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Avaliação da utilização de aditivos em betão permeável modificado, estado do Amazonas, Brasil
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Abstract(s)
A extensa malha de vias urbanas e interurbanas do Brasil tem aproximadamente 1.600.000 km, das quais cerca de 86 % apresentam a pista de circulação de veículos em solo natural, sem pavimentação. Esta ausência de pavimentação pode ser verificada também na Região Norte do Brasil, principalmente no estado do Amazonas, onde 70 % das vias urbanas e interurbanas da região não têm revestimento na zona de circulação de veículos. O transporte de pessoas, veículos e mercadorias torna-se difícil e, por vezes, até impossível, com consequentes impactes negativos ao meio ambiente e ao desenvolvimento económico.
O Governo do Brasil projetou a realização de obras de melhoramento de infraestruturas de transporte no estado do Amazonas, que incluem pavimentação nas vias urbanas e interurbanas para promover um transporte terrestre mais seguro e fiável. No entanto, os projetos de infraestrutura e de pavimentação utilizados atualmente são do tipo betão ou asfalto convencionais e não apresentam inovações tecnológicas que possam ir de encontro aos objetivos de desenvolvimento sustentável (ODS) preconizados pela Organização das Nações Unidas (ONU) na sua Agenda 2030.
O objetivo geral desta tese é apresentar uma alternativa ao pavimento convencional a ser aplicado em vias urbanas e/ou interurbanas no Amazonas, Brasil, de modo a contribuir para a proteção do meio ambiente de forma sustentável, perseguindo as propostas da ONU relativamente aos ODS, em particular o 9º ODS, i.e., desenvolver infraestruturas de qualidade, de confiança, sustentáveis e resilientes às alterações climáticas, incluindo infraestruturas regionais e transfronteiriças, para apoiar o desenvolvimento económico e o bem-estar humano, focando-se no acesso equitativo e a preços acessíveis para todos, e o 13º ODS, i.e., reforçar a sustentabilidade e a capacidade de adaptação a riscos relacionados com o clima e as catástrofes naturais no mundo.
Os objetivos específicos desta tese estão associados à avaliação das características do material proposto, tais como, permeabilidade, densidade, porosidade, resistência à compressão, deformação e captação de dióxido de carbono (CO2). O material proposto é o betão permeável, composto por seixos rolados da região do Amazonas, em detrimento de brita importada e/ou com adição de borracha reciclada de pneus e/ou com inclusão de aditivos para eventual captura de CO2 e/ou adição de agentes microbianos para controlo de macroinvertebrados transmissores de doenças tropicais comuns nesta região do mundo, como sejam a malária, febre amarela e dengue.
A metodologia utilizada para atingir os objetivos propostos residiu na produção de provetes de betão poroso com inclusão de diferentes aditivos com diferentes concentrações e/ou inclusão de resíduos de borracha de pneus. Os provetes foram submetidos a ensaios de compressão, avaliação de porosidade, densidade, permeabilidade, deformação e sequestração de CO2. Os resultados destes ensaios foram objeto de análises estatísticas para determinação da melhor concentração e tipo de aditivo face ao objetivo de utilização do material para pavimentação.
Atingiu-se o objetivo geral e os específicos deste estudo, demonstrando uma contribuição para o aperfeiçoamento dos projetos de infraestrutura de pavimentação no Amazonas, Brasil, em harmonia com o 9º e 13º ODS da Agenda 2030 anteriormente mencionados, através da proposta de um novo material que atua como uma inovação tecnológica em infraestrutura face à sustentabilidade global, contribuindo ainda para a mitigação das emissões de CO2 e apresentando ainda propriedades antimicrobianas, devido à utilização de aditivos como o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2).
Assim, o material proposto é considerado promissor quanto ao uso prático em vias urbanas, podendo também ser utilizado em acostamentos de tráfego leve de vias interurbanas, como demonstrado pela manifestação favorável do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), que reconheceu a importância desta pesquisa como proposta que contribuirá para o êxito do licenciamento ambiental da obra de pavimentação da via interurbana BR-319, a principal via interurbana do estado do Amazonas, no Brasil.
