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Informações Técnicas Asfalto 2 AsfaltoInformações Técnicas (versão 1.1) Asfalto A Assistência Técnica Petrobras tem por objetivo prestar suporte técnico aos clientes, com foco na adequação ao uso e corretos manuseio, condiciona- mento e armazenagem dos produtos comercializa- dos pela Companhia. O Programa conta com polos de atendimento por todo o Brasil onde gestores locais, estão preparados para atender às demandas dos clientes. Adicionalmente, o atendimento é reforçado pela divulgação de informações técnicas a respeito dos produtos da Petrobras tanto em nível local como ins- titucional. A publicação de manuais técnicos integra essa iniciativa. 3 AsfaltoInformações Técnicas (versão 1.1) Asfalto 1. Definição ................................................................................................................ 4 2. Tipos e utilização ................................................................................................. 4 3. Requisitos de qualidade ................................................................................... 4 4. Especificação ......................................................................................................... 5 5. Produção ................................................................................................................ 8 6. Referências bibliográficas ................................................................................. 8 Versão 1.1 Elaborada em: 21/08/2015 Este material é sujeito a atualizações sem aviso prévio. A última versão está disponível no endereço: http://www.petrobras.com.br/minisite/assistenciatecnica/ 4 AsfaltoInformações Técnicas (versão 1.1) Asfalto 1. DEFINIÇÃO O asfalto é um derivado de petróleo de elevada visco- sidade, com propriedades impermeabilizantes e adesivas, não voláteis, de cor preta ou marrom. São constituídos basi- camente por asfaltenos, resinas e hidrocarbonetos de natu- reza aromática, solúveis em tricloroetileno e obtidos por re- finação de petróleo, podendo, também, serem encontrados na natureza como depósito natural (gilsonita) ou associados à matéria mineral (asfalto de Trinidad). O termo asfalto é, também, utilizado popularmente para denominar o conjunto de materiais aplicados na pavimen- tação, ou seja, a mistura constituída por um ligante asfáltico para pavimentação (cimento asfáltico de petróleo, asfaltos diluídos, asfalto modificado ou emulsões asfálticas) com agregados compostos por material mineral. 2. TIPOS E UTILIZAÇÃO Os asfaltos têm aplicações diversas, e considerando a sua principal aplicação como base de pavimentação, são subdi- vididos nos seguintes tipos: • cimentos asfálticos de petróleo – CAP: materiais muito viscosos, semissólidos ou sólidos à temperatura ambiente, que apresentam comportamento termoplástico, tornando- -se líquidos quando aquecidos e retornando ao seu estado original após resfriamento. A consistência do CAP depende da quantidade de fração oleosa remanescente, sendo esse um critério utilizado para sua classificação, traduzida pela viscosidade ou penetração; • asfaltos diluídos: misturas de CAPs com solventes, obten- do-se segundo o solvente utilizado, asfaltos de cura rápida (CR) usando-se nafta, de cura média (CM) usando-se querosene, de cura lenta (CL) usando-se gasóleo. Essas misturas são realizadas para aumentar a fluidez do CAP. Os solventes, por serem voláteis, evaporam após a aplicação, deixando o cimento asfáltico rígido; • emulsões asfálticas: que se constituem em pequenas par- tículas ou glóbulos de CAP, suspensos em água contendo um agente emulsificante. Quando tais emulsões são aplicadas, as partículas de CAP depositam-se sobre as britas do leito rodoviário (agregado