aula 02 introducao ao asfalto

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AULA 2 – INTRODUÇÃO AO ASFALTO 
 
 
IMPORTÂNCIA DO MERCADO DE ASFALTO 
 
O mercado de asfalto é dividido basicamente em asfalto para uso industrial e para 
pavimentação. O uso do asfalto industrial no Brasil representa apenas 5% da aplicação 
total, sendo, portanto, a maior parte de aplicação rodoviária. A importância do asfalto de 
aplicação rodoviária deve-se ao fato do custo transporte ter forte influência no custo final 
dos produtos. 
 
Levantamento recente da Confederação Nacional dos Transportes – CNT, em sua sexta 
edição da pesquisa rodoviária realizada anualmente, considerou que 68,8% das estradas do 
Brasil estão em estado deficiente, ruim ou péssimo. Estima ainda que seriam necessários 
R$ 1 bilhão, por ano, para manter as rodovias, e R$ 10 bilhões para recuperação de toda a 
malha viária. Atualmente, na malha de 1,6 milhões de quilômetros de rodovias (em que 
apenas 10% são pavimentadas) circulam cerca de 61% do transporte de cargas no país e 
96,2% dos passageiros. A CNT faz ainda um ranking das piores e melhores rodovias. Pelo 
segundo ano consecutivo, as rodovias Anhangüera e Dutra foram eleitas as mais 
conservadas e seguras do país. Cerca de 75% das rodovias nestas condições estão nas 
regiões Sul e Sudeste. Entre as piores, 85% estão na região Nordeste. 
 
PERSPECTIVA HISTÓRICA 
 
O asfalto é um dos materiais de engenharia mais antigos. Suas propriedades adesivas e 
impermeabilizantes são conhecidas desde os tempos antigos. Em sua forma natural, era 
usado na construção de navios na Suméria 6.000 A.C.; na Índia na construção de grandes 
piscinas públicas 3.000 A.C. (camada de 2 cm de cimento asfáltico entre camadas de tijolos 
queimados); no Egito em 2.600 A.C. na mumificação e como impermeabilizante na 
construção de edificações. 
 
Asfalto é uma família de materiais betuminosos utilizados em inúmeras aplicações, 
destacando-se: pavimentação, impermeabilização, proteção contra corrosão e usos elétricos. 
O produto é encontrado em muitos petróleos, e deles se separa por destilação. Ligantes 
betuminosos também podem ser obtidos a partir do carvão (alcatrão para pavimentação). 
Em função das altas concentrações de compostos aromáticos polinucleares emitidos durante 
a aplicação do alcatrão, houve restrição ao seu uso na Europa e nos EUA. No Brasil, o 
alcatrão também não tem sido usado há décadas. Existem também os asfaltos naturais que 
ocorrem em depósitos na superfície terrestre, como resultado da evaporação de frações 
leves de petróleo afloradas à superfície em épocas remotas. 
 
Betume é outro nome utilizado para designar o asfalto. É comum encontrar na literatura os 
dois termos (asfaltos e betumes) confirmando-lhes a grande variedade de tipos e aplicações. 
Atualmente, em pavimentação, o derivado de petróleo usado como ligante dos agregados 
minerais denomina-se, no Brasil, cimento asfáltico de petróleo (CAP). Nos EUA, é 
conhecido por asphalt cement e na Europa tem o nome de bitumen. O termo genérico 
asfalto é erroneamente utilizado para designar a mistura do cimento asfáltico com os 
agregados, em literatura não especializada. 
 
Betume é uma mistura de hidrocarbonetos de consistência sólida, líquida ou gasosa, de 
origem natural (encontrado em minas) ou processados fisicamente (aquecimento de 
petróleo e outros materiais orgânicos), completamente solúvel em bissulfeto de carbono 
(CS2). Além da solubilidade no CS2, outra característica dos betumes é seu poder ligante, 
que permite usá-los como aglomerante, da mesma forma que a cal, o gesso ou o cimento, 
com a vantagem que não se precisa adicionar água. Além disso, o betume é hidrófobo, 
repele água e nela não se dissolve. Daí o seu uso em impermeabilizações. 
 
