MATERIAIS_BETUMINOSOS

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ASFALTO, ALCATRÕES, ÓLEOS GRAXOS
Materiais Betuminosos
Ana Maria Rodrigues
Eduardo Rodrigues
Filipe Matias
Isabela Caetano
Rafael dos Santos
Rebeca Bittencourt
Thomas Nogueira
Victor Rodrigues
BETUME
Definição
“Betume é uma mistura de hidrocarbonetos de consistência sólida, líquida ou gasosa, de origem natural ou pirogênica, completamente solúvel em dissulfeto de carbono, frequentemente acompanhado de seus derivados não metálicos” (ABNT NBR 7208)
Pode tanto ocorrer na natureza como ser obtido artificialmente, em processos de destilação do petróleo.
Betume
Extração
Na natureza é extraído de depósitos de xisto betuminoso ou pirobetuminoso.
No primeiro, o betume disseminado em seu meio é quase fluido, tendo fácil extração; 
Já no último, o betume é obtido através do aquecimento da rocha.
Jazida de xisto
BETUME
Curiosidades
O Brasil possui um dos maiores volumes de xisto mundial.
A exploração de xisto demanda grandes investimentos econômicos. Além disso é extremamente poluente e de pouco retorno
Dentre os principais impactos ambientais gerados, podemos citar:
Poluição hídrica;
Emissão de gases poluentes na atmosfera durante o processamento; 
Risco de combustão espontânea dos resíduos.
BETUME
Breve Histórico
Arca de Noé calafetada com betume;
O betume era utilizado pelos egípcios  nos processos de mumificação e nas pirâmides;
Romanos deram-lhe fins bélicos, como combustível em lanças incendiárias, no que foram imitados pelos árabes;
BETUME
Características 
Força adesiva intensa;
Repelência à água;
Inteiramente solúvel no dissulfeto de Carbono;
Normalmente em estado sólido, mas também podem se apresentar nos estados líquido e gasoso.
Materiais Betuminosos
Definição
Os materiais betuminosos são composições de betumes com outras substâncias: argilas, areias, óleos, solventes, etc.
Características
Alta força adesiva
Ponto de fusão baixo
Materiais Betuminosos
Características
Alta força adesiva
Material aglomerante como o cimento ou cal, mas ao contrário não precisa de água para reação;
Não ocorrem reações químicas, somente físicas;
Calor – torna o betume plástico novamente.
Materiais Betuminosos
Características
Ponto de fusão baixo
Bastante sensível ao calor;
Sólido à temp.<10ºC 
Viscoso até os 50ºC;
Temperaturas abaixo de 0ºC – quebradiços.
Materiais Betuminosos
Propriedades
Hidrofugante
Material Inerte
Plasticidade 
Materiais Betuminosos
Propriedades
Hidrofugante
Repele a água naturalmente;
Totalmente impermeável.
Exemplo de material hidrofugante
Materiais Betuminosos
Propriedades
Material Inerte
Quimicamente é considerado um material inerte;
Não reage com a maioria dos materiais de construção – Cimento, cal, madeira, ferro, cerâmica.
Materiais Betuminosos
Propriedades
Plasticidade 
Possui alta plasticidade
Capacidade de moldagem sob pequenas pressões;
Exemplo de material com alta plasticidade
Materiais Betuminosos
Elementos Característicos
Densidade
Viscosidade
Dureza
Ductibilidade
Ponto de amolecimento
Ponto de fulgor e combustão
Materiais Betuminosos
Elementos Característicos
Densidade
Relação massa e volume – varia entre 0,9 a 1,4;
Serve para avaliação grosseira da pureza de uma amostra;
Equipamento usado para medir a densidade dos materiais betuminosos. 
Materiais Betuminosos
Elementos Característicos
Viscosidade
É a Resistência ao escoamento - Sólido Viscoso;
Medida de Plasticidade – são plásticos ou fluidos;
Perda de coesão e força atrativa com aumento de temperatura.
Equipamento usado para medir a viscosidade dinâmica dos materiais betuminosos. 
