As
alterações climáticas têm conduzido a padrões
de precipitação mais elevados e frequentes,
causando um aumento instantâneo das águas
pluviais que acarretam riscos como inundações.N/

Afonso, Márcia Isabel Lopes

Almeida, Marisa S. Dinis

Fael, Cristina Maria Sena

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Materiais betuminosos eficientes: Sustentabilidade e desempenho Pavimentos betuminosos permeáveisFormulação e AplicaçãoMárcia Isabel Lopes AfonsoMarisa Sofia Dinis de AlmeidaCristina Maria Sena FaelEnquadramento15 de maio de 20192Pavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e AplicaçãoAlterações climáticasCrescimento urbanoImpermeabilizaçãoImpactosPavimentos betuminosos permeáveisAlterações climáticasCrescimento urbanoImpermeabilizaçãoImpactosPavimentos betuminosos permeáveisEnquadramento3As alterações climáticas têm conduzido a padrõesde precipitação mais elevados e frequentes,causando um aumento instantâneo das águaspluviais que acarretam riscos como inundações.• Qualidade da água superficial e subterrânea;• Biodiversidade e ecossistemas territoriais;• Solos para a agricultura.Pavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Alterações climáticasCrescimento urbanoImpermeabilizaçãoImpactosPavimentos betuminosos permeáveisEnquadramento4Nas últimas décadas, a construção excessiva comoconsequência do crescimento demográfico temlevado ao aumento do número de edificações e devias rodoviárias.Consequência: InundaçõesLisboa, 2014 Lisboa, 2016Consequência: Diminuição da quantidade de água no solo• Menos água disponívelpara as plantas• Maior probabilidade desecas• Necessidade de irrigaçãoPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Alterações climáticasCrescimento urbanoImpermeabilizaçãoImpactosPavimentos betuminosos permeáveisEnquadramento5Propriedades de elevada permeabilidade e porosidade (16-25%) na suaestrutura → permitem reduzir a taxa de escoamento superficial e aumentarda infiltração da água para o solo.Infraestruturas verdesPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Enquadramento6✓ Parques de estacionamento✓ Estradas residenciais e comerciais, zonas de descanso✓ Acessos e caminhos pedonais✓ Trilhos de BTT✓ Percursos dos carros de golfe e equestresTipos de aplicaçãoGrey Towers National Historic Site PensilvâniaMaine Mall Road in South Portland OregonUniversidade de Rhode Island KingstonUpper Darby, PensilvâniaPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Áreas de investigação7Objetivo: Analisar o desempenho de um pavimento betuminoso permeável,na mitigação às alterações climáticas, com aplicação em zonas urbanas.Materiais – PavimentosFormulação das misturas betuminosas e ensaios de desempenho mecânico e funcional.Hidrologia Qualidade da águaEstudo hidrológico da capacidade de infiltração e análise da qualidade da água.Pavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Metodologia8Apreciação da áreaEstudo de formulação das misturas betuminosasCaracterização mecânica e hidrológica das misturas betuminosas em laboratórioConstrução do troço experimentalEstudo de desempenho do troço experimentalTrabalho laboratorialTroço experimentalPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 20199Com dupla camada betuminosa drenante (DLPA)Solo de fundaçãoTubo de drenagemReservatórioCamada de regularização(opcional)DLPAPavimento betuminoso permeávelMistura betuminosa drenante com agregados finos (MF)Mistura betuminosa drenante com agregados grossos (MG)Pavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Estrutura dos pavimentos permeáveis10Pavimento betuminoso denso Pavimento betuminoso permeávelSolo de fundaçãoTubo de drenagemBrita 15/25 (25cm)Brita 5/15 (9cm)Mistura