Ligantes Asfálticos

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Superestrutura de Estradas
Estudos dos Revestimentos
(Ligantes e Agregados) 
 Profa. Suelly Helena de Araújo Barroso
Estudar 
Bernucci et al. 
(2007) – 
Pavimentação 
Asfáltica (Cap 
2 e 3)
Programa da Disciplina
■ CONCEITUAÇÃO DE PAVIMENTOS (OK)
■ REVISÃO DE MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA À 
PAVIMENTAÇÃO (OK)
■ MÓDULO DE RESILIÊNCIA (OK)
■ ESTUDO GEOTÉCNICO (OK)
■ ESTUDO DE CAMADAS GRANULARES (OK)
■ IMPRIMAÇÃO BETUMINOSA (OK)
■ AGREGADOS E LIGANTES ASFÁLTICOS
■ ESTUDO DE REVESTIMENTOS
■ DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTOS
■ INTRODUÇÃO À GERÊNCIA DE PAVIMENTOS
■ A camada do revestimento de uma estrutura flexível consiste 
de uma mistura de agregados minerais e materiais 
betuminosos, sobreposta à camada de base.
■ Funções
■ Resistir às forças abrasivas do tráfego
■ Reduzir a penetração de água superficial no pavimento
■ Proporcionar uma superfície resistente ao escorregamento 
(aderência)
■ Proporcionar um rolamento suave e uniforme ao tráfego
■ O sucesso do revestimento, depende da obtenção de uma mistura com 
uma ótima graduação de agregados e da porcentagem de ligante 
betuminoso.
Revestimento
Tipos de Revestimentos Asfálticos
▪ Tipos de Revestimentos Asfálticos:
✓ Misturas Usinadas e Fabricadas na Pista.
▪ Misturas Usinadas a Quente e a Frio:
✓ Densas: concreto asfáltico, areia-asfalto, pré-misturado a frio;
✓ Descontínuas: SMA, CPA, etc
▪ Fabricadas na pista:
✓ Tratamentos superficiais por penetração. 
▪ Microrrevestimentos 
▪ Lama Asfáltica 
▪ Misturas Recicladas
✓ Usinadas ou fabricadas na pista.
Mistura Densa
Mistura Aberta
Notas de Aula de Superestrutura de Estradas Profa. Suelly Barroso 5
Malha Rodoviária do Estado do Ceará em km (DER, 2014)
5
No estado do 
Ceará o 
TRATAMENTO 
SUPERFICIAL 
representa 
aproximadamen
te 61% de toda 
a malha 
rodoviária 
estadual 
pavimentada 
(DER, 2014). 
Exemplo de Tipo de Revestimento 
para RBVT - Tratamento Superficial
Processo de aplicação
Camadas de Revestimento Asfáltico
Mistura asfáltica usinada a 
quente aberta 
(revestimento drenante)
Concreto asfáltico denso
Concreto asfáltico aberto 
como “binder” ou camada de 
ligação
Uma composição de revestimento de via de alto 
volume de tráfego
Exemplo de Estrutura de Pavimento 
na Alemanha
4 cm de SMA camada de 
rolamento
8 cm de camada de 
ligação
22 cm de base asfáltica
Revestimento Asfáltico
Ligantes:
Conceituação & Caracterização 
Convencional
Ligantes Asfálticos
● No Brasil, 95% das estradas pavimentadas são de revestimento 
asfáltico
● Representa de 25% a 40% do custo da construção do 
revestimento
● Quase sempre o único elemento industrializado utilizado nas 
camadas do pavimento
● Nos revestimentos:
● Proporciona a união entre os agregados;
● Age como ligante proporcionando flexibilidade 
controlável;
● Impermeabilizante;
● Durável e resistente;
● Pode ser usado aquecido ou emulsionado.
Introdução
■ Materiais Betuminosos (Betume)
■ São associações de hidrocarbonetos solúveis em bissulfeto de 
carbono
■ Os materiais betuminosos usados em pavimentação classificam-se 
em dois tipos: alcatrões e asfaltos
■ Alcatrões
■ Os alcatrões para pavimentação (AP) são produtos que contém 
hidrocarbonetos, obtido da queima ou destilação do carvão, 
da madeira, etc..
Introdução
■ Asfaltos
■ Obtidos da destilação de petróleo, podem ser naturais ou 
obtidos através da refinação do petróleo
■ Ligantes Asfálticos
■ Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP)
■ Asfalto Diluído (AD)
■ Emulsão Asfáltica (EA)
■ Nas misturas asfálticas os dois componentes principais são os 
ligantes asfálticos e os agregados (incluindo o filler)
• Betume: mistura de hidrocarbonetos 
solúvel no bissulfeto de carbono;
• Asfalto: mistura de hidrocarbonetos 
derivados do petróleo de forma 
natural ou por destilação. 
Principal componente: betume. Outros 
 componentes: oxigênio, nitrogênio e 
enxofre;
• Alcatrão: produto que contém 
hidrocarbonetos, obtido da 
queima ou destilação do 
carvão, da madeira, etc...
