cimento asfaltico de petroleo

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CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DOS CAMPOS GERAIS 
ENGENHARIA CIVIL 
 
VALÉRIA MUSIAT 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CIMENTO ASFÁLTICO DE PETRÓLEO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
2018 
CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DOS CAMPOS GERAIS 
 
VALÉRIA MUSIAT 
 
 
 
 
 
 
 
 
CIMENTO ASFÁLTICO DE PETRÓLEO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado à disciplina de 
Pavimentação, no 9º período do curso de 
Engenharia Civil nas Faculdades 
Cescage, sendo solicitado pelo professor 
Pablo Ribeiro, como requisito parcial de 
aprovação na disciplina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
2018 
CIMENTO ASFÁLTICO DE PETRÓLEO 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Durante as cinco primeiras décadas do século XX, o transporte popular e 
industrial no Brasil estava baseado principalmente em bondes, carroças e 
ferrovias, sendo as ruas e vias principais de escoamento dos produtos 
constituídas por paralelepípedos ou barro batido. Em 1953, com a criação da 
PETROBRAS, a produção de combustíveis e subprodutos da destilação do 
petróleo cresceu aceleradamente. 
A partir dessa época, as ruas e estradas começaram a ser maciçamente 
asfaltadas, aumentando-se o número de rodovias que interligavam diferentes 
regiões do Brasil, concretizando o sistema rodoviário como o principal meio de 
transporte do país. 
Hoje em dia, as adições de agentes modificadores no asfalto visam 
alterar as suas propriedades, para que, possam suportar as condições 
adversas de clima, e também, a carga de peso por eixo crescente, e aumento 
de volume de veículos. Estes agentes modificadores visam melhorar as 
propriedades reológicas do asfalto, no entanto, alguns são inviáveis do ponto 
de vista do custo de aplicação. Sendo assim, há uma busca crescente nas 
pesquisas relacionadas ao asfalto no sentido de encontrar outros modificadores 
que possam atender o custo - benefício em sua aplicação. 
Uma nova classe de materiais híbridos, os nanocompósitos poliméricos 
são compostos por uma matriz polimérica. Nesses compostos partículas 
inorgânicas, com dimensões nanométricas estão dispersas. Sistemas híbridos 
são os mais promissores nanocompósitos, pois se baseiam em polímeros 
orgânicos e argilominerais inorgânicos constituídos de silicatos em camadas, 
Koh e Dixon (2001). 
No Brasil utiliza-se a denominação: cimentos asfálticos de petróleo - 
CAP para designar ligantes semissólidos a temperaturas baixas, visco elásticos 
a, temperatura ambiente, líquidos a altas temperaturas, e que se enquadram 
em limites de consistência para determinadas temperaturas de modo a 
distingui-los dos asfaltos utilizados na construção civil e para finalidade 
industriais. 
Os cimentos asfálticos de petróleo – CAP são materiais caracterizados 
segundo as normas brasileiras ABNT E NBR e especificados pela Agência 
Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Atualmente há quatro 
tipos de CAP, classificados por penetração: CAP 30/45, CAP 50/70, CAP 
85/100 e CAP 150/200, constituindo-se em produtos básicos para a produção 
de outros materiais asfálticos. 
 
 
2. REFERENCIAL TEORICO 
 
O petróleo bruto é uma mistura de compostos com diferentes pontos de 
ebulição e que podem ser separados em várias frações pelo processo de 
destilação ou por fracionamento (YEN et al, 1994). Na origem orgânica do 
petróleo, é comprovada a existência de materiais de origem vegetal e animal, 
bem como de produtos específicos do metabolismo de seres vivos 
(GUARÇONI, 1994). A decomposição desses seres na ausência de oxigênio 
forma os hidrocarbonetos que fazem parte da constituição química do petróleo. 
Assim, o petróleo é constituído por uma mistura complexa de hidrocarbonetos 
com os mais diferentes pontos de ebulição contendo ainda pequenas 
quantidades de compostos orgânicos oxigenados, nitrogenados, sulfurados, 
organo metálicos, água, sais minerais e areia, que é considerada como 
impureza. 
De acordo com GUARÇONI (1994), o petróleo é composto basicamente 
das seguintes frações mediante o número de carbonos (C) na sua estrutura: 
 
