Conceção e avaliação do desempenho de soluções inovadoras e sustentáveis de bio-ligantes betuminosos modificados com polímeros

Abstract

O desenvolvimento sustentável é um conceito cada vez mais presente na sociedade. A área de transportes, na engenharia civil, é uma das várias que apresenta uma pegada carbónica elevada, tornando-se fundamental ir ao encontro de alternativas que permitam mudar esta realidade. Uma das soluções consiste na substituição do betume por materiais de origem biológica, que de outra forma seriam resíduos nos seus setores. Outra solução, também estudada, é a utilização de material fresado nos novos pavimentos, contribuindo para diminuir a geração de resíduos e o uso de betume virgem. Deste modo, o principal objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar novos bio-ligantes modificados com polímeros, que permitam obter soluções viáveis, e eventualmente melhoradas, para a substituição do betume convencional. Para atingir esse objetivo foram utilizados diferentes bio-óleos, e dois tipos de polímeros, até atingir as características necessárias a um bom desempenho dos ligantes. Durante o trabalho foram desenvolvidos oito ligantes betuminosos compostos com diferentes bio-óleos. Inicialmente foi adotada a mesma percentagem de óleo e borracha, e estabeleceu-se uma percentagem fixa para modificação de alguns ligantes com SBS. Conforme o trabalho avançou foi possível aumentar a percentagem de óleo, mas apenas para um dos óleos. Os novos ligantes foram submetidos a ensaios de caracterização, que levaram à seleção de alguns ligantes para a produção de misturas convencionais e recicladas, que também foram ensaiadas para determinar o seu desempenho mecânico. Os resultados obtidos foram muito positivos, pois demonstrou-se que a utilização simultânea dos diferentes bio-óleos com borracha e SBS, como extensores ou modificadores do betume, origina ligantes com propriedades mecânicas muito interessantes, tendo em alguns casos melhorado as características dos ligantes originais. De salientar os resultados encorajadores obtidos no ligante com cerca de 20% de borracha, 28% de bio-óleo (TOP) e 5% de SBS, que originaram misturas recicladas com reduzida sensibilidade à água e boa estabilidade de Marshall. Assim, os bio-ligantes modificados permitiram obter novas soluções de diferentes consistências, adaptadas a diferentes condições de aplicação.

Sustainable development is a concept that is increasingly present in society. The area of transport in civil engineering is one of several that has a high carbon footprint, making it essential to find alternatives to change this reality. One of the solutions is to replace bitumen with materials of biological origin, which would otherwise be waste in their sectors. Another solution, which has also been studied, is using reclaimed asphalt material in new pavements, helping to reduce waste generation and virgin bitumen use. Therefore, the main objective of this work was to develop and characterise new bio-binders modified with polymers, which would make it possible to obtain viable and eventually improved solutions for replacing conventional bitumen. Different bio-oils and two types of polymers were used to achieve this goal until the characteristics required for good binder performance were achieved. During the work, eight asphalt binders containing different oils were developed. Initially, the same percentage of oil and rubber was adopted, and a fixed rate was set for modifying some binders with SBS. As the work progressed, it was possible to increase the percentage of oil, but only for one of them. The new binders were subjected to characterisation tests, which led to the selection of some binders to produce conventional and recycled mixtures, which were also tested to determine their mechanical performance. The results were very positive, as it was shown that the combined use of different bio-oils with rubber and SBS as bitumen extenders or modifiers results in binders with exciting mechanical properties, in some cases improving the characteristics of the original binders. Of particular interest are the encouraging results obtained with a binder with around 20% rubber, 28% bio-oil (TOP) and 5% SBS, which resulted in recycled mixtures with reduced sensitivity to water and good Marshall stability. Thus, the modified bio-binders enabled new solutions of different consistencies adapted to distinct application conditions.