Dissertação - Gusmão (2009) RESTAURAÇÃO RODOVIÁRIA USANDO ASFALTO MODIFICADO POR POLÍMERO

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Dissertação de Mestrado 
 
 
 
 
 
 
RESTAURAÇÃO RODOVIÁRIA USANDO 
ASFALTO MODIFICADO POR POLÍMERO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 AUTOR: MÁRCIO GUSMÃO 
 
 
 
ORIENTADOR: Prof. Dr. Gilberto Fernandes (UFOP) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MESTRADO PROFISSIONAL EM ENGENHARIA GEOTÉCNICA DA UFOP 
 
 
 
OURO PRETO - MAIO DE 2009
 
 
ii
RESTAURAÇÃO RODOVIÁRIA USANDO 
ASFALTO MODIFICADO POR POLÍMERO 
 
 
 
 
Dissertação apresentada ao Mestrado Profissional 
em Engenharia Geotécnica do Núcleo de 
Geotecnia da Escola de Minas da Universidade 
Federal de Ouro Preto, como parte integrante dos 
requisitos para obtenção do título de Mestre em 
Geotecnia, área de concentração em Geotecnia 
de Pavimento. 
 
 
 
 
 
Esta dissertação foi apresentada em sessão pública e aprovada em 
18 de maio de 2009, pela Banca Examinadora composta pelos 
membros: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Gilberto Fernandes (Orientador / UFOP) 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Adílson do Lago Leite (UFOP) 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Geraldo Luciano de Oliveira Marques (UFJF) 
 
 
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Catalogação: sisbin@sisbin.ufop.br 
 
G982r Gusmão, Márcio. 
 Restauração rodoviária usando asfalto modificado por polímero[manuscrito] / 
 Márcio Gusmão - 2009. 
 
 xxi, 147f. : il., color. graf.; tabs.; mapas. 
 
 Orientador: Prof. Dr. Gilberto Fernandes. 
 
 Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de 
 Minas. Departamento de Engenharia Civil. Programa de Pós Graduação em 
 Engenharia Civil. 
 Área de concentração: Geotecnia. 
 
 1. Asfalto - Teses. 2. Polímeros - Teses. 3. Terpolímeros - Teses. 4. 
Elastomérico - 
 Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Título 
 
 
 
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“A descoberta consiste em ver o que todos 
viram e em pensar no que ninguém pensou.” 
 
A. Szent-Gyorgyi (1893 – 1986). 
 
 
 
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DEDICATÓRIA 
 
À minha família que me apoiou e incentivou nesta caminhada. 
 
A Deus, origem de tudo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS 
 
 
Ao amigo, professor e orientador Dr. Gilberto Fernandes, pela compreensão, 
ensinamentos e ajuda na elaboração deste trabalho, sem a qual não teria chegado a um 
porto seguro. 
 
Ao Prof. Geraldo Luciano de Oliveira Marques pela boa vontade e ajuda na elaboração 
desta dissertação. 
 
Ao Dr. José Carlos Maia Ribeiro, pela compreensão das ausências, ensinamentos e 
amizade nesta longa jornada juntos. 
 
Ao meu amigo, eng.º Wantuil Eustáquio Pinto Rosa, pela ajuda e boa vontade nos 
trabalhos de campo, pelas cobranças e incentivos nos momentos de desânimo, pelo 
exemplo de perseverança. 
 
Ao amigo Rowan de Mello Pereira, pela ajuda recebida. 
 
Ao técnico Patrick Rodrigues, pela disposição, dedicação e competência nos 
levantamentos de campo. 
 
Ao laboratorista Pedro Soares e sua equipe, pela competência e dedicação na execução 
dos ensaios de laboratório e de campo. 
 
Ao amigo e companheiro Solony Queiroga Pinho, pelo incentivo e cobrança na 
conclusão deste trabalho, o qual não viu terminado... 
 
Ao amigo e colega Bernardino Praça, pelo inestimável auxílio prestado na digitação e 
diagramação deste trabalho. 
 
Aos alunos-estagiários do laboratório de pavimentação da Faculdade de Engenharia da 
UFJF, pela execução dos ensaios. 
 
 
vii
Aos funcionários do NUGEO Cristina e Rafael, pela amizade e colaboração. 
 