Termos mais usados 
Europeus – Betume
Americanos - Asfalto
Resumindo….
Cimento Asfáltico de Petróleo
■ O CAP é um produto semi-sólido na temperatura 
ambiente, necessitando de aquecimento para poder 
ser misturado com os agregados
■ Os CAPs são classificados pela sua consistência e 
também por penetração.
VISCOSIDADE PENETRAÇÃO
CAP 7 → η: 400 p a 1000 p CAP 30/45
CAP 20 → η:1000 a 3000 p CAP 50/70
CAP 55 → η: 3.000 p a 8.000 p CAP 85/100
CAP 150/200
↓penetração
↑consistência
Ex: CAP 30/45 > 
consistente CAP 
50/70
■ Os Ads são obtidos pela diluição de CAPs em solvente obtidos 
pela destilação do petróleo
■ Quanto ao tempo de evaporação do solvente usado os Ads são 
classificados
■ CR (asfalto diluído de cura rápida): diluente a nafta 
(gasolina)
■ CR-70, CR-250, CR-800 e CR-3000
■ Pintura de ligação, tratamentos superficiais e misturas a 
frio
■ CM (asfalto diluído de cura média): diluente o querosene
■ CM-30, CM-70, CM-250, CM-800 e CM-3000
■ Imprimação e areia-asfalto a frio
■ CL (asfalto diluído de cura lenta): diluente óleo leve
■ CL-70, CL-250, CL-800 e CL-3000
■ São mais usados para imprimação o CM-30
Os Asfaltos Diluídos (Cut-Backs)
■ As Eas são normalmente obtidas pela 
emulsificação de CAPs em uma fase aquosa
As Emulsões Asfálticas
Esquema de 
preparação de 
emulsão asfáltica
FASE 
OLEO
SA
FASE
AQUO
SA
EMULSÃO 
GROSSEIRA
FASE 
OLEOSA
FASE 
AQUOSA
FENÔMEN
O DE 
COALESC
ÊNCIA
EMULSÃO 
ESTÁVEL 
(GROSSEI
RO)
AGENTE 
QUÍMICO 
EMULSIFI
CANTE
Óleo e água podem formar 
emulsão, porém se separam 
rapidamente quando cessa a 
agitação.
As emulsões estáveis têm o 
emulsificante, que previne ou 
retarda a separação das fases. 
. 
■ Produto estável empregado em serviços de pavimentação 
à temperatura ambiente
■ Nunca devem ser aquecidas acima de 70ºC
■ De acordo com a natureza eletrolítica do 
emulsificante, as Eas são classificadas em:
■ Emulsões asfálticas catiônicas (emulsificante catiônico)
■ Emulsões asfálticas aniônicas (emulsificante aniônico)
■ No Brasil só são especificadas e usadas as emulsões 
catiônicas
■ Aplicações: pintura de ligação, imprimação, tratamentos 
superficiais e macadame betuminoso (RR-C); 
pré-misturados a frio (RM-C); estabilização de solos e 
preparo de lama asfáltica (RL-C) 
As Emulsões Asfálticas
RR 1C
Ruptura Rápida
Faixa de 
Viscosidade
Catiônica
Quando uma emulsão entra em contato com um agregado pétreo, inicia-se um processo de ruptura da 
emulsão, ou seja, a separação do asfalto e da água, e o recobrimento do agregado pelo asfalto. 
A água é liberada e finalmente evaporada. Portanto, a ruptura de uma emulsão consiste na anulação da 
camada de proteção dos grãos de asfalto dispersos na água e se observa pela união dos mesmos (coagulação 
ou floculação). A velocidade de ruptura é função da composição química do agente emulsificante e da sua 
dosagem na emulsão. Porém, trata-se de um fenômeno de variáveis complexas e não se dá pela ação de uma 
delas agindo isoladamente. 
As Emulsões Asfálticas
As emulsões catiônicas se classificam quanto à velocidade de 
ruptura em:
* Ruptura rápida (RR-1C e RR-2C)
* Ruptura média (RM-1C e RM-2C)
* Ruptura lenta (RL-1C)
ASFALTO – PROPRIEDADES FÍSICAS
• Ensaios usados para especificações e medição de 
propriedades fundamentais;
• Todos os ensaios tem temperatura (T) especificada e alguns 
tempo(t) de carregamento;
• Tipos de Ensaios:
Consistência: penetração, viscosidade, ductilidade, ponto de 
amolecimento
Durabilidade: RTFOT
Pureza: Solubilidade
Segurança: Ponto de Fulgor
Outros Ensaios: Densidade, Ponto de Ruptura,etc
• Repetibilidade (único operador) × Reprodutividade (vários operadores)
Principais Ensaios para 
Caracterização do Ligante Asfáltico
■ Método de Penetração de Materiais Betuminosos (ABNT NBR 
6576/98)
■ Método para determinar a viscosidade dos materiais betuminosos 
através da penetração, distância em décimos de milímetro que uma 
agulha padrão penetra verticalmente em uma amostra do material 
betuminoso sob condições específicas de temperatura (25ºC), carga 
(100 g) e tempo (5 segundos). 