Materiais Betuminosos
Elementos Característicos
Dureza
Resistência do material a qual ele se opõem ao risco de penetração;
Os materiais betuminosos apresentam pouca dureza;
Com o aumento da dureza, diminui-se a plasticidade.
Penetrômetro - Equipamento usado para determinar a penetração de amostras de materiais betuminosos. 
Materiais Betuminosos
Elementos Característicos
Ductibilidade
Capacidade do material ser esticado sem romper, ou seja, resistência à tração e flexibilidade;
Exclusiva dos materiais sólidos e semi-sólidos;
Baixa ductibilidade – rompe à tração.
Ductilômetro - Equipamento usado para determinar a resistência a tração de amostras de materiais betuminosos. 
Materiais Betuminosos
Elementos Característicos
Ponto de amolecimento
É a temperatura em que um material betuminoso torna-se mole.
Ponto de amolecimento mais alto: permite melhores condições de uso do material (impermeabilizações e pavimentações).
Utilizada maior quantidade de calor para trabalhar com esses materiais, o que pode causar acidentes.
Bola e Anel – Conjunto usado para determinar o ponto de amolecimento de amostras de materiais betuminosos.
Materiais Betuminosos
Elementos Característicos
Ponto de Fulgor e de Combustão
 
Ponto de fulgor é a temperatura na qual os gases emanados de um material betuminoso fazem uma rápida explosão ao contato com uma chama-piloto.
Ponto de combustão ou de incêndio é a temperatura na qual a amostra, após inflamar-se com a chama piloto, continua a queimar-se por no mínimo 5 segundos.
Equipamento usado para medir o ponto de fulgor de amostras de materiais betuminosos. 
Materiais Betuminosos
Ensaios
Determinação do Teor de Cinzas
Estabele a porcentagem de material não orgânico presente;
Método:
Calcinar a amostra em exame com um jato de fogo, até que haja peso constante;
Comparação do peso do resíduo adquirido (cinza) correspondente a compostos minerais, não–orgânicos, com o peso inicial da amostra. Essa comparação dá o teor de cinzas.
Material sendo calcinado e posteriormente a quantidade de cinza adquirida. 
Materiais Betuminosos
Ensaios
Determinação do Teor de Água
Mede a quantidade de água infiltrada em um material betuminoso. 
Método:
A água é separada do conjunto por meio do método da destilação, conforme esquema ao lado:
Materiais Betuminosos
Ensaios
Determinação do Betume Total
Determina qual a quantidade real de betume puro existente em um material betuminoso.
		
		Método:
Como o betume é um material inteiramente solúvel no dissulfeto de carbono, faz-se a dissolução, considerando impureza todo o material que não se dissolver.
Dissulfeto de Carbono
CS2
Materiais Betuminosos
Classificações segundo a origem
Obtidos em estado natural 
Existentes em grandes depósitos;
Minerais da ordem de 35 a 40%;
Gilsonite - natural asfalto duro.
Materiais Betuminosos
Classificações segundo a origem
Os obtidos por diferentes processos químicos ou físicos
Asfalto - mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo obtido de forma natural (asfalto natural – NA) ou por destilação de petróleo (asfalto de petróleo – AP ).
Alcatrão - obtido por processo de destilação destrutiva de matéria orgânica (carvão, linhito, xisto, madeira, etc.)
Asfaltos
Definição e Características
Constituído por mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo de forma natural ou por destilação;
Principal componente é o betume, podendo conter oxigênio, nitrogênio e enxofre, em pequena proporção;
Material cimentício de cor marrom escuro a preto;
Termoviscoplástico;
Impermeável à água;
Pouco reativo.
Algumas variações de cor do asfalto
Marrom
Cinza
Preto
asfaltos
Origem dos Asfaltos
Rochas Asfálticas – sedimentares ou calcáreas com 10 a 30% de betume impregnado;
Asfaltos naturais – Extraídos de lagos e depósitos – mais consistentes;
Asfaltos de petróleo – Oriundos da destilação do mesmo
Lago Pitch Lake, considerado o maior depósito de asfalto liquido do mundo
asfaltos
Asfalto Natural (AN) 
Ocorre quando o petróleo surge na superfície da terra e sofre uma espécie de destilação natural pela ação do vento e do sol, que retiram os gases e óleos leves, deixando um resíduo muito duro que é o asfalto natural.