 
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RESUMO 
 
 
 
O presente trabalho apresenta um estudo sobre a utilização de asfalto modificado por 
polímero em serviços de restauração rodoviária. O polímero modificador de asfalto 
utilizado foi o Terpolímero Elastomérico Reativo (RET), por apresentar facilidade de 
manuseio na incorporação ao ligante betuminoso. A metodologia utilizada constou de 
seleção de um trecho experimental na rodovia BR-116/MG, que foi subdividido em 
cinco segmentos com extensão aproximada de trezentos metros cada um, onde foram 
aplicadas camadas de reforços em concreto betuminoso usinado a quente utilizando 
asfalto modificado por polímero. Com intuito de se verificar a efetividade do teor de 
polímero nos parâmetros avaliados, foram utilizados na confecção do concreto asfáltico, 
cimento asfáltico de petróleo - CAP 50/70, modificados com teores de polímeros de 
0,5%, 1,0%, 1,5% e 2,0% em peso sobre o cimento asfáltico de petróleo, além de um 
segmento utilizando o cimento asfáltico de petróleo não modificado, para servir de 
parâmetro de comparação com os recapeados com polímero. Previamente à aplicação da 
massa asfáltica, foram efetuadas medidas das deflexões utilizando o equipamento 
Falling Wheight Deflectometer que foram usadas para o dimensionamento do reforço, e 
confeccionado o projeto do concreto betuminoso usinado a quente definindo as 
quantidades de cada agregado, o teor de betume e as características Marshall da mistura. 
A modificação do asfalto com a adição do polímero era realizada em tanques especiais 
no próprio canteiro de obras. Os controles tecnológicos da massa e do ligante 
obedeceram às prescrições constantes nas Normas e Especificações do Departamento 
Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. Após a aplicação da camada de reforço, 
foram executadas medições de deflexões utilizando a viga Benkelman e retiradas 
amostras do revestimento asfáltico utilizando a sonda rotativa. Estas amostras foram 
submetidas aos ensaios de resistência à tração por compressão diametral, fadiga e 
módulo de resiliência, além obter-se a sua massa especifica. Os dados obtidos foram 
compilados e analisados, chegando-se à conclusão da sua superioridade em relação ao 
cimento asfáltico de petróleo puro, principalmente no aumento da vida de fadiga e na 
redução da deflexão do pavimento. 
 
 
ix
 
 
ABSTRACT 
 
 
 
The present document presents a study on use of polymer modified asphalts in highway 
recovery. Ease of handling to incorporate directly to the asphalt binder justified the 
application of the RET polymer (Reactive Elastomeric Terpolymer) in the present case. 
The field test started with the selection of an experimental section on BR-116/MG 
highway, subdivided into 5 minor segments, with about 300 m each, that were 
submitted to reinforcement layers’ applications of hot mix asphalt (HMA) using 
modified CAP 50/70 binder, with 0,5%, 1,0%, 1,5% and 2,0% of RET polymer. To 
enhance the comparison, it has been analyzed the effects of a layer with a non-modified 
binder (with 0% of RET) on another 300m segment. Before the application, the HMA 
reinforcement layers’ thickness and composition were defined and dimensioned, 
including Marshall characteristics of the mixture, each aggregate and binder. This task 
was accomplished using the measured deflections to the whole 1.500m section, obtained 
through a FWD (Falling Weight Deflectometer) measurement campaign. The RET 
polymer addition was done directly into selected tanks on asphalt plant site, according 
to rules and specifications used by Transportation Infrastructure National Department 
(DNIT). There has been made another deflection measurement, using Benkelman beam, 
and also extracted samples after the reinforcement layer application. These samples 
were tested to traction through diametric compression, with also fatigue and resilient 
module analysis and density determination.. The analysis of the obtained data suggest 
that the use of RET polymer modified asphalt run ahead to non-modified one. 
 