drenante PA 12,5 (4cm)Mistura drenante PA 8 (3cm)Solo de fundaçãoTout-venant(20cm)Mistura densa AC 20 Base (9cm)Mistura densa AC 14 Surf (5cm)Estrutura dos pavimentos permeáveisFlexível convencional vs PermeávelPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201911O desempenho da superfície dos pavimentos é um dos fatores mais importantespara os utilizadores, a saber:✓ Resistência ao atrito✓ Redução do ruído✓ Boa visibilidade à noite✓ Boa visibilidade durante períodos de chuvaAlgumas vantagens conhecidas dasmisturas betuminosas drenantes estãorelacionadas com:✓ Boa resistência ao atrito✓ Redução do ruído pelo contactopneu/pavimento✓ Redução dos efeitos de pulverizaçãoe spray sob condições húmidasMisturas betuminosas densasMisturas betuminosas drenantesEstrutura dos pavimentos permeáveisFlexível convencional vs PermeávelPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201912Ensaio NormaBetume tradicional 50/70Betume modificadoPMB 45/80(Elaster 13/60, CEPSA)Penetração (0,1 mm)25 oC, 100g, 5 sEN 1426 53 53Temperatura de amolecimento (oC)EN 1427 49,7 63,2Recuperação elástica (%)25 oCEN 13398 __ > 70Caracterização dos materiaisBetumesMisturas betuminosas densasMisturas betuminosas drenantesMisturas betuminosas drenantesPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201913Características do granulado AspetoGrânulos cilíndricosConteúdo de fibras 87 a 93 %Comprimento médio dos grânulos2 a 8 mmDiâmetro médio dos grânulos 5 ± 1 mmDensidade aparente 440 a 520 g/lAnálise granulométrica, # < 4,5 mmmáx. 10 %Características do betume incluído no granuladoPenetração (EN 1426) a 25 oC 50/70 (0,1 mm)Temperatura de amolecimento (EN 1427)46/54 oCCaracterísticas da fibraComposição básicaFibra de celulose técnicaConteúdo em celulose 80 ± 5 %Valor do pH (5 g/100 ml) 7,5 ± 1,0Comprimento médio da fibra 1100 μmDiâmetro médio da fibra 45 μmViatop Premium, JRSCaracterização dos materiaisFibras celulósicasMisturas betuminosas drenantesPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Caracterização dos materiais1401020304050607080901000,01 0,1 1 10 100% PassadosDiâmetro das partículas   (mm)Pó de pedra 0/4 Brita 5/10Brita 5/15 Brita 15/25Brita 5/10 Brita 5/15 Pó de pedra 0/4 Cal hidráulicaAgregadosPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201915Misturas betuminosas densas Misturas betuminosas drenantesMaterialMD(AC 14 Surf)MB(AC 20 Base)Betume 50/70 5,3 % 4,8 %Cal hidráulica 3 % 3 %Pó de pedra 0/4 35 % 35 %Brita 5/15 62 % 37 %Brita 15/25 __ 25 %Material MF-BE MF MG-BE MGBetume Elaster PMB 45/80-605,2 % __ 5,1% __Betume 50/70 __ 5,2 % __ 4,6 %Cal hidráulica 2 % 2 % 2 % 2 %Pó de pedra 0/4 8 % 8 % 4 % 4 %Brita 5/15 __ __ 94 % 94 %Brita 5/10 90 % 90 % __ __Fibras ViatopPremium0,5 % 0,5 % 0,5 % 0,5 %Porosidade 16,6 % 16,6 % 18,6 % 19,0 %Trabalhos laboratoriaisFormulação das misturas betuminosas – Composição das misturasPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Wheel tracking e lajetas antes e depois do ensaioDeformação máxima das lajetas160,02,04,06,08,010,012,014,016,00 2000 4000 6000 8000 10000Deformações (mm)Número de ciclos (rpm)MF-BE MFS-BE MG-BE MGS-BETrabalhos laboratoriaisDesempenho mecânico – Ensaio de deformação permanentePavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Molde desenvolvido para ensaio de infiltraçãoHidrograma de infiltração para uma precipitação de 200 mm/h 170501001502002500 5 10 15 20 25 30 35Intensidade (l/h)Tempo (min)Intensidade Intensidade de infiltraçãoTrabalhos laboratoriaisDesempenho hidrológico – Ensaio de infiltraçãoPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019180510152025300 10 20 30 40 50 60Caudal de infiltração (l/h)Tempo (min)Infiltração inicial Infiltração após 