Em resumo, o cimento asfáltico tem sido usado em aplicações de pavimentos, enquanto o 
alcatrão não, em virtude de possuir grande susceptibilidade térmica e de ser prejudicial à 
saúde podendo causar graves irritações na pele e nos olhos. 
 
- Os alcatrões para pavimentação (AP), em desuso no Brasil há mais de 25 anos, resultam 
da destilação da madeira ou carvão de hulha. O resíduo da destilação do alcatrão de 
hulha denomina-se piche. Os alcatrões são misturas de betumes com substâncias 
encontradas nos vegetais. Os alcatrões possuem maior adesividade que o asfalto, mas 
são mais suscetíveis à temperatura. 
 
- Os asfaltos são materiais em que o betume está misturado com argilas, siltes, areias, 
impurezas minerais ou orgânicas. Pode-se dizer que os asfaltos são misturas de betume 
de origem mineral com solos. O cimento asfáltico é um material ligante de cor parda 
escura ou preta que pode ser encontrado na natureza (asfaltos naturais) ou produzido a 
partir da destilação do petróleo (asfaltos de petróleo). 
 
Comercialmente os tipos de asfalto podem ser classificados em 2 categorias: 
 
- Asfalto natural: ocorre em camadas geológicas estratificadas como um material mole e 
também como material endurecido, friável, impregnado na formação de rochas (por 
exemplo, xisto no sul do Brasil). O asfalto natural existe em vários pequenos depósitos 
na Ilha de Trinidad. O Pitch Lake, localizado no sul da ilha é um dos maiores depósitos 
do mundo, com 100 acres (35 ha) em área com profundidade estimada de 90 m, ele 
contém entre 10 a 15 milhões de toneladas do material. A superfície é suficientemente 
rígida para agüentar tratores e caminhões que transportam o material escavado. Este 
material é refinado a 160 °C evaporando a água. O material é então peneirado para 
remover os materiais graúdos e matéria orgânica. O produto refinado é chamado 
Trinidad Epuré e possui a seguinte composição: 54% de ligante; 36% de material 
mineral; e 10% de material orgânico. O Epuré é muito consistente para uso em misturas 
(penetração entre 2 e 10 décimos de mm; ponto de amolecimento de 95 °C) e é 
geralmente usado em misturas 50/50 com asfaltos de penetração 200 (mistura com 
penetração de aproximadamente 50 décimos de mm). Centenas de toneladas de asfalto 
já foram extraídas do Lago Trinidad sem ele demonstrar qualquer sinal de perda de 
material. Quando o material é removido, pressões a grandes profundidades forçam o 
resíduo pesado para a superfície, continuando assim o refino natural. A primeira 
camada de pavimento asfáltico usando asfalto do Lago Trinidad foi colocada em 1876 
na Pennsylvania Avenue em Washington, D.C., Estados Unidos. Outros depósitos de 
asfaltos naturais incluem o Lago Bermudez na Venezuela, os “areais de alcatrão” no 
oeste canadense, e a asfaltita, encontrada nos EUA e Argentina, denominados 
respectivamente, gilsonita e rafaelita. 
 
- Asfalto de petróleo: é uma dispersão coloidal de hidrocarbonetos obtida no refino do 
petróleo. Seguindo a descoberta do refino do petróleo no início do século, e a 
popularidade dos automóveis, grandes quantidades de asfalto de petróleo foram 
processadas pelas companhias de óleo. Com o tempo, os asfaltos refinados foram 
melhorando sua qualidade de tal modo a tornar os asfaltos naturais pouco importantes. 
 
PETRÓLEO BRUTO OU CRU 
 
Quase todo o asfalto em uso hoje em dia é obtido do processamento de petróleo bruto (ou 
cru). Muitas refinarias são localizadas próximas à locais com transporte por água, ou 
supridos por dutos a partir de terminais marítimos. 
 
