixing. Brussels, CEN, October 2004.
101
Anexo A Caracterização da viscosidade dinâmica dos betumes puros
Figura A.1 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,05
0,5
1 10 100 1000
Vis
cosi
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dinâ
mic
a [P
a.s]
Taxa de Corte [s-1]
CH 50/70 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC
135 ºC
150 ºC
165 ºC
180 ºC
ANEXO A – CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES PUROS
102
Figura A.2 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
Figura A.3 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,05
0,5
1 10 100 1000
Vis
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a [P
a.s]
Taxa de Corte [s-1]
GS 50/70 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC
135 ºC
150 ºC
165 ºC
180 ºC
0,05
0,5
1 10 100 1000
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GP 50/70 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC
135 ºC
150 ºC
165 ºC
180 ºC
ANEXO A – CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES PUROS
103
Figura A.4 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
Figura A.5 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,05
0,5
1 10 100 1000
Vis
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GS 35/50 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC
134 ºC
150 ºC
165 ºC
180 ºC
0,05
0,5
1 10 100 1000
Vis
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GP 35/50 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC
135 ºC
150 ºC
165 ºC
180 ºC
105
Anexo B Caracterização da viscosidade dinâmica dos betumes modificados
Figura B.1 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,1
1
0,01 0,1 1 10 100 1000
Vis
cosi
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din
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
CH 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
ANEXO B – CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES MODIFICADOS
106
Figura B.2 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P3, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
Figura B.3 – Viscosidade dinâmica do betume CH 50/70 P4, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,1
1
10
0,01 0,1 1 10 100 1000
Vis
cosi
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din
âmic
a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
CH 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei da PotênciaModelo de Cross
0,1
1
10
0,01 0,1 1 10 100 1000
Vis
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
CH 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
ANEXO B – CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES MODIFICADOS
107
Figura B.4 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
Figura B.5 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P3, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,1
1
0,01 0,1 1 10 100 1000
Vis
cosi
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GS 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
0,1
1
10
0,01 0,1 1 10 100 1000
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
ANEXO B – CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES MODIFICADOS
108
Figura B.6 – Viscosidade dinâmica do betume GS 50/70 P4, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
Figura B.7 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,1
1
10
0,01 0,1 1 10 100 1000
Vis
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GS 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
0,1
1
10
0,01 0,1 1 10 100 1000
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cosi
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GP 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
ANEXO B – CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES MODIFICADOS
109
Figura B.8 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P3, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
Figura B.9 – Viscosidade dinâmica do betume GP 50/70 P4, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,1
1
10
0,01 0,1 1 10 100 1000
Vis
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GP 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
0,1
1
0,01 0,1 1 10 100 1000
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a [P
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Taxa de Corte [s-1]
GP 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
ANEXO B – CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES MODIFICADOS
110
Figura B.10 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
Figura B.11 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P3, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,1
1
0,01 0,1 1 10 100 1000
Vis
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GS 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
0,1
1
0,01 0,1 1 10 100 1000
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GS 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
ANEXO B – CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES MODIFICADOS
111
Figura B.12 – Viscosidade dinâmica do betume GS 35/50 P4, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
Figura B.13 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P2, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,1
1
10
0,01 0,1 1 10 100 1000
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âmic
a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GS 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
0,1
1
0,01 0,1 1 10 100 1000
Vis
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GP 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
ANEXO B – CARACTERIZAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DOS BETUMES MODIFICADOS
112
Figura B.14 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P3, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
Figura B.15 – Viscosidade dinâmica do betume GP 35/50 P4, a diferentes temperaturas e taxas de corte.
0,1
1
0,01 0,1 1 10 100 1000
Vis
cosi
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âmic
a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GP 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
0,1
1
10
0,01 0,1 1 10 100 1000
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a [P
a·s]
Taxa de Corte [s-1]
GP 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Taxa de corte
120 ºC 135 ºC 150 ºC165 ºC 180 ºC Modelo da Lei de PotênciaModelo de Cross
113
Anexo C Relação entre as constantes do modelo da lei de potência e a percentagem de polímero
Figura C.1 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro CH 50/70.
Figura C.2 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro CH 50/70.
0
1
2
3
4
5
6
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1% 2% 3% 4% 5%
Con
stan
te "k
"
% de Polímero
"k" vs % de Polímero - Betume modificado com CH 50/70
120 ºC
135 ºC
165 ºC
0,920
0,940
0,960
0,980
1,000
1% 2% 3% 4% 5%
Con
stan
te "n
"
% de Polímero
"n" vs % de Polímero - Betume modificado com CH 50/70
135 ºC
120 ºC
165 ºC
ANEXO C – RELAÇÃO ENTRE AS CONSTANTES DO MODELO DA LEI DE POTÊNCIA E A PERCENTAGEM DE POLÍMERO
114
Figura C.3 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro GS 50/70.