2º ciclo de colmataçãoi=100mm/hi=300mm/hi=200mm/h5 %5 %12 %0510152025300 10 20 30 40 50Caudal de infiltração (l/h)Tempo (min)Infiltração inicial Infiltração após manutençãoi=100mm/hi=300mm/hi=200mm/h<1 %1 %8 %Trabalhos laboratoriaisDesempenho hidrológico – Ensaio de infiltraçãoPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201919Pavimento betuminoso permeável (12 m2)Pavimento betuminoso denso (12 m2)4 m3 m4 mCaixa 1Caixa 2CapinhaTroços experimentaisApreciação da área – LocalizaçãoBoidobraPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201920Troços experimentaisSolo de fundação – Caracterização in situEnsaio in situ com o Permeâmetro de GuelphEnsaio in situ com o Permeâmetro de carga variávelPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201921Troços experimentaisConstrução do troço experimental 2 na BoidobraEscavação do terrenoColocação do drenoColocação dos tubos dePVC de ligação à caixa derecolhasPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201922Troços experimentaisConstrução do troço experimental 2 na BoidobraAplicação dascamadas deagregadossoltosCompactação das camadas de agregadosAplicação das camadas demisturas betuminosasdrenantesPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201923Troços experimentaisConstrução do troço experimental 2 na BoidobraCompactaçãodas camadasbetuminosasdrenantesConstrução da caixa de recolhas de águasAplicação de caneletacom grelha para águas doescoamento superficialPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201924Troços experimentaisConstrução do troço experimental 2 na BoidobraVista geral do troço experimentalPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201925Desempenho em campo do pavimentoEnsaios de resistência ao atrito e texturaPontos de ensaio nos trêsestacionamentosPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201926Desempenho em campo do pavimentoEnsaios de resistência ao atrito e texturaPTV ≥ 60     ✓6568656466682,02,12,21,92,22,21,01,62,22,83,44,050,055,060,065,070,075,0Ponto1Ponto2Ponto3Ponto4Ponto5Ponto6MTD (mm)PTVPêndulo Britânico Mancha de areiaMTD > 1,2 mm     ✓Pavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201927Desempenho em campo do pavimentoEnsaios de permeabilidadePermeâmetro EN 12697-400,0000,0200,0400,0600,0800,1000,1201 2 3 4 5 6HC (s-1)Ponto de ensaioset/17 nov/17 mar/18 jul/18Permeâmetro LCS NLT 3270,0000,0010,0010,0020,0020,0030,0031 2 3 4 5 6K (m/s)Ponto de ensaioset/17 nov/17 mar/18 jul/18Pavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 201928Desempenho em campo do pavimentoEnsaios de qualidade da águaPontos de recolha Parâmetros analisados✓ Infiltração do dreno Valor do pH✓ Escoamento superficial Temperatura✓ Caixa de recolha A Oxigénio dissolvido✓ Caixa de recolha B Condutividade✓ Caixa de recolha CTOC, CQO, N-NH4, N-NO3, P-PO4, ST, SST E SVTMetais pesadosCompostos inorgânicosHidrocarbonetos totaisAzoto totalRecolha do escoamento superficialRecolha da água infiltradaPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Valores para descargas de águas residuaisDecreto-Lei n.o 236/98 de 1 de Agosto (1998)29Comparação de custosPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019Pavimento tradicional Pavimento Betuminoso PermeávelMD MB MFS MF MGS MGAC14Surf AC20Base PA8 PA8 PA12,5 PA12,5Espessura (m) 0,05 0,09 0,03 0,03 0,04 0,04* CUSTO €/m2 6,45 10,83 3,36 3,77 3,85 4,37Pavimentos aplicados nesta investigação* Para todas as misturas foram considerados: matéria-prima, mão-de-obra e custos gerais de fabrico.30Obrigada pela atenção!Márcia Isabel Lopes AfonsoPavimentos betuminosos permeáveis – Formulação e Aplicação15 de maio de 2019

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