 
 
 
 
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Lista de Figuras 
 
Figura 2.1- Esquema simplificado de produção de asfaltoFigura 2.2- Esquema simplificado da produção de asfalto - Dois estágios de destilação 
Figura 2.3- Destilação em três estágios 
Figura 2.4- Rotas de produção de CAP 
Figura 2.5- Esquema de fracionamento por solvente 
Figura 2.6- Esquema de fracionamento por precipitação química 
Figura 2.7- Esquema de fracionamento pelo método da Sílica Gel 
Figura 2.8- Esquema de fracionamento pelo método de Corbert 
Figura 2.9- Cromatograma 
Figura 2.10- Quadro comparativo dos procedimentos de fracionamento 
Figura 2.11- Módulo de rigidez (S) x tempo de carga(t), temperatura (T) 
Figura 2.12- Esquema de aplicação da tensão na amostra de asfalto 
Figura 2.13- Defasagem entre tensão e deformação 
Figura 2.14 – Exemplos de resultados do ângulo de fase de dois asfaltos diferentes 
Figura 2.15 - Representação esquemática do carregamento e deslocamento medidos 
Figura 2.16 - Desenho esquemático dos equipamentos 
Figura 2.17 – Viscosímetro rotacional 
Figura 3.1- Gráfico log. penetração x temperatura 
Figura 3.2- Vista do Falling Weight Deflectometer Dynatest 8000E 
Figura 3.3- Vista do esquema do levantamento com FWD 
Figura 3.4- Bacia de deflexão medida com FWD 
Figura 3.5- Bacia de deflexão medida com FWD 
Figura 3.6- Exemplo de determinação de segmento homogêneo 
Figura 4.1- Tanque misturador de polímero e CAP 
Figura 4.2- Penetração x Teor de Polímero 
Figura 4.3- Ponto de Amolecimento x Teor de Polímero 
Figura 4.4- Recuperação Elástica x Teor de Polímero 
Figura 4.5- Viscosidade Brookfield x Temperatura 
 
 
xi
Figura 4.6- log. Penetração x Temperatura 
Figura 4.7- Curvas granulométricas: Mistura, Faixa de Trabalho e Faixa C-DNIT 
Figura 4.8- Densidade Aparente x Teor de betume 
Figura 4.9- Vazios x Teor de betume 
Figura 4.10- Relação Betume Vazios x Teor de Betume 
Figura 4.11- Estabilidade x Teor de Betume 
Figura 4.12- Fluência x Teor de Betume 
Figura 4.13- Localização do Trecho Experimental 
Figura 4.14- Pavimento original antes do reforço 
Figura 4.15- Medição das deflexões com Viga Benkelman 
Figura 4.16- Redução da Deflexão x Teor de polímero 
Figura 4.17- Diferença de Tensões x Número de aplicações 
Figura 4.18- Aplicação da massa e execução da emenda longitudinal 
Figura 4.19- Compactação inicial com rolo de pneus 
Figura 4.20- Compactação da massa com dois rolos de pneus 
Figura 4.21- Compactação da emenda longitudinal com rolo liso 
Figura 4.22- Vista geral do trecho experimental após reforço 
Figura 4.23- Vista do trecho experimental pronto 
Figura 4.24- Usina gravimétrica Cyber-UA-2 com capacidade de 60 a 80 t/h. 
Figura 4.25- Tanque de adição e equipamento misturador do polímero 
Figura 4.26- Embalagem do polímero RET Elvaloy® utilizado. 
Figura 4.27- Embalagem do ácido polifosfórico, utilizado como catalizador 
Figura 4.28- Local de extração de alguns corpos-de-prova utilizados 
 
 
 