The extensive network of urban and interurban roads in Brazil has approximately 1,600,000 km, of which around 86 % have a lane for vehicles on natural soil, without pavement. This lack of paving can also be seen in the Northern Region of Brazil, particularly in the state of Amazonas, where 70 % of urban and interurban roads in the region do not have paving in the vehicle circulation area. Transporting people, vehicles and goods becomes difficult and sometimes even impossible, with consequent negative impacts on the environment and economic development. The Government of Brazil has planned to carry out transport infrastructure improvement works in the state of Amazonas, which include paving on urban and interurban roads to promote safer and more reliable land transport. However, the infrastructure and paving projects currently used are of the conventional concrete or asphalt type and do not present technological innovations that can meet the Goals of Sustainable Development (SDG) recommended by the United Nations (UN) in its Agenda 2030. The general objective of this thesis is to present an alternative to conventional pavement to be applied on urban and/or interurban roads in Amazonas, Brazil, in order to contribute to the protection of the environment in a sustainable way, pursuing the UN proposals regarding the SDGs, in particular SDG 9, i.e., developing quality, reliable, sustainable and climate-resilient infrastructure, including regional and cross-border infrastructure, to support economic development and human well-being, focusing on equitable and affordable access accessible for all, and the SDG 13, i.e., strengthen sustainability and adaptability to climate-related risks and natural disasters in the world. The specific objectives of this thesis are associated with the assessment of the characteristics of the proposed material, such as permeability, density, porosity, compressive strength, deformation and carbon dioxide (CO2) uptake. The proposed material is pervious concrete, composed of rolled pebbles from the Amazon region, to the detriment of imported gravel and/or with the addition of recycled tire rubber and/or with the inclusion of additives for eventual CO2 capture and/or addition of agents microbials to control macroinvertebrates that transmit tropical diseases common in this region of the world, such as malaria, yellow fever and dengue. The methodology used to achieve the proposed objectives resided in the production of porous concrete specimens with the inclusion of different additives with different concentrations and/or inclusion of tire rubber residues. The specimens were submitted to compression tests, evaluation of porosity, density, permeability, deformation and CO2 sequestration. The results of these tests were subject to statistical analysis to determine the best concentration and type of additive in view of the purpose of using the material for paving. The general and specific objectives of this study were achieved, demonstrating a contribution to the improvement of paving infrastructure projects in Amazonas, Brazil, in harmony with the SDGs 9 and 13 of Agenda 2030 mentioned above, through the proposal of a new material that acts as a technological innovation in infrastructure in view of global sustainability, also contributing to the mitigation of CO2 emissions and also presenting antimicrobial properties, due to the use of additives such as calcium hydroxide (Ca(OH)2). Thus, the proposed material is considered promising for practical use on urban roads, and it can also be used on the shoulders of light traffic on interurban roads, as demonstrated by the favorable opinion of the Department National of Transport Infrastructure (DNIT), which recognized the importance of this research as a proposal that will contribute to the success of the environmental licensing of the paving work on the interurban road BR-319, the main interurban road in the state of Amazonas, in Brazil.
Le vaste réseau de routes urbaines et interurbaines du Brésil compte environ 1.600.000 km, dont environ 86 % ont une voie pour les véhicules sur sol naturel, sans chaussée. Ce manque de pavage peut également être observé dans la région nord du Brésil, en particulier dans l'État d'Amazonas, où 70 % des routes urbaines et interurbaines de la région n'ont pas de pavage dans la zone de circulation des véhicules. Le transport de personnes, de véhicules et de marchandises devient difficile et parfois même impossible, avec des impacts négatifs conséquents sur l'environnement et le développement économique. Le gouvernement du Brésil a prévu de réaliser des travaux d'amélioration des infrastructures de transport dans l'État d'Amazonas, notamment le pavage des routes urbaines et interurbaines pour promouvoir des transports terrestres plus sûrs et plus fiables. Cependant, les projets d'infrastructures et de pavage sont actuellement utilisés du type conventionnel béton ou asphalte et des innovations technologiques non présentes pouvant répondre aux Objectifs de Développement Durable (ODD) recommandés par les Nations Unies (NU) dans son Agenda 2030. L'objectif général de cette thèse est de présenter une alternative aux chaussées conventionnelles à appliquer sur les routes urbaines et/ou interurbaines en Amazonas, au Brésil, afin de contribuer à la protection de l'environnement de manière durable, en poursuivant les propositions de l'NU concernant la Les ODD, en particulier le 9e ODD, c'est-à-dire le développement d'infrastructures de qualité, fiables, durables et résilientes au changement climatique, y compris les infrastructures régionales et transfrontalières, pour soutenir le développement économique et le bien-être humain, en mettant l'accent sur un accès équitable et abordable accessible aux tous, et le 13e ODD, renforcer la durabilité et l'adaptabilité aux risques liés au climat et aux catastrophes naturelles dans le monde. Les objectifs spécifiques de cette thèse sont associés à l'évaluation des caractéristiques du matériau proposé, telles que la perméabilité, la densité, la porosité, la résistance à la compression, la déformation et l'absorption de dioxyde de carbone (CO2). Les