 
 
Figura 1. Localização de refinarias no Brasil 
 
 
A composição dos petróleos varia de acordo com a fonte. Cada petróleo leva a diferentes 
quantidades de resíduos de cimentos asfálticos e outras frações destiláveis. 
 
Processamento do Petróleo Bruto 
A composição química do CAP é dependente do tipo de petróleo e processo de refino. Os 
petróleos adequados à produção de CAP são de base naftênica (um estágio) e intermediária 
(dois estágios). 
 
O refino do petróleo é o conjunto de processos que separa os hidrocarbonetos sem alterar 
sua constituição original. Existem diferentes processos de refinode petróleo que produzem 
os ligantes asfálticos. O mais antigo é o da destilação direta, que pode ser realizada em um 
ou dois estágios. Quando o petróleo é de base asfáltica (Boscan, Bachaquero, Lagunillas e 
Tia Juana) é necessário, apenas um estágio de destilação a vácuo. Se o petróleo não é de 
base asfáltica (Árabe Leve, Safaniya, Kirkuk e Kwait), são necessários dois estágios de 
destilação, atmosférica e a vácuo. 
 
Petróleos pesados, como o Boscan e o Bachaquero, da Venezuela, e o Fazenda Belém, do 
Brasil, empregados na Lubnor, são destilados em um só estágio e produzem um CAP de 
consistência adequada. Quando se processa petróleo intermediário, o resíduo de vácuo 
(destilação em dois estágios) dependendo das condições de pressão e temperatura pode 
apresentar consistência de CAP. 
PARA SISTEMA DE VÁCUO
GASÓLEO LEVE 
PETRÓLEO GASÓLEO PESADO
ASFÁLTICO
FORNO
TORRE DE ASFALTO (C A P)
VÁCUO
Figura 2. Esquema simplificado de produção de asfalto – um estágio de destilação 
 
 
O óleo cru é aquecido a aproximadamente 340 a 385 °C (≅ 650 °F) e parcialmente 
vaporizado. Então ele é colocado na torre de destilação (mistura de líquido e vapor) onde os 
componentes leves vaporizam, sobem ao topo, esfriam, condensam, e são retirados para 
processamento adicional. A diferentes alturas na torre, as diferentes frações atingem seu 
ponto de vaporização, e, à medida que a temperatura é reduzida, as frações se condensam 
em bandejas dentro da torre. Os componentes intermediários são retirados nos respectivos 
níveis e tratados para resultar em outros produtos como combustível de avião, querosene e 
diesel. Nesta etapa de destilação atmosférica as cinco principais correntes são: gasolina; 
querosene; gasóleo leve; gasóleo médio e resíduo atmosférico. 
 
ARMAZENAMENTO 
 
Quando tratados apropriadamente, os asfaltos podem ser re-aquecidos ou mantidos em 
temperaturas elevadas por um tempo considerável sem afetar suas propriedades. Porém, o 
superaquecimento ou o uso em condições que promovam oxidação, pode afetar 
negativamente as propriedades influenciando o desempenho de longo prazo do material. O 
grau de endurecimento produzido como resultado de um processamento inadequado é 
função de vários parâmetros como temperatura, presença de ar, razão superfície-volume do 
asfalto, método de aquecimento e duração da exposição a estas condições. 
 
Todos os asfaltos devem ser armazenados em tanques especificamente projetados de modo 
a minimizar o possível endurecimento durante a estocagem. Para minimizar o risco de 
superaquecer o asfalto, o tanque deve possuir sensores e leitores de temperatura calibrados. 
O tempo que o asfalto permanece no tanque é tipicamente curto para qualquer 
endurecimento significativo. Porém, se o material for armazenado por um período 
prolongado, a recirculação deve ocorrer, devendo o asfalto ser submetido a testes para 
garantir que ele permanece adequado para aplicação. 
 
As operações normais de mistura e transferência devem ser feitas de 10 à 50 °C acima da 
temperatura mínima de bombeamento. Não exceder nunca 230 °C para evitar auto-ignição 
do CAP. Deve-se evitar temperaturas de estocagem do asfalto entre 100 e 130 °C, pois 
durante o esvaziamento ou enchimento do tanque uma eventual quantidade de água 
acumulada no fundo do tanque poderá sofrer evaporação brusca elevando a pressão interna 
do tanque com transbordamento do produto e possível rompimento do teto. 
 