xii
Lista de Tabelas 
 
Tabela 1.1- Quantidade Transportada por Modalidade 
Tabela 1.2- Matriz do Transporte de Cargas 
Tabela 1.3- Malha Rodoviária por Jurisdição 
Tabela 1.4- Estado Geral das Rodovias 
Tabela 1.5- Estado do Pavimento 
Tabela 1.6- Investimento Necessário 
Tabela 1.7- Programa de Aceleração do Crescimento – PAC 
Tabela 2.1- Parte da Especificação SHRP ou SUPERPAVE de ligantes asfálticos tipo 
CAP (ASTM 63 + 73/1999) (Bernucci et al, 2008) 
Tabela 2.2- Especificação dos Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP) – Classificação 
por penetração (DNIT 095/2006 – EM) 
Tabela 2.3- Especificação brasileira de asfalto diluído (ANP – 2007) 
Tabela 2.4- Especificação brasileira de emulsões asfálticas catiônicas (CNP 07/88) 
Tabela 2.5- Benefícios de diferentes tipos de modificadores de asfalto 
Tabela 2.6- Especificação de asfalto modificado por polímero SBS (DNER-EM 
396/99) 
Tabela 2.7- Especificação de emulsão asfáltica polimerizada por SBS ou SBR para 
pintura de ligação (DNER-EM 396/99) 
Tabela 2.8- Principais tipos de polímeros produzidos no Brasil 
Tabela 3.1- Especificação dos Cimentos Asfálticos de Petróleo Modificados por 
Polímero SBS (Resolução ANP 31/2007) 
Tabela 3.2- Faixas granulométricas (DNIT 031/2006-ES) 
Tabela 3.3- Características da Mistura 
Tabela 3.4- Vazios do Agregado Mineral 
Tabela 3.5- Pesos para o cálculo do IGG 
Tabela 3.6- Exemplo de determinação de segmento homogêneo 
Tabela 3.7- Valores de I1 e I2 
Tabela 3.8- Grupos de solos 
Tabela 3.9- Características do Terpolímero Elvaloy® 
 
 
xiii
Tabela 3.10- Características físicas e químicas do catalisador 
Tabela 3.11- Cronologia dos serviços e localização dos segmentos 
Tabela 4.1 - Granulometria Brita 1 
Tabela 4.2 - Granulometria Brita 0 
Tabela 4.3 - Granulometria Pó-de-pedra 
Tabela 4.4- Resumo dos Ensaios em Agregados 
Tabela 4.5- Viscosidade Brookfield 
Tabela 4.6- Índice de Susceptibilidade Térmica 
Tabela 4.7- Coeficiente Angular 
Tabela 4.8- Granulometria dos Agregados em Separado e da Mistura 
Tabela 4.9- Quadro Resumo das Características Marshall 
Tabela 4.10- Contagem de Tráfego 
Tabela 4.11- Calculo dos Fatores de Veículos (FV) 
Tabela 4.12- Crescimento da Frota ao Longo do Período de Projeto 
Tabela 4.13- Cálculo do Número “N” 
Tabela 4.14- Cálculo do IGG 
Tabela 4.15- Classificação do pavimento em função do IGG 
Tabela 4.16- Deflexões do segmento 
Tabela 4.17- Temperatura do CAP e CBUQ 
Tabela 4.18- Quadro de Deflexões 
Tabela 4.19- Granulometria e Teor de Betume 
Tabela 4.20- Características Marshall 
Tabela 4.21- Grau de Compactação 
Tabela 4.22- Resistência à Tração por Compressão Diametral 
Tabela 4.23- Módulo de Resiliência 
Tabela 4.24- Vida de Fadiga x Nível de Tensão x Teor de Polímero 
 
 
xiv
 Lista de Símbolos, Nomenclatura e Abreviações 
 
 
A – Asfaltenos 
ASTM – American Society of Testing and Materials 
a.C – Antes de Cristo 
A1 – Acidafinas I 
A2 – Acidafinas II 
AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas 
ALP – Afundamento 
ANTT - Agência Nacional de Transportes Terrestres 
BBR – Bending Beam Rheometer 
BR-116/MG – Rodovia BR-116, estado de Minas Gerais 
CAP – Cimento Asfáltico de Petróleo 
CBUQ – Concreto Betuminoso Usinado a Quente 
CNP – Conselho Nacional de Petróleo 
CNT – Confederação Nacional do Transporte 
CS2 - Bissulfeto de carbono 
cSt – Centistoke 
d - Percentagem de veículos por sentido 
D – Deflexão 
D – Desgaste 
D – Percentagem de veículos comerciais na faixa mais solicitada 
D25 – Deflexão a 25cm do ponto de prova 
Dadm – Deflexão admissível 
Dag – Densidade do agregado 
Dc – Deflexão característica 
Df1 – Deflexão medida no ponto 1 
Df2 – Deflexão medida no ponto 2 
DNC – Departamento Nacional de Combustíveis 
 
