Materiais Betuminosos

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Materiais betuminosos
Eng. Gilberto Mucambe
Tema 3 Aula 7
Materiais de construção II
Generalidades
O uso de materiais betuminosos já era conhecido em épocas remotas. A arqueologia confirma a grande utilização do asfalto na Mesopotâmia e no vale do Indo como aglomerante para alvenarias.
Os Romanos impermeabilizavam os aquedutos com betumes e usavam na construção civil. Os egípcios empregavam os betumes em mumificações.
A partir de meados do século passado, o betume começou a ser empregue nos pavimentos o que hoje constitui a sua principal utilização.
Os registros de aplicações pioneiras em pavimentos são a França (1802), USA (1838) e Inglaterra (1869) com betumes de jazidas naturais. 
A partir de 1909, iniciou-se o emprego de betume derivado do petróleo, sendo um resíduo da sua destilação, tornando-se um material de baixo custo e com uso constante em pavimentação, impermeabilização e pinturas industriais de proteção.
Generalidades
Dada a sua abundância e eficiência, os materiais betuminosos são hoje utilizados em grande escala, não só em pavimentação, como noutras aplicações. Nos nossos dias novas técnicas têm surgido para o aperfeiçoamento e melhor aproveitamento de suas características assim como melhorar o conhecimento de suas qualidades.
Definição
Os materiais betuminosos são compostos orgânicos constituídos principalmente de betume.
Betume é um aglomerante orgânico, sólido semi-sólido ou líquido, que pode ocorrer na natureza ou ser obtido por processo industrial; composto principalmente por hidrocarbonetos de massa molecular elevada e completamente solúvel em bissulfato de carbono CS2 (sulfureto de carbono)
Fonte: Dicionário Técnico
O betume é uma mistura de hidrocarbonetos de origem natural ou pirogénica (provenientes do petróleo) e ou a combinação de ambos. O betume é o elemento responsável pelas propriedades aglomerantes dos materiais betuminosos.
Função 
Os materiais betuminosos são geralmente sólidos à temperatura ambiente, porém liquefazem-se com o aumento da temperatura.
A natureza e a origem dos betumes dependem da natureza dos produtos dos quais se originaram. Existem várias teorias pretendendo explicar a origem dos betumes naturais.
A teoria mais moderna atribui a origem animal a formação dos betumes
Origem 
Características dos materiais betuminosos
São polímeros (hidrocarbonetos complexos) de ampla variação na composição química e na massa molecular. Mas é possível separa-los em dois grandes grupos químicos:
Asfalte-nos (5 a 25 %) dos betumes, massa molecular de 600 a 300.000, partículas entre 5 e 30 mm, aumentam a viscosidade e a dureza dos betumes 
Malte nos, que por sua vez se subdividem em:
 
- Resinas (de natureza polar, forte adesividade e dispersantes dos asfalte-nos), massa molecular de 500 a 50.000, partículas de 1 a 5 mm, a proporção resina/ asfalto no define as características sólido/gel do betume.
- Aromáticos (40 a 65% dos betumes, hidrocarbonetos aromáticos naftênicos) de mais baixa massa molecular do betume, 300 a 2.000, não polares, grande capacidade de dissolução dos hidrocarbonetos de elevada massa molecular.
- Saturados (5 a 20% dos betumes, hidrocarbonetos alifáticos (composto orgânico que não é cíclico, a molécula tem pelo menos um anel fechado), alquilnaftenos e alguns alquil aromáticos, baixa massa molecular, não polares, não viscosos.
Características dos materiais betuminosos
São adesivos e aglomerantes, que dispensam o uso da água, ao contrário dos aglomerantes minerais da Construção Civil (p. ex. cimento portland, cal, gesso).
 