Figura C.4 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro GS 50/70.
Figura C.5 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro GP 50/70.
0
1
2
3
4
5
1% 2% 3% 4% 5%
Con
stan
te "k
"
% de Polímero
"k" vs % de Polímero - Betume modificado com GS 50/70
120 ºC
135 ºC
165 ºC
0,880
0,900
0,920
0,940
0,960
0,980
1,000
1% 2% 3% 4% 5%
Con
stan
te "n
"
% de Polímero
"n" vs % de Polímero - Betume modificado com GS 50/70
120 ºC
135 ºC
165 ºC
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Con
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te "k
"
% de Polímero
"k" vs % de Polímero - Betume modificado com GP 50/70
120 ºC135 ºC165 ºC
ANEXO C – RELAÇÃO ENTRE AS CONSTANTES DO MODELO DA LEI DE POTÊNCIA E A PERCENTAGEM DE POLÍMERO
115
Figura C.6 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro GP 50/70.
Figura C.7 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro GS 35/50.
Figura C.8 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro GS 35/50.
0,900
0,920
0,940
0,960
0,980
1,000
1% 2% 3% 4% 5%
Con
stan
te "n
"
% de Polímero
"n" vs % de Polímero - Betume modificado com GP 50/70
120 ºC
135 ºC
165 ºC
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Con
stan
te "k
"
% de Polímero
"k" vs % de Polímero - Betume modificado com GS 35/50
120 ºC
135 ºC
165 ºC
0,8400,8600,8800,9000,9200,9400,9600,9801,000
1% 2% 3% 4% 5%
Con
stan
te "n
"
% de Polímero
"n" vs % de Polímero - Betume modificado com GS 35/50
120 ºC
135 ºC
165 ºC
ANEXO C – RELAÇÃO ENTRE AS CONSTANTES DO MODELO DA LEI DE POTÊNCIA E A PERCENTAGEM DE POLÍMERO
116
Figura C.9 – Relação entre a constante k e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro GP 35/50.
Figura C.10 – Relação entre a constante n e a percentagem de polímero, nos betumes modificados com o betume puro GP 35/50.
0
1
2
3
4
5
6
1% 2% 3% 4% 5%
Con
stan
te "k
"
% de Polímero
"k" vs % de Polímero - Betume modificado com GP 35/50
120 ºC
135 ºC
165 ºC
0,860
0,880
0,900
0,920
0,940
0,960
0,980
1,000
1% 2% 3% 4% 5%
Con
stan
te "n
"
% de Polímero
"n" vs % de Polímero - Betume modificado com GP 35/50
120 ºC135 ºC165 ºC
117
Anexo D Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes puros
Figura D.1 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70.
0,150,190,250,31
0,01
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
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a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,053 6,802
2R 0,998
Teη − +=
=
ANEXO D – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES PUROS
118
Figura D.2 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70.
Figura D.3 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70.
0,150,190,250,31
0,01
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
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âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabbrico
Intervalo de Compactação
0,150,190,250,31
0,01
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
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cosi
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âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,051 6,163
2R 0,997
Teη − +=
=
0,051 6,006
2R 0,997
Teη − +=
=
ANEXO D – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES PUROS
119
Figura D.4 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50.
Figura D.5 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50.
0,150,190,250,31
0,01
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,150,190,250,31
0,01
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,049 5,899
2R 0,999
Teη − +=
=
0,054 6,794
2R 0,998
Teη − +=
=
121
Anexo E Temperaturas de fabrico e compactação dos betumes modificados
Figura E.1 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método Superpave.
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,042 5,854Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
122
Figura E.2 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
Figura E.3 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,2450,305
0,490,61
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,039 5,341Teη − +=
0,039 5,341Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
123
Figura E.4 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
Figura E.5 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
3
6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,056 7,764
2R 0,996
Teη − +=
=
0,056 7,764
2R 0,996
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
124
Figura E.6 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
Figura E.7 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,055 7,691
2R 0,996
Teη − +=
=
0,055 7,691
2R 0,996
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
125
Figura E.8 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método Superpave.
Figura E.9 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,043 6,371Teη − +=
0,041 6,013Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
126
Figura E.10 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
Figura E.11 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
0,2450,305
0,490,61
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
3
6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
0,041 6,013Teη − +=
0,051 7,583
2R 0,967
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
127
Figura E.12 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
Figura E.13 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,051 7,583
2R 0,967
Teη − +=
=
0,058 8,395
2R 0,996
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
128
Figura E.14 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
Figura E.15 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método Superpave.
