Materiais Betuminosos

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31/08/2011
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Ciência dos Materiais
Materiais Betuminosos
Profa. Lisiane Morfeo Tavares
Betume
� O betume é a mistura sólida, pastosa ou mesmo líquida de compostos
químicos (hidrocarbonetos) que pode aparecer na natureza ou obtida em
processo de destilação do petróleo.
� Comumente é definido como uma mistura de hidrocarbonetos solúvel no
bissulfeto de carbono
� Principais características:
� Material cimentício natural ou manufaturado
� Elemento aglutinante ativo
� Mistura de hidrocarbonetos (carbono e hidrogênio)
� Alto peso molecular
� Totalmente solúvel em dissulfeto de carbono
� Facilmente inflamável
� Cor preta ou escura
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Características
� Material aglomerante:
� Dispensam a adição de água
� É hidrófugo, repele a água:
� materiais de impermeabilização;
� exigência: agregados secos → aderência
� Elevada sensibilidade à temperatura:
� Aumento da temperatura → amolecimento e diminuição da 
viscosidade
� Vantagem: facilidade de aplicação → aquecimento
� Desvantagem:
� Verão → escorrem e deformam facilmente
� Inverno → ficam duros e quebradiços
� Baixa sensibilidade aos efeitos higrotérmicos (relação entre 
valor da temperatura e da umidade do ar);
� Baixo custo por unidade de volume;
� Materiais de boa qualidade
� Conserva suas propriedades no tempo
� Podem sofrer alterações:
� Causa física : → evaporação dos óleos→ diminuição da plasticidade
� Causa química : → oxigenação dos componentes 
� Conseqüências : → endurecimento das camadas superiores (protegem 
o interior do material)
→ fendilhamento – diferenças de dilatação
Características
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Betume
O betume natural
Classificação do Betume
CLASSIFICAÇÃO
BETUMEASFALTO ALCATRÃO
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Classificação
Asfalto x Alcatrão
� O asfalto é um produto fabricado a partir da destilação de 
petróleo bruto. 
� Asfalto natural: o petróleo surge na superfície e sofre uma 
destilação natural pela ação do vento e do sol (retirada dos 
gases e óleos leves).
� Asfalto de petróleo: obtido como resíduo da destilação do 
petróleo.
� O alcatrão é um produto obtido da destilação de certas 
matérias orgânicas, principalmente o carvão (hulha ou 
carvão betuminoso) ou madeiras resinosas.
� Alcatrão mineral: originado da hulha
� Alcatrão vegeral: originado das árvores resinosas
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Petróleo
PETRÓLEO
• O petróleo é um recurso natural abundante;
• É uma substância oleosa;
• Base para fabricação dos mais variados produtos:
• benzinas, óleo diesel, gasolina, polímeros 
plásticos e até mesmo medicamentos
• É um composto complexo de hidrocarbonetos, que 
permite uma infinidade de transformações, das quais 
resultam, substâncias variadas;
• Principais aplicações na construção civil:
� plásticos
� asfaltos
Destilação do petróleo
•De 20 a 60 °C → éter de petróleo.
•De 60 a 90 °C → benzina.
•De 90 a 120 °C → nafta.
•De 40 a 200 °C → gasolina.
•De 150 a 300 °C → querosene.
•De 250 a 350 °C → gasóleo (PT) ou 
óleo diesel (BR).
•De 300 a 400 °C → óleos 
lubrificantes
•Resíduos → asfalto, piche e coque.
•Subprodutos → parafina e vaselina.
Refinar o petróleo é transformá-lo (cracking) em produtos úteis.
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CARACTERÍSTICAS DO ASFALTO
� Constituídos principalmente por betumes;
� Podem conter oxigênio, nitrogênio e enxofre;
� Termoviscoplástico - consistência varia em função da 
temperatura;
� Impermeável à água;
� Utilizado aquecido ou emulsionado
� Consistência sólida ou semi-sólida à temperatura ambiente;
� Cor de marrom escuro a preto;
� Cheiro de óleo queimado;
� Fundem gradualmente pela ação do calor.