Petrobras-Lubnor 
 
Na unidade industrial da Petrobras em Fortaleza, o petróleo é processado em uma unidade 
de destilação a vácuo, que pode tratar o resíduo da destilação atmosférica ou processar 
petróleos com alto teor de pesados, como os petróleos Bachaquero e Boscan. Está em 
andamento um estudo para substituição do petróleo venezuelano por um petróleo brasileiro, 
também de base naftênica. Seguem abaixo fotos dos tanques de armazenagem de petróleo e 
de CAP, bem como da torre de refino da unidade industrial em Fortaleza. 
 
 
Tanque de aço, coberto com placas de 
alumínio para armazenamento de petróleo 
Tanques de armazenamento de CAP 
 
Saída de petróleo (cano da esquerda), 
entrada de petróleo (cano no meio) e 
entrada de vapor (canos a direita) 
Bombas que impulsionam os produtos para 
tanques e torre de refino 
 
 
Torre de refino (vista total) Detalhe da torre de refino 
Detalhe do aquecimento na torre de refino – 
maçarico do forno 
Trocadores de calor da torre de refino 
 
Tubulação que leva os produtos da torre para 
os tanques 
Termômetro para controle de temperatura 
no tanque 
Tubos de saída e entrada de petróleo no 
tanque 
Tela de computador na sala de controle com 
dados de temperatura, e quantidade de 
material estocado 
 
Figura 3. Armazenagem e torre de refino da Petrobras/Lubnor 
 
 
TIPOS DE ASFALTO 
 
Os tipos de asfalto existentes no mercado são denominados: 
a) Cimentos asfálticos de petróleo (CAP); 
b) Asfaltos diluídos; 
c) Asfaltos emulsionados; 
d) Asfaltos oxidados ou soprados; 
e) Asfaltos modificados. 
f) Agentes rejuvenescedores 
 
Cimentos asfálticos de petróleo (CAP) 
Cimento asfáltico ou CAP é um líquido muito viscoso, semi-sólido ou sólido à temperatura 
ambiente, que apresenta comportamento termoplástico - torna-se líquido se aquecido - e 
retorna ao estado original após resfriamento. É quase totalmente solúvel em benzeno, 
tricloroetileno e em dissulfeto de carbono. As especificações oficiais brasileiras de CAP, 
classificados tanto por viscosidade quanto por penetração, estão no Regulamento Técnico 
do Departamento Nacional de Combustíveis - DNC Nº05 DE 11/03/93 - REGULAMENTO 
TÉCNICO DNC Nº01/92 - REV 02. 
 
No Brasil, especificam-se quatro tipos de CAP, classificados por penetração: CAP 30/45, 
CAP 50/60, CAP 85/100 E CAP 150/200 que se destinam exclusivamente aos produtos 
asfálticos da Fábrica de Lubrificantes do Nordeste - Lubnor e da Refinaria Landulfo Alves 
Mataripe - RLAM, oriundos de petróleos venezuelanos. A classificação brasileira, com 
base na viscosidade a 60°C, engloba os seguintes três tipos: CAP 7, CAP 20 e CAP 40 e se 
destina aos produtos asfálticos oriundos de misturas de petróleos brasileiros, argentinos, 
árabes e venezuelanos. 
 