Ilha de Trindade - Caribe
asfaltos
Asfalto de Petróleo (AP)
Obtido como resíduo da destilação do petróleo 
Bem mais abundante e barato
Materiais asfálticos
Tipos de materiais asfálticos:
emulsões asfálticas; 
asfaltos
diluídos; 
 asfaltos oxidados ou soprados de uso industrial – piches; 
 asfaltos modificados por polímero ou por borracha;
 
agentes rejuvenescedores. 
Materiais asfálticos
Emulsões asfálticas
EMULSÃO
TEMPO
DESIGNAÇÃO
De quebra rápida
40min
RR ou RS
(rapidsetting)
De quebra média
2 h
RM ou MS
(mediumsetting)
De quebra lenta
4h
RL ou SS
(slowsetting)
Materiais asfálticos
Emulsões asfálticas
Utilizadas em serviço de pavimentação viária
Facilidade e flexibilidade de aplicação
Baixo custo de transporte e estocagem
Elevada adesividade
As emulsões asfálticas podem ser um complemento ou uma alternativa ao asfalto.
Devido 
a esses fatores
Materiais asfálticos
Asfalto diluído
Utilizados como imprimação (primer-coat) de bases granulares de pavimentos para proporcionar coesão e impermeabilidade na superfície dessas bases, sobre as quais é feito um revestimento.
DILUENTES
A.D.
DESIGNAÇÃO
Gasolina
Cura rápida
Asfaltodiluído rápido
Querosene
Cura média
Asfaltodiluído médio
Óleo Diesel
Cura lenta
Asfalto diluído lento
Asfalto oxidado
Utilização: 
Serviços de impermeabilização, 
Em pisos - como elemento impermeabilizante e isolante contra umidade 
Em componentes de isolamento 
Degraus
Como componente de adesivos impermeabilizantes 
Em telhados e coberturas, 
Elementos de isolamento, 
Selagem de juntas e painéis laminados para forro. 
Materiais asfálticos
Materiais asfálticos
Asfalto oxidado
	Além dessas aplicações, são empregados, ainda: 
Na fabricação de blocos para isolamento acústico, 
Como material de decoração, 
Blocos para construção civil, 
Camada isolante em paredes e muros
Como componente de produtos para preenchimento de juntas. 
Esta telha shingle, utiliza asfalto oxidado
Materiais asfálticos
Asfalto modificado
	Benefícios: 
Melhor desempenho à fadiga;
Maior resistência a deformação permanente e a trincas térmicas.
	Polímeros disponíveis: 
SBS (estireno-butadieno-estireno) ;
SBR (borracha de butadieno estireno); 
EVA (etileno-acetato de vinila);
Borracha moída de pneus.
Materiais asfálticos
Agentes rejuvenescedores
	Utilização:
Na recuperação de asfaltos envelhecidos, principalmente em serviços de reciclagem de revestimentos asfálticos, em que são misturados ao material asfáltico fresado, recuperando parte das propriedades do asfalto original.
alcatrões
Definição
Alcatrão Bruto – Material betuminoso que resulta da condensação de matérias gasosas produzidas na destilação seca (sem acesso de ar) de algumas substâncias orgânicas, principalmente o carvão.
Características
Também constituídos por betumes;
Consistência líquida à temperatura ambiente;
Odor parecido com creolina;
Fusão gradual com aumento de temperatura.
alcatrões
 Carvão
O carvão fóssil pode se apresentar de diferentes formas:
Turfa  Formação mais recente, higroscópico e poroso; cor marrom ou negra.
