Complementary and integrated solutions for optimal use of industrial by-products in asphalt paving materials

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia CivilA crescente preocupação da sociedade na promoção de políticas de desenvolvimento sustentável origina a busca de alternativas aos recursos naturais, garantindo que estes sejam preservados e geridos racionalmente. A presente dissertação tem como objetivo estudar a viabilidade da produção de misturas betuminosas com aplicação de grandes percentagens de agregados siderúrgicos inertes para a construção (ASIC), bem como de material reciclado resultante da fresagem de pavimentos. Numa primeira fase, no presente estudo produziram-se duas misturas do grupo betão betuminoso (BB). Posteriormente, foram desenvolvidas duas misturas com uma composição mais complexa: uma mistura do tipo stone mastic asphalt (SMA) e uma mistura betuminosa drenante. O ligante aplicado nas misturas do grupo BB foi o betume de penetração 50/70, enquanto que nas restantes misturas se aplicou um betume modificado com polímeros. O comportamento dos materiais e desempenho final das misturas verificados nos ensaios laboratoriais, ao longo deste estudo, revelam que a aplicação conjunta de ASIC e material fresado é viável e tem um elevado potencial para produção de misturas betuminosas. Todas as misturas apresentaram baixa sensibilidade à água. Relativamente à resistência à deformação permanente, três das quatro misturas formuladas apresentaram um desempenho bastante satisfatório. No ensaio de resistência à fadiga, o comportamento das novas misturas em estudo foi superior ao das misturas de controlo, e aquelas que foram produzidas com ligante modificado (SMA e drenante) evidenciaram melhor desempenho. O elevado volume de vazios das lajes produzidas com estas novas soluções foi a principal dificuldade verificada na realização do presente estudo. Em estudos futuros, quando contornada esta dificuldade, prevê-se um aumento da resistência à fadiga por parte deste tipo de misturas.The growing concern of society in promoting sustainable development policies leads to the search for alternatives to natural resources, ensuring that these are preserved and managed rationally. This current dissertation aims at studying the feasibility of producing asphalt mixtures incorporating high percentages of steel slag aggregates, as well as reclaimed asphalt pavement materials. Initially, two asphalt concrete (AC) mixtures were produced in this study. Subsequently, two mixes with a more complex composition were also developed: a stone mastic asphalt (SMA) mixture and a porous asphalt mixture. The binder used in the asphalt concrete (AC) mixtures was a 50/70 pen bitumen, while the remaining mixes applied a polymer modified bitumen (PMB). The behaviour of the materials and the final performance of the mixtures observed in the laboratory tests, during this study, showed that the shared use of steel slag aggregates and reclaimed asphalt pavement materials is viable and has a high potential for production of asphalt mixtures. All mixtures showed low sensitivity to water. Regarding the rutting resistance, three out of the four mixes designed in this work presented a very satisfactory performance. In the fatigue cracking test, the behaviour of the new studied mixtures was better than that of the control mixtures, and those produced with PMB (SMA and porous asphalt) showed a higher performance. The high voids content of the slabs produced with these new solutions was the main challenge found in this study. In future studies, after bypassing this difficulty, improved fatigue cracking performance of this type of mixtures is expected