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,058 8,395
2R 0,996
Teη − +=
=
0,041 6,281Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
129
Figura E.16 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
Figura E.17 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,2450,305
0,490,61
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,039 5,972Teη − +=
0,039 5,972Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
130
Figura E.18 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
Figura E.19 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
3
6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,087 12,645
2R 0,996
Teη − +=
=
0,082 11,874
2R 0,995
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
131
Figura E.20 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
Figura E.21 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume CH 50/70 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
CH 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,060 8,896
2R 0,995
Teη − +=
=
0,060 8,896
2R 0,995
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
132
Figura E.22 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método Superpave.
Figura E.23 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,039 5,085Teη − +=
0,032 3,869Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
133
Figura E.24 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
Figura E.25 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
0,245
0,305
0,49
0,61
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
3
6
0,1
1
10
80 100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
0,032 3,869Teη − +=
0,058 7,631
2R 0,994
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
134
Figura E.26 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
Figura E.27 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
80 100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,058 7,632
2R 0,994
Teη − +=
=
0,055 7,227
2R 0,995
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
135
Figura E.28 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
Figura E.29 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método Superpave.
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,055 7,227
2R 0,995
Teη − +=
=
0,041 5,567Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
136
Figura E.30 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
Figura E.31 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,245
0,305
0,49
0,61
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,032 4,142Teη − +=
0,032 4,142Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
137
Figura E.32 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
Figura E.33 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
3
6
0,01
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
2,73,35,46,6
0,01
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,105 14,309
2R 0,997
Teη − +=
=
0,103 13,964
2R 0,997
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
138
Figura E.34 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
Figura E.35 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,057 7,848
2R 0,995
Teη − +=
=
0,057 7,848
2R 0,995
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
139
Figura E.36 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método Superpave.
Figura E.37 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200 220
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,039 5,751Teη − +=
0,025 3,509Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
140
Figura E.38 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
Figura E.39 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
0,2450,305
0,490,61
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
3
6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
0,025 3,509Teη − +=
0,047 7,840
2R 0,986
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
141
Figura E.40 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
Figura E.41 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,047 7,838
2R 0,987
Teη − +=
=
0,053 7,730
2R 0,996
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
142
Figura E.42 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 50/70 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
Figura E.43 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método Superpave.
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,053 7,730
2R 0,996
Teη − +=
=
0,035 4,266Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
143
Figura E.44 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
Figura E.45 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,245
0,305
0,49
0,61
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,031 3,614Teη − +=
0,031 3,614Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
144
Figura E.46 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
Figura E.47 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
3
6
0,1
1
10
100
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
2,73,35,46,6
0,1
1
10
100
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,100 14,247
2R 1,000
Teη − +=
=
0,099 14,193
2R 1,000
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
145
Figura E.48 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
Figura E.49 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,045 5,813
2R 0.998
Teη − +=
=
0,045 5,813
2R 0.998
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
146
Figura E.50 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método Superpave.
Figura E.51 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,033 4,280Teη − +=
0,030 3,723Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
147
Figura E.52 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
Figura E.53 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
0,245
0,305
0,49
0,61
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
3
6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
0,030 3,723Teη − +=
0,043 6,791
2R 0,973
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
148
Figura E.54 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
Figura E.55 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,043 6,772
2R 0,972
Teη − +=
=
0,052 6,891
2R 0,992
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
149
Figura E.56 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
Figura E.57 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método Superpave.
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,052 6,891
2R 0,992
Teη − +=
=
0,033 4,671Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
150
Figura E.58 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
Figura E.59 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200 220
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,245
0,305
0,49
0,61
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,025 3,342Teη − +=
0,025 3,342Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
151
Figura E.60 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
Figura E.61 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
3
6
0,1
1
10
80 100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
80 100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,045 6,520
2R 0,999
Teη − +=
=
0,045 6,524
2R 0,999
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
152
Figura E.62 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
Figura E.63 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 50/70 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fsbrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 50/70 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,049 6,886
2R 0,991
Teη − +=
=
0,049 6,873
2R 0,991
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
153
Figura E.64 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método Superpave.
Figura E.65 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,042 5,356Teη − +=
0,034 4,099Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
154
Figura E.66 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
Figura E.67 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
0,245
0,305
0,49
0,61
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
3
6
0,1
1
10
80 100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
0,034 4,099Teη − +=
0,060 7,850
2R 0,997
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
155
Figura E.68 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
Figura E.69 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
80 100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,060 7,850
2R 0,997
Teη − +=
=
0,059 7,708
2R 0,996
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
156
Figura E.70 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
Figura E.71 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método Superpave.