Linhito  Formação intermediária;
Hulha  Formação mais antiga; apresenta-se em massas pretas compactas, muito duras e mais difícil de acender, porém com maior poder calorífico;
Antracito  Formação antiga; maior teor de carvão e menor volatilidade em relação à hulha.
alcatrões
alcatrões
Origem 
alcatrões
O Alcatrão de Hulha
É o principal alcatrão
Originário da Coqueria, no processo de coqueificação do carvão, 
Coqueificação: processo onde as partes voláteis do carvão são separadas durante o aquecimento formando gases. Esse gás contém uma certa quantidade de alcatrão, arrastado ou em forma de vapor, que é decantado e forma o Alcatrão de Hulha.
Por seus voláteis se desprenderem a temperaturas muito baixas, o alcatrão bruto passa por processos de transformação para ser usado diretamente na fabricação dos materiais de construção. 
Alcatrões
O Alcatrão de Hulha 
Após o tratamento resultam:
Óleos leves;
Óleos médios;
Óleio pesados;
Alcatrão de destilação;
Piche.
Produto feito com alcatrão de hulha
alcatrões
Produtos Resultantes do Tratamento
Alcatrão de Destilação
É o alcatrão que usamos.
Óleos
Os óleos obtidos na purificação do alcatrão bruto são usados para diluir o alcatrão de destilação obtendo diferentes viscosidades.
Piche
Costuma-se moê-lo e misturá-lo com os óleos antracênicos e com o alcatrão de destilação simples, para se obter o alcatrão composto que é de maior qualidade. 
alcatrões
Alcatrão de Destilação
Substâncias semi-sólidas muito viscosas;
NBR 7208/90 autoriza para pavimentação apenas os alcatrões destilados da hulha;
Tem preferência na impermeabilização.
alcatrões
Piche
Depois de destilado o alcatão bruto, resulta o piche.
Também pode ser obtido dos asfaltos impróprios para refino.
 São misturas de apenas 11 a 17% de betume,
 com muita argila, pedrisco, etc. Por essa razão,
apresentam qualidades bastante inferiores 
às dos alcatrões.
O piche é sólido à temperatura ordinária e 
quando funde, o faz desuniformemente, 
deixando muitos nódulos ou grãos no seu seio.
alcatrões
Breu
Os piches podem ser mais refinados, perdendo quase todo o betume, resultando no breu;
Sólido à temperatura ordinária;
Possui maior dureza que o piche.
Alcatrões asfaltos
Características em relação ao asfalto
Mais fluido e mais plástico; 
Tem maior poder aglomerante;
Maior sensibilidade à temperatura, o que torna sua aplicação mais fácil, porém seu uso fica comprometido (usado apenas como coadjuvante nas pavimentações e impermeabilizações asfálticas);
Mais resistentes às intempéries, com envelhecimento mais demorado. 
Aplicação na construção civil
Materiais betuminosos em pavimentação
	O maior consumo de materiais betuminosos entre os serviços de construção civil está na pavimentação.
A estrada deve apresentar certas características:
Estabilidade; 
Resistência aos pesos e impactos dos veículos;
Regularidade superficial.
Aplicação na construção civil
Materiais betuminosos em pavimentação
O pavimento deve ser feito de material com tal rigidez que a carga se distribua por uma grande área da placa antes de se transmitir ao solo.
O pavimento asfáltico é do tipo flexível, ou seja, o dimensionamento é determinado pela resistência do próprio pavimento apenas.
Aplicação na construção civil
Processo de pavimentação Macadame
 	Camadas sucessivas de agregados cada vez menores à medida que se aproxima da superfície. Ao final, cobre-se tudo com um aglutinante adequado. 
Aplicação na construção civil
Pavimentos Asfálticos
Feitos com materiais betuminosos puros ou em mistura com agregados pétreos. 
Geralmente são mais econômicos que os de concreto e melhores que os de terra.
São flexíveis, adaptando-se a eventuais recalques do leito.
São fáceis de executar e reparar.
Aplicação na construção civil
Pavimentos Asfálticos
O asfalto age como aglomerante, que serve para aglutinar a areia e brita, além de impermeabilizar.