mineral), causando a ruptura da emulsão, separando- -se da água, resultando em uma camada de cimento asfáltico rígido. As emulsões asfálticas são classificadas como de ruptura rápida (RR), de ruptura média (RM) e de ruptura lenta (RL). • asfaltos modificados: modificações realizadas em ci- mentos asfálticos de petróleo pela adição de asfaltos natu- rais como gilsonita (EUA), asfaltita (Argentina) e asfalto de Trinidad. Também podem ser adicionados cal, cimento, síli- ca, fibras (fibra de vidro, asbestos, fibras de celulose e fibras poliméricas), enxofre elementar ou polímeros (SBR, SBS, EVA) para ampliar a resistência do produto; A Petrobras comercializa somente o cimento asfáltico de petróleo (CAP) e o Asfalto Diluído de Petróleo - ADP, sendo os demais tipos mencionados nesse item, produzidos e co- mercializados pelos demais agentes do mercado. 3. REQUISITOS DE QUALIDADE Os asfaltos devem apresentar os seguintes requisitos de qualidade para atender às necessidades de utilização em pa- vimentações: • consistência e dureza: caracteriza o tipo de asfalto, que permite avaliar sua manipulação e método de aplicação em uma determinada pavimentação. O método de ensaio de penetração determina a consistência ou dureza de um ci- mento asfáltico, pela medida de penetração vertical de uma agulha padrão em uma amostra do material em condições definidas de temperatura, carga e tempo. Esse ensaio, em conjunto com o método de ensaio de ponto de amoleci- mento, é utilizado para determinar a suscetibilidade térmica dos asfaltos betuminosos às mudanças de consistência com a temperatura; • ductibilidade: capacidade do material asfáltico alongar-se sem romper, quando tracionado por cargas em altas velocidades. Nos casos em que o leito rodoviário é su- jeito a vibrações e a grandes mudanças de temperatura, é FIGURA I - PAVIMENTO Revestimento = cimento asfáltico de petróleo Base = Agregados 1 Sub-leito = Agregados 2 REVESTIMENTO BASE SUB-LEITO FLEXÃO (Enquanto dura a carga) Q Q 5 AsfaltoInformações Técnicas (versão 1.1) Asfalto importante que se utilizem asfaltos com elevada ductilida- de na faixa de temperatura ambiente da região em que é aplicado. A ductibilidade de um material asfáltico é medida pela distância, em centímetros, no qual esse material pode ter suas extremidades alongadas com velocidade e tempe- ratura definidas, sem sofrer ruptura. • termoplasticidade e viscoelasticidade: possibi- lita o manuseio a quente, na aplicação em pavimentos, e o retorno, por resfriamento, às propriedades viscoelásticas necessárias à sua utilização. O asfalto deve combinar duas características distintas: elasticidade, conferida pelas resi- nas e hidrocarbonetos aromáticos que permite a aplicação de cargas rápidas (tráfego rápido) e a característica de vis- cosidade, conferida pelos asfaltenos, que permite a aplica- ção de cargas por longos períodos. A ductibilidade, o teor de betume, definido como a porcentagem de material livre de água que é solúvel em tricloroetileno, e a viscosidade são as propriedades utilizadas para avaliar esse requisito; • suscetibilidade térmica: capacidade de suportar variações de temperatura sem perder a consistência e a duc- tibilidade. Na pavimentação de estradas é importante que se conheçam as condições de temperatura em que o cimento asfáltico irá amolecer e fluir, com a finalidade de evitar o sur- gimento de fissuras devido a alta consistência em tempera- turas baixas, durante o inverno, e a deformação permanente, devido baixa consistência em temperatura alta, durante o verão. Utiliza-se para esse requisito de qualidade, um índice fornecido por uma equação que contempla os ensaios de penetração e de ponto de amolecimento. • durabilidade: avaliada pelo método de ensaio de efeito do calor e do ar, no qual se