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,059 7,708
2R 0,996
Teη − +=
=
0,045 6,314Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
157
Figura E.72 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
Figura E.73 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,245
0,305
0,49
0,61
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,033 4,159Teη − +=
0,033 4,159Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
158
Figura E.74 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
Figura E.75 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
3
6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,056 7,717
2R 0,998
Teη − +=
=
0,056 7,715
2R 0,998
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
159
Figura E.76 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
Figura E.77 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 50/70 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,051 7,010
2R 0,999
Teη − +=
=
0,051 7,010
2R 0,999
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
160
Figura E.78 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método Superpave.
Figura E.79 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200 220
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,039 5,624Teη − +=
0,024 2,992Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
161
Figura E.80 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
Figura E.81 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
0,245
0,305
0,49
0,61
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
3
6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
0,024 2,992Teη − +=
0,066 9,288
2R 0,995
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
162
Figura E.82 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
Figura E.83 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,066 9,288
2R 0,995
Teη − +=
=
0,058 8,295
2R 0,996
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
163
Figura E.84 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GS 35/50 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
Figura E.85 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método Superpave.
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GS 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,058 8,295
2R 0,996
Teη − +=
=
0,039 5,155Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
164
Figura E.86 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
Figura E.87 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,245
0,305
0,49
0,61
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,038 4,953Teη − +=
0,038 4,953Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
165
Figura E.88 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
Figura E.89 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
3
6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,064 8,795
2R 0,997
Teη − +=
=
0,064 8,831
2R 0,997
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
166
Figura E.90 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
Figura E.91 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P2, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P2 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,059 7,919
2R 0,995
Teη − +=
=
0,059 7,919
2R 0,995
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
167
Figura E.92 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método Superpave.
Figura E.93 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,15
0,19
0,25
0,31
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxas de corte alta
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,039 5,368Teη − +=
0,032 4,205Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
168
Figura E.94 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
Figura E.95 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
0,245
0,305
0,49
0,61
0,1
1
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxas de corte alta (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
3
6
0,01
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
0,032 4,205Teη − +=
0,098 13,317
2R 0,996
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
169
Figura E.96 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
Figura E.97 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
2,73,35,46,6
0,01
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,097 13,292
2R 0,996
Teη − +=
=
0,066 9,079
2R 0,994
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
170
Figura E.98 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P3, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
Figura E.99 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método Superpave.
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P3 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método Superpave
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,066 9,079
2R 0,994
Teη − +=
=
0,042 6,063Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
171
Figura E.100 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada.
Figura E.101 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução).
0,150,190,250,31
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,2450,305
0,490,61
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte elevada (evolução)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,044 6,093Teη − +=
0,044 6,093Teη − +=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
172
Figura E.102 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero.
Figura E.103 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método da viscosidade a uma taxa de corte baixa.
3
6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero
Viscosidade de Fabrico
Viscosidade de Compactação
2,73,3
5,46,6
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade a uma taxa de corte baixa
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,044 7,056
2R 0,988
Teη − +=
=
0,044 7,002
2R 0,987
Teη − +=
=
ANEXO E – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO DOS BETUMES MODIFICADOS
173
Figura E.104 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação).
Figura E.105 – Cálculo das temperaturas de fabrico e compactação do betume GP 35/50 P4, através do método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação), com alteração do intervalo de compactação.
0,70,8
1,31,5
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,70,8
1,3
0,9
0,1
1
10
100 120 140 160 180 200
Vis
cosi
dade
din
âmic
a [P
a.s]
Temperatura [ºC]
GP 35/50 P4 - Viscosidade dinâmica vs Temperatura
Método da viscosidade à taxa de corte zero (simplificação)
Intervalo de Fabrico
Intervalo de Compactação
0,056 8,103
2R 0,997
Teη − +=
=
0,056 8,103
2R 0,997
Teη − +=
=
175
Anexo F Temperaturas de fabrico e compactação aconselhadas pelos produtores
Figura F.1 – Temperaturas de fabrico e compactação, recomendadas pelo produtor Cepsa, para o betume STYRELF BM-2 de gama de penetração 35/50.
ANEXO F – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO ACONSELHADAS PELOS PRODUTORES
176
Figura F.2 – Temperaturas de fabrico e compactação, recomendadas pelo produtor Cepsa, para o betume STYRELF BM-3b de gama de penetração 55/70.
ANEXO F – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO ACONSELHADAS PELOS PRODUTORES
177
Figura F.3 – Temperaturas de fabrico e compactação, recomendadas pelo produtor Cepsa, para o betume STYRELF BM-3c de gama de penetração 55/70.
ANEXO F – TEMPERATURAS DE FABRICO E COMPACTAÇÃO ACONSELHADAS PELOS PRODUTORES
178
Figura F.4 – Temperaturas de fabrico e compactação, recomendadas pelo produtor Galp, para os betumes modificados de gama de penetração 35/50 e 50/70.