Asfaltos diluídos 
No processo de pavimentação, é importante assegurar-se de que o CAP esteja 
suficientemente fluido durante a aplicação, e suficientemente rígido quando em serviço, 
após a aplicação. Para aumentar a fluidez e possibilitar o uso do CAP sem aquecimento, 
misturam-se solventes aos CAP selecionados, obtendo-se asfaltos diluídos ou cut-backs, 
que são classificados, segundo o solvente, em: 
 
Tipo Solvente 
de cura rápida (CR) nafta 
de cura média (CM) querosene 
de cura lenta (CL) gasóleo 
 
Naturalmente, os solventes evaporam após a aplicação. O asfalto diluído, de cura lenta, 
pode ser obtido diretamente na torre de destilação e é conhecido pelo nome de road oil, 
mas não tem uso corrente no Brasil. Para cada tipo de cura, as especificações ASTM 
estabeleceram várias classes, conforme a viscosidade a 60 °C. As especificações brasileiras 
para asfaltos diluídos de cura rápida e cura média estão no - REGULAMENTO TÉCNICO 
DNC Nº 03/97 - PORTARIA Nº 43 DE 29/09/97. No Brasil, especificam-se os seguintes 
tipos: cura rápida, CR-70, CR-250 e de cura média, CM-30, CM-70. 
 
Emulsões asfálticas 
As emulsões asfálticas constituem-se em pequenas partículas, ou glóbulos de CAP, 
suspensas em água contendo agente emulsificante. Quando tais emulsões são aplicadas, as 
partículas de CAP depositam-se sobre as pedras (agregado mineral), causando a ruptura da 
emulsão, e se separam da água. As emulsões asfálticas são preparadas por mistura em 
moinho coloidal de CAP, asfalto diluído, acidulante e tensoativos. No Brasil, utilizam-se 
emulsões asfálticas catiônicas, que podem ser: ruptura rápida (RR), rupturamédia (RM) e 
ruptura lenta (RL). Dentro de cada tipo de ruptura, as emulsões se classificam por grau. As 
características de ruptura são controladas principalmente pela natureza e quantidade do 
agente emulsificante. Pela norma CNP n° 07/88 de 06/09/88, são especificadas e 
classificadas as seguintes emulsões: RR-1C, RR-2C, RM-1C, RM-2C e RL-1C. 
 
Asfaltos oxidados ou soprados 
Esses produtos são obtidos através do borbulhamento de ar através de óleos residuais ou 
CAP aquecidos, e são usados particularmente para fins industriais, como formulações de 
películas protetoras e impermeabilizantes. Os asfaltos oxidados são menos dúcteis e 
apresentam maior resistência às variações de temperatura. A Norma NBR 9910 de junho/87 
da ABNT especifica os requisitos dos asfaltos oxidados para impermeabilização. 
 
Asfaltos modificados 
Para ampliar sua resistência, os cimentos asfálticos de petróleo podem ser modificados 
através de adições de asfaltos naturais como gilsonita (EUA), asfaltita (Argentina) e Asfalto 
de Trinidad ou ainda por adição de fileres (cal, cimento, sílica etc.), fibras (fibra de vidro, 
asbestos, fibras de celulose e fibras poliméricas) ou por enxofre elementar. A modificação 
mais empregada atualmente é através do uso de polímeros (SBR, SBS, EVA, etc). 
 
Agentes rejuvenescedores 
O efeito da temperatura, ar, luz solar, chuva e tempo em pavimentos asfálticos propicia seu 
envelhecimento que resulta em enrijecimento da mistura betuminosa com o tempo. O 
cimento asfáltico quando envelhece aumenta sua consistência e do ponto de vista químico 
aumenta o teor de asfaltenos e reduz o teor de aromáticos e resinas. 
 
A reciclagem de pavimentos é uma técnica que visa a reutilização dos agregados e ligante 
do pavimento, necessitando de agente rejuvenescedor para redução da viscosidade e 
reposição de compostos aromáticos e resinas para recompor a natureza do ligante virgem. A 
reciclagem pode ser efetuada a frio ou a quente através de adições ao material fresado de 
emulsões rejuvenescedoras ou cimentos asfálticos com agentes rejuvenescedores, 
respectivamente. 
 
A especificação brasileira de agentes rejuvenescedores a quente se denomina 
Especificações dos aditivos asfálticos para misturas à quente - Regulamento Técnico DNC 
nº 04/97 - Portaria nº 44 de 29/09/97 e se baseia nas especificações ASTM. As 
especificações de emulsões rejuvenescedoras para reciclagem a frio, se encontram em 
estudo na Comissão de Asfalto do IBP.