determinam a perda de penetração, da ductibilidade, da massa e do aumento no ponto de amolecimento que ocorrem no asfalto, quando um filme fino e rotativo é submetido a condições oxidan- tes, representadas por elevadastemperaturas sob uma cor- rente de ar. 4. ESPECIFICAÇÃO A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Bio- combustíveis (ANP) é responsável pela regulamentação dos produtos e a última especificação do cimento asfálti- co de petróleo e do asfalto diluído, até a data da presente publicação desse manual, encontra-se apresentada na(s) Tabela(s) em anexo. TABELA I - ESPECIFICAÇÕES DOS CIMENTOS ASFÁLTICOS DE PETRÓLEO (CAP) CLASSIFICAÇÃO POR PENETRAÇÃO Cimentos asfálticos de petróleo: As especificações dos Cimentos Asfálticos de Petróleo constam da Resolução ANP nº 19, de 11.7.2005. CARACTERÍSTICAS UNIDADES LIMITES MÉTODO CAP 30 45 CAP 50 70 CAP 85 100 CAP 150 200 ABNT ASTM Penetração (100 g, 5s, 25ºC) 0,1mm 30 45 50 70 85 100 150 200 NBR 6576 D 5 Ponto de amolecimento, mín ºC 52 46 43 37 NBR 6560 D 36 Viscosidade SayboltFurol s NBR 14950 E 102 a 135 ºC, mín 192 141 110 80 a 150 ºC, mín 90 50 43 36 a 177 ºC 40 150 30 150 15 60 15 60 OU Viscosidade Brookfield cP NBR 15184 D 4402 a 135ºC, SP 374 274 214 155 21, 20 rpm, mín a 150 ºC, SP 203 112 97 81 21, mín. a 177 ºC, SP 21 76 285 57 285 28 114 28 114 Índice de susceptibilidade térmica (1) (1,5) a (+0,7) (1,5) a (+0,7) (1,5) a (+0,7) (1,5) a (+0,7) Ponto de fulgor mín ºC 235 235 235 235 NBR 11341 D 92 Solubilidade em tricloroetileno, mín % massa 99,5 99,5 99,5 99,5 NBR 14855 D 2042 Ductilidade a 25º C, mín cm 60 60 100 100 NBR 6293 D 113 Efeito do calor e do ar (RTFOT) a 163 ºC, 85 min D 2872 Variação em massa, máx (2) % massa 0,5 0,5 0,5 0,5 Ductilidade a 25º C, mín cm 10 20 50 50 NBR 6293 D 113 Aumento do ponto de amolecimento, máx ºC 8 8 8 8 NBR 6560 D 36 Penetração retida, mín (3) % 60 55 55 50 NBR 6576 D 5 6 AsfaltoInformações Técnicas (versão 1.1) Asfalto Observações: (1) O Índice de susceptibilidade térmica é obtido a partir da seguinte equação ou da Tabela 2: Índice de susceptibilidade térmica = (500) (log PEN) + (20) (Tº C) - 1951 120 - (50) (log PEN) + (T ºC) onde : (T ºC) = Ponto de amolecimento e PEN = penetração a 25 ºC, 100g, 5 seg. (2) A Variação em massa, em porcentagem, é definida como: (M= (Minicial - Mfinal)/ Minicial x 100 onde: Minicial massa antes do ensaio RTFOT e Mfinal massa após o ensaio RTFOT (3) A Penetração retida é definida como: PEN retida= (PENfinal/ PENinicial) x 100 onde: PENinicial penetração antes do ensaio RTFOT e PENfinal penetração após o ensaio RTFOT Penetração 25ºC, 100g 5s (NBR 6576) 0,1 mm Ponto de Amolecimento, º C (NBR 6560) Penetração 25°C, 100g 5s (NBR 6576) 0,1mm 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 30 5,7 5,4 5,1 4,8 4,5 4,2 4,0 3,7 3,4 3,2 2,9 2,7 2,4 2,2 2,0 1,8 30 40 5,3 5,0 4,7 4,4 4,1 3,8 3,5 3,2 2,9 2,7 2,4 2,2 1,9 1,7 1,4 1,2 40 50 5,0 4,7 4,3 4,0 3,7 3,4 3,1 2,8 2,5 2,2 2,0 1,7 1,4 1,2 0,9 0,7 50 60 4,7 4,4 4,0 3,7 3,4 3,0 2,7 2,4 2,1 1,8 1,6 1,3 1,0 0,8 0,5 0,3 60 70 4,5 4,1 3,7 3,4 3,0 2,7 2,4 2,1 1,8 1,5 1,2 0,9 0,6 0,4 0,1 0,1 70 80 4,2 3,8 3,4 3,1 2,7 2,4 2,1 1,7 1,4 1,1 0,8 0,5 0,3 0,0 0,3 0,5 80 90 3,9 3,5 3,2 2,8 2,4 2,1 1,7 1,4 1,1 0,8 0,5 0,2 0,1 0,4 0,6 0,9 90 100 3,7 3,3 2,9 2,5 2,1 1,8 1,4 1,1 0,8 0,5 0,2 0,1 0,4 0,7 1,0 1,2 100 110 3,5 3,0 2,6 2,2 1,9 1,5 1,2 0,8 0,5 0,2 0,1 0,5 0,7 ,0 1,3 1,6 110 120 3,2 2,8 2,4 2,0 1,6 1,2 0,9 0,5 0,2 0,1 0,5 0,8 1,1 1,3 1,6 1,9 120 130 3,0 2,6 2,1 1,7 1,3 1,0 0,6 0,2 0,1 0,4 0,7 1,1 1,4 1,6 1,9 2,2 130 140 2,8 2,3 1,9 1,5 1,0 0,7 0,3 0,0 0,4 0,7 1,0 1,4 1,7 1,9 2,2 2,5 140 150 2,6 2,1 1,7 1,2 0,8 0,4 0,1 0,3 0,7 1,0 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8 150 160 2,3 1,9 1,4 1,0 0,6 0,2 0,2 0,6 