 
xv 
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem 
DNIT – Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes 
Do – Deflexão real 
DSR – Reômetro de Cisalhamento Dinâmico 
Dt – Densidade teórica da mistura agregado/ligante 
DTT – Ensaio de tração direta 
EB – Especificação Brasileira 
EM – Especificação de Material 
ES – Especificação de Serviço 
EVA – Etileno acetato de vinila 
EX – Exsudação 
FC – Fator de carga 
FC-1 – Trinca classe 1 
FC-2 – Trinca classe 2 
FC-3 – Trinca classe 3 
FE – Fator de eixo 
Fe – Ferro 
Fr – Fator climático regional 
FV – Fator de veiculo 
FWD – Falling Weight Deflectometer 
G* - Módulo complexo de cisalhamento 
G.P.C. – Método de Permeação em Gel 
GLP – Gás Liquefeito de Petróleo 
H2SO4 – Ácido sulfúrico 
H3PO4 - Ácido Polifosfórico 
hef – Espessura efetiva do revestimento 
HR – Espessura de reforço em CBUQ 
I1 e I2 - Constante relacionada às características resilientes da camada não granular da 
estrutura de referência 
IBP – Instituto Brasileiro de Petróleo 
IGG – Índice de Gravidade Global 
IP – Índice de Penetração 
 
 
xvi
IPR – Instituto de Pesquisas Rodoviárias 
IST – Índicede Susceptibilidade Térmica 
K – Constante da viga 
kN – quiloNewton 
Lf – Leitura final 
Lo – Leitura inicial 
M – Parâmetro de relaxação 
mPa- megaPascal 
mPa.s – miliPascal.segundo 
N – Moléculas nitrogenadas 
N – Nitrogênio 
N – número equivalente de operações do eixo padrão 
NaOH – Hidróxido de sódio 
Ni – Níquel 
O – Ondulação 
O – Oxigênio 
P – Hidrocarbonetos saturados ou parafina 
P – Período de projeto 
P- Panela 
P-1 – Pedreira Pescador 
PA – Ponto de Amolecimento 
PAC – Programa de Aceleração do Crescimento 
PAV – Vaso de envelhecimento sob pressão 
PBT – Peso Bruto Total 
PEN – Penetração 
pH – Potencial de hidrogeniônico 
PNV – Plano Nacional de Viação 
PRO – Procedimento 
R – Raio de curvatura 
R – Remendo 
RBV – Relação betume vazios 
REGAP – Refinaria Gabriel Passos 
 
 
xvii
RET – Terpolímero elastomérico reativo 
RL – Ruptura lenta 
RL-1C – Emulsão catiônica de ruptura lenta com mínimo de 60% de resíduo 
RM – Ruptura média 
RM-1C – Emulsão catiônica de ruptura média com mínimo de 62% de resíduo 
RM-2C – Emulsão catiônica de ruptura média com mínimo de 65% de resíduo 
RR – Ruptura rápida 
RR-1C – Emulsão catiônica de ruptura rápida com mínimo de 62% de resíduo 
RR-2C – Emulsão catiônica de ruptura rápida com mínimo de 67% de resíduo 
RTFOT – Rolling Thin Film Oven Test 
RTV – Viscosímetro rotacional 
S – Enxofre 
S – Módulo de rigidez 
SB – Estireno butadieno 
SBR – Borracha –butadieno-estireno 
SBR – Copolímeros aleatórios de estireno e butadieno 
SBS – Estireno Butadieno Estireno 
SHRP – Superior Highway Research Program 
SIS – Estireno Isopreno Estireno 
sSF – segundos Saybolt Furol 
T – Temperatura 
TKU – Tonelada x quilômetro 
TR – Borracha termoplástica 
UFJF – Universidade Federal de Juiz de Fora 
UFOP – Universidade Federal de Ouro Preto 
USACE – Unites State Army Corps of Engineers 
V – Volume de vazios 
VAM – Vazios do agregado mineral 
VAM – Vazios do Agregado Mineral 
VCB – Vazios cheios com betume 
VCB – Vazios Cheios com Betume 
VMD – Veículos Médio Dia 
 
 
xviii
WASHTO – Western Association of State Highway and Transportation Officials 
γmax – Máxima deformação 
∆t - Tempo de defasagem 
ε – Deformação específica 
σ – Desvio-padrão 
σ – Tensão de tração aplicada 
τmax – Máxima tensão de cisalhamento 
ω - Freqüência angular 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xix
Lista de Anexos 
 