matériaux proposés sont du béton perméable, composé de galets roulés de la région amazonienne, au détriment des graviers importés et/ou avec ajout de caoutchouc de pneu recyclé et/ou avec inclusion d'additifs pour un éventuel captage du CO2 et/ou ajout d'agents microbiens pour lutter contre les macroinvertébrés qui transmettent des maladies tropicales courantes dans cette région du monde, comme le paludisme, la fièvre jaune et la dengue. La méthodologie utilisée pour atteindre les objectifs proposés résidait dans la production d'éprouvettes de béton poreux avec l'inclusion de différents additifs avec différentes concentrations et/ou l'inclusion de résidus de caoutchouc de pneu. Les éprouvettes ont été soumises à des tests de compression, d'évaluation de la porosité, de la densité, de la perméabilité, de la déformation et de la séquestration du CO2. Les résultats de ces tests ont été soumis à une analyse statistique pour déterminer la meilleure concentration et le meilleur type d'additif en vue de l'utilisation du matériau pour le pavage. Les objectifs généraux et spécifiques de cette étude ont été atteints, démontrant une contribution à l'amélioration des projets d'infrastructure de pavage en Amazonas, au Brésil, en harmonie avec les 9e et 13e ODD de l'Agenda 2030 mentionnés précédemment, à travers la proposition d'un nouveau matériau qui agit comme un innovation dans les infrastructures dans une perspective de durabilité globale, contribuant également à l'atténuation des émissions de CO2 et présentant également des propriétés antimicrobiennes, grâce à l'utilisation d'additifs tels que l'hydroxyde de calcium (Ca(OH)2). Ainsi, le matériel proposé est considéré comme prometteur pour une utilisation pratique sur les routes urbaines, et il peut également être utilisé sur les accotements de trafic léger sur les routes interurbaines, comme en témoigne l'avis favorable de la Département Nationale des Infrastructures de Transport (DNIT), l'importance de cette recherche en tant que proposition qui contribuera au succès de l'autorisation environnementale des travaux de pavage de la route interurbaine BR-319, la principale route interurbaine de l'État d'Amazonas, au Brésil.
The extensive network of urban and interurban roads in Brazil has approximately 1,600,000 km, of which around 86 % have a lane for vehicles on natural soil, without pavement. This lack of paving can also be seen in the Northern Region of Brazil, particularly in the state of Amazonas, where 70 % of urban and interurban roads in the region do not have paving in the vehicle circulation area. Transporting people, vehicles and goods becomes difficult and sometimes even impossible, with consequent negative impacts on the environment and economic development. The Government of Brazil has planned to carry out transport infrastructure improvement works in the state of Amazonas, which include paving on urban and interurban roads to promote safer and more reliable land transport. However, the infrastructure and paving projects currently used are of the conventional concrete or asphalt type and do not present technological innovations that can meet the Goals of Sustainable Development (SDG) recommended by the United Nations (UN) in its Agenda 2030. The general objective of this thesis is to present an alternative to conventional pavement to be applied on urban and/or interurban roads in Amazonas, Brazil, in order to contribute to the protection of the environment in a sustainable way, pursuing the UN proposals regarding the SDGs, in particular SDG 9, i.e., developing quality, reliable, sustainable and climate-resilient infrastructure, including regional and cross-border infrastructure, to support economic development and human well-being, focusing on equitable and affordable access accessible for all, and the SDG 13, i.e., strengthen sustainability and adaptability to climate-related risks and natural disasters in the world. The specific objectives of this thesis are associated with the assessment of the characteristics of the proposed material, such as permeability, density, porosity, compressive strength, deformation and carbon dioxide (CO2) uptake. The proposed material is pervious concrete, composed of rolled pebbles from the Amazon region, to the detriment of imported gravel and/or with the addition of recycled tire rubber and/or with the inclusion of additives for eventual CO2 capture and/or addition of agents microbials to control macroinvertebrates that transmit tropical diseases common in this region of the world, such as malaria, yellow fever and dengue. The methodology used to achieve the proposed objectives resided in the production of porous concrete specimens with the inclusion of different additives with different concentrations and/or inclusion of tire rubber residues. The specimens were submitted to compression tests, evaluation of porosity, density, permeability, deformation and CO2 sequestration. The results of these tests were subject to statistical analysis to determine the best concentration and type of additive in view of the purpose of using the material for paving. The general and specific objectives of this study were achieved, demonstrating a contribution to the improvement of paving infrastructure projects in Amazonas, Brazil, in harmony with the SDGs 9 and 13 of Agenda 2030 mentioned above, through the proposal of a new material that acts as a technological innovation in infrastructure in view of global sustainability, also contributing to the mitigation of CO2 emissions and also presenting antimicrobial properties, due to the use of additives such as calcium hydroxide (Ca(OH)2). Thus, the proposed material is considered promising for practical use on urban roads, and it can also be used on the shoulders of light traffic on interurban roads, as demonstrated by the favorable opinion of the Department National of Transport Infrastructure (DNIT), which recognized the importance of this research as a proposal that will contribute to the success of the environmental licensing of the paving work on the interurban road BR-319, the main interurban road in the state of Amazonas, in Brazil.