0,9 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8 3,1 160 170 2,1 1,6 1,2 0,7 0,3 0,1 0,5 0,8 1,2 1,5 1,9 2,2 2,5 2,8 3,1 3,4 170 180 1,9 1,4 0,9 0,5 0,1 0,3 0,7 1,1 1,5 1,8 2,2 2,5 2,8 3,1 3,4 3,7 180 190 1,7 1,2 0,7 0,3 0,2 0,6 1,0 1,4 1,7 2,1 2,4 2,7 3,1 3,4 3,7 3,9 190 200 1,4 0,9 0,5 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 200 TABELA II - ÍNDICE DE SUSCEPTIBILIDADE TÉRMICA TABELA III - ESPECIFICAÇÕES PARA ASFALTOS DILUÍDOS DE CURA RÁPIDA Asfaltos diluídos: As especificações dos asfaltos diluídos de Cura Rápida e Cura Média constam da Resolução ANP nº 30, de 9.10.2007. (1) Se a Ductilidade obtida a 25ºC for menor do que 100 cm, o asfalto diluído estará especificado se a Ductilidade a 15,5ºC for maior do que 100 cm. (2) Ensaio realizado no resíduo da Destilação. CARACTERÍSTICAS UNIDADES LIMITES MÉTODO CR-70 CR-250 ABNT/NBR ASTM Água, máx % vol 0,2 0,2 14236 D 95 Viscosidade cinemática a 60ºC, ou cSt 70 – 140 250 – 500 14756 D 2170 Viscosidade Saybolt-Furol (s) a: 14950 D 88 50ºC SSF 60 -120 - 60ºC SSF - 125 – 250 Ponto de Fulgor , mín ºC - 27 5765 D 3143 Destilação até 360 ºC, % volume total destilado, mín a: 14856 D 402 190ºC % vol 10 - 225ºC % vol 50 35 260ºC % vol 70 60 316ºC % vol 85 80 resíduo a 360ºC, por diferença, mín. % vol 55 65 Viscosidade a 60ºC (2) P 600 – 2400 600 – 2400 5847 D 2171 Betume, mín (2) % massa 99,0 99,0 14855 D 2042 Ductilidade a 25ºC, mín (1) (2) cm 100 100 6293 D 113 7 AsfaltoInformações Técnicas (versão 1.1) Asfalto TABELA IV - ESPECIFICAÇÕES PARA ASFALTOS DILUÍDOS DE CURA MÉDIA (1) Se a Ductilidade obtida a 25ºC for menor do que 100 cm, o asfalto diluído estará especificado se a Ductilidade a 15,5ºC for maior do que 100 cm. (2) Ensaios realizados no resíduo da Destilação. CARACTERÍSTICAS UNIDADES LIMITES MÉTODO CM-30 CM-70 ABNT/NBR ASTM Água, máx: % vol. 0,2 0,2 14236 D 95 Viscosidade cinemática a 60ºC ou cSt 30 – 60 70 – 140 14756 D 2170 Viscosidade Saybolt-Furol, (s) a: 14950 D 88 25ºC SSF 75 – 150 - 50ºC SSF - 60 – 120 Ponto de Fulgor, mín ºC 38 38 5765 D 3143 Destilação até 360 ºC, (% volume do total destilado): 14856 D 402 225ºC,máx % vol 25 20 260ºC % vol 40-70 20-60 316ºC % vol 75-93 65-90 resíduo a 360ºC, por diferença, mín. % vol 50 55 Viscosidade a 60ºC (2) P 300-1200 300-1200 5847 D 2171 Betume, mín (2) % massa 99,0 99,0 14855 D 2042 Ductilidade a 25ºC, mín (1) (2) cm 100 100 6293 D 113 8 AsfaltoInformações Técnicas (versão 1.1) Asfalto 5. PRODUÇÃO Os asfaltos são produzidos por destilação à vácuo de petróleos que apresentem teor adequado de asfaltenos, ou por misturas de frações asfálticas com diluentes para ajuste das propriedades. Encontra-se em anexo fluxograma básico do processo de produção. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Farah, M. A. Petróleo e seus derivados. LTC, 2012. ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis: http://www.anp.gov.br/ Acessado em: 17 de março de 2015. FIGURA II - FLUXOGRAMA BÁSICO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA QUEROSENE PETRÓLEO BUTANO NAFTA PROPANO GÁS COMBUSTÍVEL QAV ÓLEO DIESEL COMBUSTÍVEL AQUECIMENTO DOMÉSTICO LCO GASÓLEO QUEROSENEGASÓLEOS DE VÁCUO GASÓLEO SEPARAÇÃO GASES E GASOLINAS DESTILAÇÃO A VÁCUO CRAQUEAMENTO CATALÍTICO HIDROTRATAMENTO HIDROTRATAMENTO TRATAMENTO CÁUSTICO REGENERATIVO ASFALTO HIDROTRATAMENTO 9 AsfaltoInformações Técnicas (versão 1.1) Asfalto Para contatar o SAC Petrobras, utilize o telefone 0800 728 9001 ou envie um e-mail para sac@petrobras.com.br Coordenado por: Gerência de Soluções Comerciais - Marketing - Abastecimento Elaborado por: Comissão de Assistência Técnica Petrobras Escola de Ciências e Tecnologias de Abastecimento - Universidade Petrobras - Recursos Humanos
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