 C1 e C2 - gás natural 
 C3 e C4 - gás liquefeito de petróleo (GLP) 
 C4 a C10 - nafta (solventes e gasolina) 
 C11 a C12 - querosene 
 C13 a C18 - óleo diesel 
 C18 a C25 - gasóleo e óleo combustível 
 C25 a C38 - óleos lubrificantes 
 C38 – asfalto 
 
Os asfaltos são materiais derivados do petróleo, normalmente de cor 
escura, sendo que o elemento predominante é o betume, com cerca de 99,5% 
em sua composição. O betume, muitas vezes usado como sinônimo de asfalto, 
é uma substância aglutinante escura composta principalmente por 
hidrocarbonetos de alto peso molecular, totalmente solúvel em dissulfeto de 
carbono (CS2). Podem ser utilizados em várias aplicações, como por exemplo, 
em impermeabilização de construções civis e, principalmente, em obras de 
pavimentação (Manual do Asfalto, 1989). É também classificado como um 
material termoplástico, ou seja, é semi-sólido em temperatura ambiente e 
quando aquecido apresenta características de um líquido viscoso. 
Segundo Airey e Brown (1998), citados por Morilha (2004), o asfalto 
pode ser considerado como um material termoplástico, semi-sólido à 
temperatura ambiente, visco elástico, que se comporta como um sólido vítreo a 
baixas temperaturas e/ou durante carregamento rápido (pequeno tempo de 
aplicação de carga) e como um fluido viscoso a altas temperaturas e/ou 
durante carregamento lento (longo tempo de aplicação de carga). 
O Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) é um ligante betuminoso obtido 
pela destilação do petróleo e apresenta qualidades e consistência próprias para 
o uso na construção e manutenção de pavimentos asfálticos, pois além de 
suas propriedades aglutinantes e impermeabilizantes, possui características de 
flexibilidade, durabilidade e alta resistência à ação da maioria dos ácidos, sais 
e álcalis. São utilizados para a aplicação de tratamentos superficiais e 
macadames por penetração a quente, além da produção de misturas asfálticas 
diversas, dentre elas o concreto asfáltico (CA) e areia asfalto a quente (AAUQ). 
O cimento asfáltico de petróleo é obtido a partir da destilação fracionada 
do petróleo. No petróleo estima-se que a quantidade de asfalto está na faixa de 
10 a 70% dependendo do tipo do petróleo. O processo de refinação do petróleo 
também depende do tipo do petróleo e do seu rendimento em asfalto, segundo 
IBP (1999). 
O CAP (cimentos asfálticos de petróleo) contém cerca de 90 a 95% de 
hidrocarbonetos e 5 a 10% de heteroátomos (oxigênio, enxofre, nitrogênio e 
metais - vanádio, níquel e ferro) através de ligações covalentes. Sua 
composição química é muito complexa com número de átomos de carbono por 
molécula variando de 20 a 120, segundo Leseur (2009). 
O fracionamento químico mais empregado em Centros de Pesquisas na 
Europa e EUA, cuja metodologia está descrita na norma ASTM D 4124, separa 
o CAP em compostos saturados, nafteno-aromáticos, polar-aromáticos e 
asfaltenos (insolúveis em n-heptano). O primeiro a se separar são os 
asfaltenos através da precipitação com a introdução de n-heptano. Já as 
frações, denominados maltenos, solúveis em n-heptano, são separados por 
cromatografia de adsorção. 
Através de associações intermoleculares os asfaltenos são formados. 
Estes são aglomerados de compostos polares e polarizáveis e são 
considerados responsáveis pelo comportamento reológico dos CAP’s. 
Os processos de obtenção do CAP variam de acordo com os esquemas 
de refino existentes. O mais utilizado na sua produção é o da destilação em 
condiçãode vácuo. Para tanto o petróleo é aquecido em fornos e enviado para 
uma torre de destilação atmosférica onde são retiradas as suas frações mais 
leves: GLP, nafta, querosene, diesel e o resíduo atmosférico. Este retorna ao 
forno onde recebe novo aquecimento e a seguir é enviado para uma torre de 
destilação a vácuo onde as frações de gasóleo são retiradas restando o 
resíduo de vácuo ou asfalto. A destilação em condições de vácuo se dá a 
níveis de temperatura da ordem de 400ºC e vácuo de 730mm de Hg, segundo 
IBP (1999) 
 