Anexo I – Granulometria e Teor de Betume 
 
Anexo II – Características Marshall 
 
Anexo III – Levantamento Deflectométrico 
 
Anexo IV – Inventário da Superfície do Pavimento 
 
Anexo V – Ensaios de Módulo de Resiliência, Vida de Fadiga e Resistência à Tração 
por Compressão Diametral 
 
 
 
xx 
S U M Á R I O 
 
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO 
1.1 – Contextualização do tema ................................................................................1 
1.2 – Objetivos ..........................................................................................................7 
1.3 – Estrutura do Trabalho ......................................................................................8 
 
CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
2.1 – Introdução.........................................................................................................9 
2.2 – Asfalto 
2.2.1 – Definições .............................................................................................11 
2.2.2 – Obtenção ...............................................................................................12 
2.2.3 - Fracionamento Químico do Asfalto .....................................................17 
2.2.4 – Reologia ................................................................................................26 
2.2.5 – Tipos de Asfaltos ..................................................................................36 
2.2.6 – Revestimentos Asfálticos .....................................................................44 
2.2.7 – Os defeitos nos pavimentos asfálticos ..................................................47 
2.3 – Asfalto Modificado 
2.3.1 – Os polímeros modificadores .................................................................51 
2.3.2 – Influência da variação da temperatura sobre o asfalto modificado ......56 
2.3.3 – Classificação dos polímeros para modificar os asfaltos .......................58 
2.3.4 – Vantagens da utilização do asfalto modificado ....................................60 
2.3.5 – Principais polímeros utilizados em pavimentação ...............................61 
2.3.6 – Polímero RET ......................................................................................62 
 
CAPÍTULO 3 – NORMAS E METODOLOGIAS ........................................................64 
3.1 – Agregados 
 3.1.1 – Características Tecnológicas ................................................................65 
3.1.2 - Agregado graúdo ...................................................................................68 
3.1.3 - Agregado miúdo ....................................................................................67 
3.2 - Ligantes Asfálticos ..........................................................................................70 
 
 
xxi
3.2.1 – Caracterização dos Ligantes .................................................................68 
3.2.2 – Controle de Qualidade ..........................................................................75 
3.3 – Misturas Asfálticas ........................................................................................76 
3.4 – Estudo de Tráfego ..........................................................................................80 
3.4.1 – Contagem volumétrica e Classificatória de Veículos ...........................80 
3.4.2 – Projeção de Tráfego ..............................................................................80 
3.4.3 – Cálculo do Número “N” .......................................................................80 
3.5 - Levantamento Deflectométrico ......................................................................83 
3.5.1 - Viga Benkelman ....................................................................................83 
3.5.2 - Falling Weight Deflectometer ...............................................................84 
3.6 – Avaliação Objetiva do Pavimento .................................................................87 
3.7 – Diagnóstico ....................................................................................................89 
3.8 – Dimensionamento do reforço pelo Método DNER PRO269/94 – 
TECNAPAV ..................................................................................................91 
3.8.1 – Cálculo da Deflexão Admissível ..........................................................92 
3.8.2 – Cálculo da Espessura Efetiva do Revestimento ...................................92 
3.8.3 – Cálculo da Espessura de Reforço em CBUQ .......................................94 
3.9- Modificação do asfalto, confecção e aplicação do concreto asfáltico . ............95 
 3.9.1- Modificação do asfalto ..........................................................................95 
 3.9.2- Confecção e aplicação do concreto afáltico ..........................................97 
 