São hidrófugos, i.é., repelem a água;
 
São facilmente fundidos e solidificados. São termoplásticos, i.e., não possuem ponto de fusão, amolecendo em temperaturas variadas. O ponto de fusão, temperatura de perda da estrutura cristalina ordenada, é típico dos sólidos cristalinos.
São inócuos, isto é, não interagem quimicamente com os agregados minerais (ou cargas), que lhe são adicionados como material de enchimento em diversas aplicações.
 Decorre das últimas duas características a possibilidade de serem recicláveis, isto é, de poderem ser reaproveitados após uso.
 Tem ductilidade variável e que pode ser afetada por exposição direta a luz solar.
Características dos materiais betuminosos
Os materiais betuminosos mais frequentes são:
Rochas betuminosas (rochas asfálticas)
As rochas betuminosas são rochas porosas ou granulares que se tornaram impregnadas de betume e se encontram abundantemente na natureza, em jazidas de superfície ou profundidade. Podem ser utilizadas ao natural ou em correcções adicionais, quer de agregados minerais quer de outros materiais betuminosos, no sentido de se conseguir uma mistura própria para o revestimento desejado.
A riqueza de uma rocha betuminosa define-se pela quantidade de betume que possui. Essa quantidade vária de 2 a 25%. 
Asfaltos Naturais (sigla CAN)
Os asfaltos naturais são encontrados na natureza sob forma de lençóis subterrâneos ou de lagos. Alguns puros, outros contaminados por substâncias orgânicas ou minerais (impurezas).
Apresentam-se geralmente duros e necessitam uma fluxação com adequados solventes para se tornarem utilizáveis. Originam-se do petróleo donde se separou a parte volátil, por evaporação deixando o asfalto como resíduo.
Asfaltos de Petróleo (sigla CAP)
Os asfaltos de petróleo, como o nome indica, são obtidos pela refinação dos petróleos de base asfáltica, bem mais abundante e barato, de cor castanho-escuro quase preto. São geralmente obtidos na refinaria dentro da consistência desejada, o que se consegue pela temperatura máxima de trabalho, durante o processo de refinamento.
O asfalto de petróleo, dentro dos limites de consistência desejados para o emprego direto em pavimentação, recebe o nome de betume asfáltico ou cimento asfáltico.
O betume asfáltico, para se misturar com o agregado formando a mistura destinada a pavimentação, deve encontrar-se dentro de certos limites de viscosidade, para que possa cobrir as partículas do agregado, formando uma película aglomerante.
Esta modificação de consistência é temporária e faz-se por:
Aquecimento os asfaltos tornam-se líquidos, voltando ao estado sólido inicial quando cessar o aquecimento
Diluição em um solvente de petróleo, os asfaltos tornam-se fluidos voltando ao estado inicial pela evaporação total do solvente. Isto permite a aplicação a frio (neste caso temos os asfaltos diluídos ou líquido).
Emulsão o betume asfáltico em estado líquido é pulverizado no moinho coloidal com água e agente emulsionador. Pela força centrífuga o asfalto é dispersado em pequenas partículas que logo são envolvidas por películas do agente emulsionador a qual impede, apesar da força de atracção das moléculas, que as partículas se unam.
Vantagens das emulsões asfálticas
1) É um liguante asfáltico não poluente nem perigoso, já que contém dos 35 aos 40% de água como solvente.
2) Seu manejo é singelo e seguro, graças a sua baixa viscosidade a temperatura ambiente.
3) Tem um limite de armazenamento muito amplo, já que pode ser armazenado por semanas ou meses, devido entre outras coisas à igualdade das densidades de seus componentes.
4) Tem uma grande adesão com qualquer agregado pétreo, apesar das condições de humidade adversas devido à enorme dispersão das partículas de asfalto de tamanho muito pequeno e ao uso de agentes emulsionantes de tipo catiónico.
5) Aplica-se em um lapso muito curto de tempo, o que permite a pronta funcionalidade da obra em que se está usando.
6) Apresenta um sob custo da fase dispersante, que é a água.
7) Por sua aplicação em frio, ajuda a não alterar o meio ambiente e fica suprimida a emissão de fumaças ou gases.
8) O emprego da água como solvente não cria problema de seu desperdício, já que é recuperável.
Na próxima aula falaremos dos alcatroes
Obrigado