Performance analysis of hot sand asphalt as a sustainable alternative material for road wearing courses in Mozambique

May 14, 2026

O território de Moçambique caracteriza-se pela predominância de depósitos de solos arenosos e por escassez de formações rochosas, particularmente no Sul, Centro e ao longo da sua faixa costeira. Esta situação tem uma implicação direta nos custos de construção devido ao peso do componente transporte de agregado para o local de obra. Dados históricos revelam que durante a construção da principal estrada de Moçambique (N1), foi utilizada uma mistura de solos arenosos com betume (denominada tapete de areia-asfalto) para camada de desgaste, ao longo de 370 km. Inspirada pelo desempenho positivo desta camada de desgaste, construída na década de 1950, a autoridade de estradas de Moçambique (ANE, IP) iniciou em 2003 um programa de pesquisa em torno da argamassa betuminosa de areia. Para complementar a pesquisa iniciada em 2003, entre 2009 e 2011 foram construídas e posteriormente monitorizadas secções experimentais de estradas revestidas com essa argamassa que apresentaram, no geral, níveis de desempenho aceitáveis. A argamassa betuminosa de areia, objeto da presente tese, é uma mistura betuminosa a quente, constituída por cerca de 90% de solos arenosos, filler mineral não-ativo (se necessário), cimento e betume. Trata-se de uma mistura similar a misturas betuminosas a quente convencionais. Os processos de formulação, produção, manuseamento, aplicação e controlo de qualidade relativos à argamassa betuminosa de areia são similares aos mesmos processos em misturas betuminosas a quente, constituídas por agregado britado. A presente tese visa dar continuidade à pesquisa, através de uma caracterização mais rigorosa da argamassa betuminosa de areia, sustentada por ensaios de análise de desempenho, com vista a sua (futura) validação como material componente de camada de desgaste de pavimentos rodoviários. Para efeitos de caracterização, provetes e lajetas de argamassa betuminosa de areia foram sujeitos a uma série de ensaios laboratoriais normalmente concebidos para a formulação e análise de desempenho de misturas betuminosas convencionais. Os resultados obtidos nesses ensaios são comparados com os limites definidos por especificações técnicas relativas a misturas betuminosas convencionais a quente para aferir até que ponto o desempenho da argamassa betuminosa de areia é comparável ao de misturas betuminosas convencionais produzidas e aplicadas a quente. O trabalho culmina com uma avaliação técnica sobre as possibilidades e condições de aplicação deste material alternativo no revestimento de estradas em Moçambique. The territory of Mozambique is characterized by a predominance of sandy soil deposits and a scarcity of rock formations, particularly in the South, Centre and along its coastal strip. This situation has a direct implication on construction costs due to the weight of the component transporting aggregates to site. Historical data reveal that during the construction of the main road in Mozambique (N1), a mixture of local sandy soils with bitumen (called sand-asphalt carpet) were used for the wearing course along 370 km. Inspired by the positive performance of this wearing course, built in the 1950s, the Mozambique roads authority (ANE, IP) began in 2003 a research program on the hot sand asphalt. To complement the research begun in 2003, between 2009 and 2011 experimental sections of hot sand asphalt were built and subsequently monitored, generally showing acceptable performance. Hot sand asphalt, the subject of this thesis, is a bituminous hot mixture, consisting of around 90% sandy soil, non-active mineral filler (if necessary), cement and bitumen. It is a bituminous mixture similar to conventional bituminous hot mixes. The mix design, production, handling, application and quality control processes relating to hot sand asphalt are similar to the same processes in bituminous hot mixtures consisting of crushed aggregate. This thesis aims to continue the research, through a more rigorous characterization of hot sand asphalt, supported by performance analysis tests, with a view to its (future) validation as a component material for wearing course of road pavements. For the characterization purposes, specimens and slabs of hot sand asphalt were subjected to a series of laboratory tests normally designed for the mix design and performance analysis of conventional bituminous mixtures. The results obtained in these tests are compared with the limits defined by technical specifications relating to conventional bituminous hot mixtures to assess the extent to which the performance of the hot sand asphalt is comparable to conventional bituminous hot mixtures. The research work culminates with a technical assessment of the possibilities and conditions for applying this alternative material to surface roads in Mozambique.

Authors in the community:

• 

  D

  Daniel António Patel dos Santos

  ist1101669

Supervisors of this institution:

• 

  L

  Luís Guilherme De Picado Santos

  ist25123

101685432

Doutoramento em Engenharia Civil

civil-engineering - Civil engineering

Keywords

• performance analysis
• hot sand asphalt
• alternative material
• road pavement
• wearing course
• análise de desempenho
• argamassa betuminosa de areia
• material alternativo
• camada de desgaste
• pavimentos rodoviários

eng - English

Instituto Superior Técnico

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Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Title of the project, award or grant: Validação tecnológica de argamassa betuminosa de areia natural como camada de desgaste de pavimentos rodoviários em Moçambique

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Funding Stream: Bolsa Doutoramento

Identifier for the funding entity: https://doi.org/10.13039/501100001871

Type of identifier of the funding entity: Crossref Funder

Number for the project, award or grant: PRT/BD/151573/2021