CAPÍTULO 4 – ESTUDO DE CASO: TRECHO EXPERIMENTAL.........................100 
4.1 – Estudos em Laboratório ...............................................................................100 
4.1.1 – Estudo em Agregados .........................................................................100 
4.1.2 – Estudos em Ligantes ...........................................................................103 
4.1.3 – Projeto do CBUQ ................................................................................1094.2 – Trecho Experimental ...................................................................................115 
4.2.1 – Estudo de Tráfego ...............................................................................116 
4.2.2 – Dimensionamento do Reforço e Ensaios..............................................116 
4.2.3 – Fotografias do trecho experimental .....................................................129 
 
 
xxii
CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES PARA PESQUISAS 
FUTURAS ..................................................................................................................136 
 5.1 – Conclusões ...................................................................................................136 
 5.1.1 Estudo de ligantes ................................................................................136 
 5.1.2 Trecho Experimental ............................................................................137 
 
 5.2 Sugestões para Pesquisas Futuras .................................................................139 
 
Referências Bibliográficas ..........................................................................................140 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO 
 
1.1 - CONTEXTUALIZAÇÃO DO TEMA. 
 
“Governar é abrir estradas”. O lema da campanha de 1920 à presidência da República 
de Washington Luis demonstra a importância do segmento rodoviário no 
desenvolvimento do país. A distribuição demográfica da população brasileira é 
heterogênea, havendo uma maior concentração nas regiões sul e sudeste e uma 
dispersão nas demais regiões, com grandes distancias entre os centros urbanos. Devido 
a estas condições as ligações entre sítios urbanos e entre regiões deveriam ser feitas por 
um meio que provesse rapidez, custos baixos e facilidade de implantação, condições 
atendidas pelo transporte rodoviário. 
 
Outra característica peculiar ao rodoviarismo brasileiro, foi a interiorização do 
desenvolvimento do país, como pode ser observado quando da implantação de varias 
rodovias, como por exemplo, a Rodovia BR-4 (Rio-Bahia), hoje BR-116, pioneira no 
País, ligando o sul/sudeste ao nordeste, levando o progresso por onde passava, dando 
origem inclusive a povoados que hoje são cidades e que nasceram de acampamentos de 
empresas construtoras ou do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER). 
 
O transporte rodoviário no Brasil é o principal meio de transporte, quer de pessoas ou 
de mercadorias. Segundo dados da Agencia Nacional de Transportes Terrestres – ANTT 
no ano de 2007 (Tabela 1.1) 55,3% da quantidade (tonelada) transportada e 61,1% do 
total transportado (Tabela 1.2) medidos em tonelada x quilômetro foram feitos por 
rodovia. Deve-se atentar para o fato de que do volume transportado por ferrovias, a 
maior parte se refere a um único produto, minério de ferro, em grande parte destinado a 
exportação que, se excluído do total transportado no país, aumenta ainda mais a 
participação do transporte rodoviário na vida brasileira. 
 
 
2 
Tabela 1.1 – Quantidade Transportada por Modalidade 
Quantidade Transportada (toneladas) - 2007 
Rodoviário 
Modal 
Transportadoras Outras Cargas 
Ferroviário Aquaviário Aeroviário Total 
Total 584.111.894 553.071.440 465.465.851 450.860.049 1.318.614 2.054.827.828 
% 55,3% 22,7% 21,9% 0,06% 100,0% 
 Fonte: ANTT 
 
 
Tabela 1.2 – Matriz do Transporte de Cargas 
Matriz do Transporte de Cargas - 2007 
Modal Milhões (TKU) Participação (%) 
 Rodoviário 485.625 61,1 
 Ferroviário 164.809 20,7 
 Aquaviário 108.000 13,6 
 Dutoviário 33.300 4,2 
 Aéreo 3.169 0,4 
 Total 794.903 100,0 
Fonte: CNT 
 
 
A malha rodoviária brasileira apresenta, segundo dados do DNIT referentes ao ano de 
2006, uma extensão de 1.603.131 quilômetros, sendo 196.280 quilômetros 
pavimentados. É uma extensão pequena se comparada a países de dimensões 
semelhantes, ou até menores, que possuem uma rede implantada maior que a do Brasil. 
 
 A Tabela 1.3 apresenta os dados referentes à jurisdição e tipo de rodovias do país. 
 