 
2.1. CLASSIFICAÇÃO 
 
Os cimentos asfálticos de petróleo podem ser classificados segundo a 
viscosidade e a penetração. A viscosidade dinâmica ou absoluta indica a 
consistência do asfalto e a penetração indica a medida que uma agulha 
padronizada penetra em uma amostra em décimos de milímetro. 
 A Resolução ANP Nº 19, de 11 de julho de 2005 estabeleceu a 
Especificação Brasileira dos Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP) definindo 
que o nome da classe se dará por uma faixa de penetração. Os quatro tipos 
disponíveis comercialmente são os seguintes: 
 
 CAP 30/45; 
 CAP 50/70; 
 CAP 85/100; 
 CAP 150/200. 
 
O par de valores significa os limites inferior e superior permitidos para a 
penetração, medida em décimos de milímetro. Para se enquadrar em cada 
uma destas classes o ligante asfáltico deve atender a uma série de requisitos 
de vários ensaios. 
 
Tabela 1: Especificação dos cimentos asfálticos de Petróleo CAP 
 
Adesão é a qualidade que o agregado deve possuir, de se deixar 
recobrir por uma película, a qual deve resistir à ação da água, sem se romper. 
É uma das propriedades mais importantes que influenciam a durabilidade de 
uma mistura asfáltica. 
A adesão corresponde à interação de interface entre dois diferentes 
substratos: o ligante e o agregado. Esta interação normalmente não é fácil já 
que podem ser envolvidos parâmetros neste fenômeno, tais como: composição 
do asfalto e sua evolução com o envelhecimento, porosidade da superfície do 
agregado, natureza química da superfície do agregado, etc. 
O agente melhorador de adesividade é um composto orgânico 
tensoativo que adicionado ao CAP tem a função de conferir a aderência do 
ligante às superfícies dos agregados que, por características mineralógicas, 
tenham deficiência de adesividade, além de permitir uma durabilidade maior da 
massa asfáltica devido à sua maior resistência à desagregação. O objetivo é 
garantir melhor desempenho do pavimento. 
Normalmente a capacidade de adesão de misturas asfálticas é 
caracterizada pela resistência do conjunto agregado - ligante à umidade e em 
condições de temperatura diferentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
GUARÇONI, D. S. Petróleo – Refino e Fracionamento Químico do Asfalto, 
Departamento Nacional de Estradas de Rodagem, Rio de Janeiro, 1994. 
 
RODRIGUES, Andréa Ribeiro da Silva. CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E REOLÓGICA DO 
CIMENTO ASFÁLTICO DE PETRÓLEO UTILIZADO NA CIDADE DE MANAUS 
MODIFICADO POR BORRACHA MOÍDA DE PNEUS INSERVÍVEIS E POLÍMEROS. 
2006. Dissertação (Pós-Graduação em Ciências do Ambiente e Sustentabilidade na 
Amazônia) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2006. Disponível em: 
https://tede.ufam.edu.br/bitstream/tede/2523/1/andrea.pdf. Acesso em: 14 mar. 2019. 
 
PIZZORNO, Bianca de Sousa. EFEITO DO SOLVENTE E DA TEMPERATURA NA 
MORFOLOGIA SUPERFICIAL DO CIMENTO ASFÁLTICO DE PETRÓLEO. 2010. 
Dissertação (Pós-graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais) - Universidade 
Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2010. Disponível em: 
http://objdig.ufrj.br/60/teses/coppe_m/BiancaDeSousaPizzorno.pdf. Acesso em: 14 mar. 
2019. 
 
YEN, T.F. 1991, “Asphaltene/resin plus oil interconversion: an investigation into 
colloidal model of asphaltenes.” Workshop the chemical components and 
structure of asphaltic materials. Italy.