A areia e a brita são os agregados que dão a resistência mecânica. 
O tipo mais comum, resistente e durável de pavimento betuminoso é o macadame betuminoso ou asfáltico.
Aplicação na construção civil
Pavimentos Asfálticos
 
Existem também outros processos: 
areia-asfalto;
solo-asfalto;
lençol asfáltico;
capas asfálticas.
E tratamentos especiais, como a aplicação de lama asfáltica.
Aplicação na construção civil
Pavimentos Asfálticos
Tipos de aplicação fundamentais das pavimentações asfálticas: 
Por Penetração (road mix) 
Por Mistura (plant-mix)
Aplicação na construção civil
Pavimentos Asfálticos
Penetração: 
São comumente chamados de macadame. O agregado e os materiais betuminosos são colocados separados na estrada e depois são comprimidos para se obter a mistura.
Mistura: 
Os materiais já são espalhados na estrada 
misturados. 
Obtém-se mais uniformidade.
Acompanham com mais exatidão os testes
prévios de laboratório.
A mistura pode ser feita no local de aplicação 
ou em centrais de asfalto.
Aplicação na construção civil
Imprimações
Fina camada feita com asfaltos diluídos ou emulsões aplicados diretamente sobre o solo. 
“Capa Ligante” é a imprimação aplicada sobre pavimentações velhas, sejam asfálticas ou de pedra, reparos.
Dá aderência entre a pavimentação e o solo, para aglutinar os grãos de solo superficial e para impermeabilizar inferiormente a pavimentação.
Aplicação na construção civil
Concreto Asfáltico
É a mistura de agregado graúdo, agregado miúdo, filler e material asfáltico.
É o melhor tipo de pavimento asfáltico, dando excepcional durabilidade, estabilidade e resistência ao tráfego pesado.
Para que o concreto asfáltico seja considerado bom para um determinado emprego, ele deve apresentar: 
Estabilidade; 
Trabalhabilidade; 
Durabilidade;
Flexibilidade.
Aplicação na construção civil
Dosagem do Concreto Asfaltico
1ª etapa: Estabelecimento da 
composição granulométrica ideal;
2ª etapa: Determinação da 
dosagem dos agregados disponíveis 
de modo a atender o melhor possível
a curva escolhida;
3ª etapa: Preparação dos 
corpos-de-prova;
Imagem: http://www.ofitexto.com.br/files/_product/637/637183/Degustacao.pdf
Aplicação na construção civil
Dosagem do Concreto Asfáltico
4ª etapa: Cálculo da densidade da mistura suposta sem vazios(D), de cada corpo-de-prova;
5ª etapa: Determinação da densidade aparente (d) de cada corpo-de-prova;
6ª etapa: Cálculo da porcentagem de vazios (N) de cada corpo-de-prova;
7ª etapa: Rompimento dos
corpos-de-prova;
8ª etapa: Escolha da 
composição ideal.
Imagem: http://www.ofitexto.com.br/files/_product/637/637183/Degustacao.pdf
Aplicação na construção civil
Areia-Asfalto e Solo-Asfalto
São tipos de pavimentação mais econômicos.
Trata-se da mistura de asfalto com:
Areia (sem predegulho) - Areia-asfalto 
Solo Natural - Solo-asfalto 
Também é usado asfalto diluído 
ou emulsão asfáltica.
Aplicação na construção civil
Capeamento
É uma última camada, aplicada sobre a base, destinada a dar suavidade de rolamento e impermeabilizar o pavimento pela superfície superior.
Ideal para obras novas e é também excelente como rejuvenescedor de baixo custo para estradas com asfalto já envelhecido ou deteriorado pelo tráfego.
Imagem: http://www.proasfalto.com.br/pdf/Asfalto_Capitulo_07_Mar2010.pdf
Materiais Betuminosos
Usinas de Asfalto:
Aplicação na construção civil
Impermeabilização:
É a proteção das construções contra a infiltração da água.
Serviços geralmente são delicados, exigindo o máximo cuidado porque são fáceis de levar a insucessos. 