Le vaste réseau de routes urbaines et interurbaines du Brésil compte environ 1.600.000 km, dont environ 86 % ont une voie pour les véhicules sur sol naturel, sans chaussée. Ce manque de pavage peut également être observé dans la région nord du Brésil, en particulier dans l'État d'Amazonas, où 70 % des routes urbaines et interurbaines de la région n'ont pas de pavage dans la zone de circulation des véhicules. Le transport de personnes, de véhicules et de marchandises devient difficile et parfois même impossible, avec des impacts négatifs conséquents sur l'environnement et le développement économique. Le gouvernement du Brésil a prévu de réaliser des travaux d'amélioration des infrastructures de transport dans l'État d'Amazonas, notamment le pavage des routes urbaines et interurbaines pour promouvoir des transports terrestres plus sûrs et plus fiables. Cependant, les projets d'infrastructures et de pavage sont actuellement utilisés du type conventionnel béton ou asphalte et des innovations technologiques non présentes pouvant répondre aux Objectifs de Développement Durable (ODD) recommandés par les Nations Unies (NU) dans son Agenda 2030. L'objectif général de cette thèse est de présenter une alternative aux chaussées conventionnelles à appliquer sur les routes urbaines et/ou interurbaines en Amazonas, au Brésil, afin de contribuer à la protection de l'environnement de manière durable, en poursuivant les propositions de l'NU concernant la Les ODD, en particulier le 9e ODD, c'est-à-dire le développement d'infrastructures de qualité, fiables, durables et résilientes au changement climatique, y compris les infrastructures régionales et transfrontalières, pour soutenir le développement économique et le bien-être humain, en mettant l'accent sur un accès équitable et abordable accessible aux tous, et le 13e ODD, renforcer la durabilité et l'adaptabilité aux risques liés au climat et aux catastrophes naturelles dans le monde. Les objectifs spécifiques de cette thèse sont associés à l'évaluation des caractéristiques du matériau proposé, telles que la perméabilité, la densité, la porosité, la résistance à la compression, la déformation et l'absorption de dioxyde de carbone (CO2). Les matériaux proposés sont du béton perméable, composé de galets roulés de la région amazonienne, au détriment des graviers importés et/ou avec ajout de caoutchouc de pneu recyclé et/ou avec inclusion d'additifs pour un éventuel captage du CO2 et/ou ajout d'agents microbiens pour lutter contre les macroinvertébrés qui transmettent des maladies tropicales courantes dans cette région du monde, comme le paludisme, la fièvre jaune et la dengue. La méthodologie utilisée pour atteindre les objectifs proposés résidait dans la production d'éprouvettes de béton poreux avec l'inclusion de différents additifs avec différentes concentrations et/ou l'inclusion de résidus de caoutchouc de pneu. Les éprouvettes ont été soumises à des tests de compression, d'évaluation de la porosité, de la densité, de la perméabilité, de la déformation et de la séquestration du CO2. Les résultats de ces tests ont été soumis à une analyse statistique pour déterminer la meilleure concentration et le meilleur type d'additif en vue de l'utilisation du matériau pour le pavage. Les objectifs généraux et spécifiques de cette étude ont été atteints, démontrant une contribution à l'amélioration des projets d'infrastructure de pavage en Amazonas, au Brésil, en harmonie avec les 9e et 13e ODD de l'Agenda 2030 mentionnés précédemment, à travers la proposition d'un nouveau matériau qui agit comme un innovation dans les infrastructures dans une perspective de durabilité globale, contribuant également à l'atténuation des émissions de CO2 et présentant également des propriétés antimicrobiennes, grâce à l'utilisation d'additifs tels que l'hydroxyde de calcium (Ca(OH)2). Ainsi, le matériel proposé est considéré comme prometteur pour une utilisation pratique sur les routes urbaines, et il peut également être utilisé sur les accotements de trafic léger sur les routes interurbaines, comme en témoigne l'avis favorable de la Département Nationale des Infrastructures de Transport (DNIT), l'importance de cette recherche en tant que proposition qui contribuera au succès de l'autorisation environnementale des travaux de pavage de la route interurbaine BR-319, la principale route interurbaine de l'État d'Amazonas, au Brésil.