CARACTERÍSTICAS DO ASFALTO
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Origens do ASFALTO
� Rochas Asfálticas
� Cimento Asfáltico Natural (CAN)
� Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP)
� Asfaltos Oxidados
� Asfaltos Diluídos
� Emulsões Asfálticas ou Hidrasfalto
Origens do ASFALTO
� Rochas Asfálticas: rochas sedimentares calcárias ou
areníticas impregnadas com 10% a 30% de asfalto.
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Origens do ASFALTO
� Asfaltos Naturais (CAN): asfalto cru extraído de lagos e 
depósitos.
� Elevada consistência
� Podem ser recolhidos por pás ou picaretas
� Não é um asfalto puro
� Asfalto + água + matéria mineral ou substâncias
orgânicas insolúveis
� Classificação dos asfaltos naturais
� Os números correspondem aos respectivos índices 
de penetração, que serão vistos mais adiante.
CIMENTO ASFÁLTICO NATURAL = CAN
A: vista aérea do Lago de Piche em Trinidad, um dos maiores lagos naturais 
de asfalto do mundo. B: bolhas de asfalto quente na superfície do lago
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Origens do ASFALTO
� Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP)
� São o produto básico da destilação do petróleo
� São semi-sólidos a temperatura ambiente, necessitando de 
aquecimento para
� adquirir consistência adequada para utilização
� Os CAPs são constituídos por 90 a 95% de hidrocarbonetos e 
por 5 a 10% de heteroátomos (oxigênio, enxofre, nitrogênio e 
metais – vanádio, níquel, ferro, magnésio e cálcio) unidos por 
ligações covalentes. 
Origens do ASFALTO
� Asfaltos Oxidados: destilação de óleos crus selecionados. 
ASFALTO
(TORRE DE
DESTILAÇÃO)
200°
CORRENTE
DE AR
↓
RESFRIAMENTO
ASFALTO
OXIDADO 
(SOPRADO)
� Consistência sólida
� Menor sensibilidade à temperatura
� Menor adesividade
� Maior resistência às intempéries
� Não são empregados em pavimentação rodoviária
� Propriedades aglomerantes reduzidas
� Aplicados em impermeabilizações
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Origens do ASFALTO
� Asfaltos Diluídos (AD) ou cut-backs 
� São diluições de CAP em solventes derivados do petróleo de 
volatilidade adequada, quando há necessidade de eliminar o 
aquecimento ou utilizar um aquecimento moderado.
� Asfaltos Diluídos – tratamento
� Aplicação com pequeno aquecimento
� Adição de um solvente aos CAP
� Menor viscosidade
� Melhores condições de aplicação
Aplicação do asfalto diluído
A evaporação total do solvente após a aplicação do asfalto diluído deixa como resíduo
o CAP que desenvolve, então, as propriedades cimentícias necessárias. A essa
evaporação dá-se o nome de cura do asfalto diluído.
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Emulsões Asfálticas ou Hidrasfaltos
� Emulsão é definida como uma mistura heterogênea de 
dois ou mais líquidos, os quais normalmente não se 
dissolvem um no outro, mas, quando são mantidos em 
suspensão por agitação ou, mais freqüentemente, por 
pequenas quantidades de substâncias conhecidas como 
emulsificantes, formam uma mistura estável (dispersão 
coloidal).
Origens do ASFALTO
� Emulsões Asfálticas ou Hidrasfaltos:
�Material emulsionado na água;
�50 a 65% de asfalto + 1% de emulsionante + água;
�Líquidos;
�Aplicados a frio;
�Cor: marrom-claro ao marrom-escuro;
�Cura → evaporação da água
�Solidificando o asfalto
Quebra é o tempo que leva para evaporar a água, ao ar livre
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Aplicação da Emulsão Asfáltica
Origens do ASFALTO
� Tipos de emulsões asfálticas (Quanto à carga da partícula 
classificam-se em catiônicas e aniônicas)
� ANIÔNICA (mais antiga – tradicional) – funcionam melhor com 
agregado de natureza básica: calcários e dolomitas
� CATIÔNICA (mais utilizada atualmente) – funcionam bem com 
qualquer tipo de agregado : granitos
Usadas em impermeabilizações, tintas..etc
� Vantagens:
� Dispensam sistemas de aquecimento e secadores de agregados;
� Facilidade de manuseio e aplicação.