.
↓penetração
↑consistência
Ex: CAP 30/45 > consistente CAP 
50/70
Se a agulha penetrar 3 mm, a 
penetração do ligante é 30.
CARACTERIZAÇÃO DO ASFALTO – PENETRAÇÃO
Ligantes com a mesma Penetração a 25ºC, não necessariamente se 
comportam da mesma forma em outras temperaturas!!!
Média
Baixa
Alta 25ºC
ESTRATÉGIA DA ESPECIFICAÇÃO SUPERPAVE
Sistema de classificação baseado 
no clima.
PG 70-22
Grau de
desempenho
Temperatura 
mínima de 
pavimentoMédia das máximas de 7 
dias 
consecutivos
CAP 50/70
■ Determinação da Viscosidade Saybolt de Material 
Betuminoso (ABNT NBR 5847/01)
■ Viscosidade Saybolt (expressa em segundos) é o tempo necessário para o 
escoamento de 60 ml de material, no viscosímetro de Saybolt, sob 
determinadas condições de temperatura. Geralmente, essa 
temperatura varia com o tipo de asfalto que é utilizado (para os CAPs são 
utilizadas temperaturas de 135 e 177ºC).
Principais Ensaios para Caracterização do 
Ligante Asfáltico
.1
.2
.3
.5
1
10
5
100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Temperature, C
Viscosity, Pa s
Compaction Range
Mixing Range
Temperaturas de 
Mistura/Compactação
■ Determinação do ponto de amolecimento de materiais betuminosos 
(de 30 a 175ºC) (Método do Anel e Bola)
■ Ponto de amolecimento de um material é considerado como o valor de 
temperatura na qual a consistência de um ligante asfáltico passa do 
estado plástico ou semi-sólido para o estado líquido (COELHO, 
1996). Esse valor, no ensaio anel e bola, é a temperatura lida no 
momento em que a esfera metálica padronizada atravessa o anel cheio 
com o material betuminoso, toca uma placa de referência após ter 
percorrido uma distância de 25,4 mm sob condições especificadas.
Principais Ensaios para 
Caracterização do Ligante Asfáltico
≠ < 2ºC
■ Determinação do Ponto de Fulgor
■ Ponto de fulgor de um ligante asfáltico é a temperatura na 
qual existe uma liberação de vapores do produto suficiente 
para, em mistura com ar e na presença de uma chama, provocar 
uma centelha. Portanto, indica a temperatura acima da qual 
o asfalto deve ser manuseado como produto inflamável, 
desde que haja uma fonte de ignição. 
Principais Ensaios para Caracterização do 
Ligante Asfáltico
Principais Ensaios para Caracterização do 
Ligante Asfáltico
■ Ductilidade
■ Capacidade de um asfalto sofrer deformações de sua 
massa. O ensaio mede a distância em que um corpo de 
prova padrão de asfalto é alongado até seu rompimento. 
Asfaltos empregados na construção rodoviária devem apresentar 
ductilidade elevada, maior que 1,0 m.
DURABILIDADE
• Simulação do envelhecimento a curto (usinagem e compactação) e 
longo prazos (fatores ambientais), efeitos de oxidação e evaporação;
• Ensaio (RTFOT): fina película de asfalto (35g) é continuamente girada dentro de 
um recipiente de vidro a 163ºC por 85min., com injeção de ar a cada 3 a 
4 seg;
• Resultados de penetração, viscosidade e PA comparados antes e após este ensaio.
Efeito do Calor e do Ar (ECA)
ou Estufa de Filme Fino (TFOT)
ou ensaio de película delgada
Estufa de Filme Fino Rotativa (RTFOT)
ou Película Delgada Rotacional
Principais Ensaios para Caracterização do 
Ligante Asfáltico
OUTROS ENSAIOS….
Ponto de Ruptura Fraass
Método proposto por Fraass em 1937 para caracterizar o ligante em 
condições de temperaturas negativas (evitar o trincamento térmico);
É a temperatura na qual o CAP, quando submetido à flexão, tende mais 
a romper do que a fluir. No ensaio, uma placa revestida de CAP, flexionada 
sob determinadas condições, é submetida a temperaturas decrescentes. O ponto 
de ruptura é a temperatura em que aparece a primeira fissura no revestimento 
do CAP. Climas frios!
Equipamento de 
ensaio de ponto de 
ruptura Fraass
Principais Ensaios para Caracterização do 
Ligante Asfáltico
Carga de partícula para emulsão asfáltica (DNER-ME 002/98; ABNT 
NBR 6567/2000)
Pr
in
ci
pa
is
 E
ns
ai
os
 p
ar
a 
Ca
ra
ct
er
iz
aç
ão
 d
o 
Li
ga
nt
e 
As
fá
lti
co
Agregados:
Conceituação & Caracterização 
Convencional