Indispensáveis e importantíssimos, tanto para a aparência como para a proteção das construções. 
Aplicação na construção civil
Tipos de Infiltração
	A água pode se infiltrar numa construção de diversas maneiras:
Infiltração por pressão.
Infiltração é a causada pelas forças de capilaridade. 
	Exemplo: paredes de alvenaria em contato com o solo úmido sem uma camada impermeabilizadora.
Aplicação na construção civil
Tipos de Infiltração
Infiltração por percolação 
Os grãos superficiais da parede, em contato com a água, se molham e vão transmitindo essa umidade para os grãos mais internos;
É o responsável maior pelas infiltrações em terraços.
Infiltração por capilaridade 
Penetração através dos poros dos materiais
APLICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Impermeabilização
Impermeabilização espessa: obtida pelo próprio concreto ou argamassa;
Impermeabilização por membrana: feita com películas relativamente finas de algum material impermeável em estado 
elástico. Adequada para: 
capilaridade e percolação;
Calafetagem: é a vedação de 
furos e frestas, tais como as juntas de
dilatação. Massas betuminosas, 
poliméricas, chapas metálicas e 
chapas pré-fabricadas
de borracha.
APLICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Impermeabilização - Asfalto
O asfalto só é impermeável a partir de certa espessura.
Deve ser aplicado do lado que recebe
 a pressão da água.
Devem subir nas paredes formando 
rodapés.
Não devem ser aplicadas em uma só 
demão.
APLICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Impermeabilização - Asfalto
Aplicação na construção civil
Impermeabilização - Feltros asfálticos
 Materiais de larga aplicação em impermeabilizações. 
 Constituidos de feltros ricos em algodão ou de papelão bastante absorvente, embebidos com asfalto. 
 São classificados pelas Normas em feltro tipo 250/15 (para impermeabilizações comuns ) e tipo 500/30 (casos que necessitam de grande resistência).
Misturas betuminosas
Importante:
 Todos os materiais citados anteriormente podem ser misturados entre si sem provocar reação química apreciável. 
 Aproveita-se isso para acentuar determinadas propriedades de um material puro. 
Esses materiais também podem ser misturados com fíleres diversos ( de calcário, granito, carvão, cinzas volantes, cimento-amianto, fibras de vidro, plásticos, negro de fumo etc.)
 Essa medida permite a formação das mais diversas pastas ou mastiques, com mudanças na plasticidades, poder ligante e resistência.
Bibliografia
Texto
http://www.brasilescola.com/geografia/xisto-betuminoso.htm
 Materiais de Construção. Bauer, L. A. Falcão, vol. 2, LTC
 http://www.transportes.ufba.br/Arquivos/ENG216/CAP6.pdf
 www.rpu.org.br
 www.proasfalto.com.br/pdf/Asfalto_Capitulo_07_Mar2010.pdf‎
Bibliografia
Figuras
http://pt.made-in-china.com/co_lumsail/product_Bitumen-Dynamic-Viscosity-Tester-Vacuum-Decompression-Capillary-Methods-LS-0620A-_esngeinsg.html
http://br.mt.com/br/pt/home/supportive_content/specific_overviews/eN1203_bitumen.html
http://portuguese.alibaba.com/product-free/bitumen-penetration-grade-133997429.html
http://www.perta.pt/produtos/penetrometro/#!prettyPhoto
http://www.solocap.com.br/detalhe.asp?idcod=DUCTIL%D4METRO
http://pt.dreamstime.com/foto-de-stock-superfície-destruída-velha-do-betume-image9642660
http://www.wikienergia.pt/~edp/index.php?title=Xisto_betuminoso
http://portuguese.alibaba.com/product-gs/gilsonite-natural-hard-asphalt-704308459.html
http://www.tecnilab.pt/content/default.asp?idCat=Betuminosos_prod&idCatM=PRODUTOS
http://www.maosaobra.org.br/fasciculos/fasciculo-introducao/problemas-frequentes-de-construcao/umidade-infiltracao-e-mofo/