Development of innovative modified bitumens with waste materials

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Perfil de Planeamento e Infraestruturas de Transporta)Atualmente é crescente a preocupação em minimizar/conservar os recursos naturais utilizados na pavimentação rodoviária, bem como a valorização de resíduos. Como tal, vários estudos têm surgido onde estes temas são abordados. Partindo deste pressuposto, o estudo de novos ligantes asfálticos, em que a quantidade de betume é reduzida pela sua substituição por resíduos, torna-se essencial para o desenvolvimento sustentável da indústria rodoviária. O principal objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um ligante betuminoso alternativo com um desempenho competitivo, ou seja, deverá possuir propriedades semelhantes ou superiores às de um betume convencional. Assim pretende-se estudar a adição de óleo de motor usado e de diferentes polímeros (um plastómero e um elastómero) num betume convencional, de forma a obter um ligante proveniente, em parte de resíduos, e ao mesmo tempo, diminuir a quantidade de betume utilizado nas misturas betuminosas. Os betumes modificados foram produzidos com diferentes percentagens de cada modificador e avaliados através de vários ensaios de caracterização, de forma a selecionar os ligantes com melhores características para posterior aplicação nas misturas betuminosas. Deste modo, foram realizadas duas misturas com a mesma percentagem de óleo e de cada polímero para avaliar o seu desempenho mecânico e compará-lo com uma mistura betuminosa convencional. De acordo com os resultados obtidos conclui-se que a introdução de óleo de motor e polímero no betume melhora várias propriedades do betume convencional. Todavia apresentam problemas de estabilidade ao armazenamento que deverão ser objeto de um estudo mais detalhado. No que concerne ao seu comportamento nas misturas, os betumes selecionados melhoraram significativamente o seu desempenho em comparação com a mistura convencional. De salientar o aumento da resistência à deformação permanente e à fadiga e a menor sensibilidade à água, apesar das misturas apresentarem um menor módulo de rigidez.Nowadays, there is a growing concern about minimizing/conserving the natural resources used in road paving, as well as, the recovery of waste materials. As a result, many studies have been carried out where these subjects are approached. Based on this assumption, the study of new asphaltic binders, in which the amount of bitumen is reduced by the introduction of waste materials, is essential for the sustainable development of the road paving industry. The main objective of this study is the development of an alternative binder, with a competitive performance, in other words, it should have similar or better properties than those of a conventional bitumen. Thus, the addition of waste motor oil and different polymers (a plastomer and an elastomer) to a conventional bitumen was studied, in order to get a binder partly made of waste materials and, at the same time, which reduces de amount of bitumen in asphalt mixtures. The modified bitumens were produced with different percentages of each modifier, and evaluated by several characterization tests, in order to select the binders with better properties for application in asphalt mixtures. Therefore, two mixtures were made with the same percentage of waste motor oil and of each polymer so as to evaluate their mechanical performance and compare it with a conventional asphalt mixture. According to the results obtained it was concluded that the addition of waste motor oil and polymer to the bitumen have improved several properties of the conventional bitumen. However, these modified bitumens present storage stability problems, which should be the subject of a more detailed study. In terms of their behavior in the mixtures, the selected bitumens have significantly improved their performance in comparison with the conventional mixture. It should be highlighted the greater rutting and fatigue resistance and lower water sensitivity, although the mixtures present a lower stiffness modulus.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - Projeto PLASTIROADS (PTDC/ECM/119179/2010).Fundos FEDER através do Programa Operacional Fatores de Competitividade – COMPETE.Projeto estratégico UI 4047 – 2011-2012 do Centro do Território Ambiente e Construçã