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CARACTERÍSTICAS DOS ALCATRÕES
� Também são constituídos principalmente por betumes;
� Se apresentam, em temperatura ambiente, como líquidos 
oleosos de grande viscosidade ;
� Odor parecido com a creolina;
� Principais diferenças dos asfaltos:
� Maiorsensibilidade à temperatura;
� VANTAGEM: facilidade de aplicação
� DESVANTAGEM: a aplicação deve ser feita rapidamente
� Menor resistência às intempéries;
� Maior adesividade aos agregados.
CARACTERÍSTICAS DOS ALCATRÕES
� Processos de obtenção (destilação destrutiva)
� Aplicação de calor sem acesso de ar
� Fornos de coqueria
� Alcatrão bruto – subproduto do processo de fabricação do coque 
siderúrgico (CSN – Volta Redonda / RJ)
� Combustão parcial do carvão com acesso de ar e vapor
� Alcatrão bruto - subproduto do processo de obtenção dos gases de 
iluminação, em gasômetros, obtido também a partir da hulha.
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CARACTERÍSTICAS DO PICHE
� Resíduos finais da destilação de alcatrões
� Qualidade inferior
� Compostos:
� 11-17% de betume
� Resíduo de argila, pedrisco e filler
� Sólido nas temperaturas normais
CARACTERÍSTICAS DO BREU
� Maior destilação (refino) do piche
� Perda de quase todo o betume
� Areia se transforma em vidro
� Aparência vítrea
� Elevada dureza
� Sólido à temperatura ambiente
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PROPRIEDADES DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
� Densidade
� Dureza
� Viscosidade
� Ponto de Amolecimento
� Ductilidade
� Ponto de Fulgor
� Betume Total
� Destilação
� Desemulsibilidade
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
� Densidade
� Dureza
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PROPRIEDADES DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
A norma brasileira para este ensaio é a ABNT NBR 6576/98
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
� Viscosidade
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Brookfield
Saybolt
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
� Ponto de amolecimento
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PROPRIEDADES DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
� Ductilidade
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PROPRIEDADES DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
� Ponto de Fulgor
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II Parte
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
� Destilação: TEOR DE ÁGUA E CINZAS (asfalto diluído)
� Desemulsibilidade
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Destilação
Desemulsibilidade
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MATERIAIS BETUMINOSOS PARA PAVIMENTAÇÃO
� Maior consumo de materiais betuminosos na 
construção civil
� Usados em pavimentos rodoviários (estradas)
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MATERIAIS BETUMINOSOS PARA PAVIMENTAÇÃO
� Funções mais importantes do asfalto na PAVIMENTAÇÃO:
� Aglutinadora
� Impermeabilizante
� Devem apresentar:
� Superfície lisa
� Resistência a derrapagem
� Resistência ao desgaste e distorção
� Resistência a deterioração pelas intempéries e produtos químicos
Considerações para a Pavimentação
� superfície da base ou revestimento existente 
apropriadamente preparada (imprimação ou pintura de 
ligação executadas);
� plano de execução do serviço;
� sincronia apropriada de produção da mistura asfáltica, 
lançamento e compactação;
� equipamentos em boas condições e calibrados;
� meios para pesagem da mistura asfáltica;
� planejamento de amostragem e ensaios de controle.
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Esquema de componentes de uma vibroacabadora de pneus
Esquema do fluxo de mistura asfáltica em uma 
vibroacabadora de esteiras
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Compactação
� Para que a compactação possa ser executada de maneira
eficiente, duas condições fundamentais devem estar
presentes: existência de confinamento ao compactar e
temperatura adequada da mistura asfáltica.
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MATERIAIS BETUMINOSOS PARA 
IMPERMEABILIZAÇÃO
� Impermeabilização – proteção contra a infiltração de 
água
� Realizados cuidadosamente
� Serviço especializado
� Impermeabilização com asfalto
� Impermeabilização com emulsão asfáltica
� Impermeabilização com manta asfáltica