 
3 
Tabela 1.3 – Malha Rodoviária por Jurisdição 
Malha Rodoviária – Extensão em Km 
Modal Pavimentada Não Pavimentada Total 
Federal 58.152 14.857 73.009 
Estadual 
Coincidente 
17.016 7.146 24.162 
Estadual 98.377 109.942 208.319 
Municipal 22.735 1.274.906 1.297.641 
Total 196.280 1.406.851 1.603.131 
Malha Rodoviária Concessionada – extensão em Km 10.803 
Administrada por Iniciativa Privada 9.739 
Administrada por Operadoras 1.064 
Fonte: PNV 2006 – DNIT 
 
A confederação Nacional de Transportes – CNT realiza todos os anos uma pesquisa 
para avaliar as condições da malha rodoviária nacional. No ano de 2007 foram 
vistoriados 87.592 km dos quais 58.812 são federais e 28.780 estaduais. Do total 
inspecionado, 76.756 km estão sob gestão pública e 10.836 km são administradas sob 
regime de concessões. 
 
Das rodovias pesquisadas, (Tabela 1.4) 26,1% estão em estado bom/ótimo e 73,9% 
inserem-se no estado regular/ruim ou péssimo. 
 
Tabela 1.4 – Estado Geral das Rodovias 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Pesquisa Rodoviária CNT - 2007 
Estado Geral das Rodovias 
Estado Geral Km Percentual 
Ótimo 9.211 10,5 
Bom 13.682 15,6 
Regular 35.710 40,8 
Ruim 19.397 22,1 
Péssimo 9.592 11,0 
Total 87.592 100,00 
 
 
4 
O estado do pavimento observado (Tabela 1.5) demonstra que das rodovias 
inspecionadas, 45,5% estão em estado ótimo/bom e 54,5% apresentam estado 
regular/ruim ou péssimo. 
 
Tabela 1.5 – Estado do Pavimento 
 
 
Fonte: Pesquisa Rodoviária CNT - 2007 
 
 
A pesquisa da Confederação Nacional dos Transportes estimou também o montante de 
recursos necessários (Tabela 1.6) para se recuperar as rodovias vistoriadas, de acordo 
com os serviços a serem efetuados nas seguintes modalidades: 
 
• Reconstrução (Trechos totalmente destruídos): Operações que necessitem de trabalhos 
que englobem base, leito e subleito. 
 
• Restauração (Trechos com buracos, ondulações e afundamentos, pavimentos ruim e 
regular): Adição ou substituição total ou parcial de camadas estruturais em pontos 
localizados, de forma que a estrutura resultante restabeleça as condições originais da 
rodovia em termos de segurança e conforto 
 
• Manutenção (Trechos desgastados, pavimento bom): Operações destinadas a manter as 
rodovias em condições técnicas e operacionais favoráveis. 
Estado do Pavimento 
Estado Geral Km Percentual 
Ótimo 34.132 39,0 
Bom 5.683 6,5 
Regular 31.384 35,8 
Ruim 9.442 10,8 
Péssimo 6.951 7,9 
Total 87.592 100,00 
 
 
5 
Tabela 1.6 – Investimento Necessário 
 Fonte: Pesquisa Rodoviária CNT - 2007 
 
 
No ano de 2007 o Governo Federal lançou o Programa de Aceleração do Crescimento – 
PAC, com “objetivo de superar limites estruturais e ampliar a cobertura geográfica da 
infra-estrutura de transportes”. Conforme consta no site do Ministério dos Transportes, 
o PAC prevê para aplicação no período 2007-2010 um aporte de recursos de R$ 16,736 
bilhões na área rodoviária como apresentado na Tabela 1.7. 
 
Tabela 1.7 – Programa de Aceleração do Crescimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: Ministério dos Transportes 
Investimentos Necessários para Recuperação do Pavimento 
Tipo de Serviço km Custo/km 
Total (R$) 
( x 109 ) 
Reconstrução (trechos totalmente destruídos – pavimento 
péssimo) 
6.951 R$ 750.000,00 5,20 
Restauração (trechos buracos, ondulações e afundamentos 
– pav. ruim e regular) 
40.826 R$ 420.000,00 17,10 
Manutenção (trechos desgastados – pavimento bom) 5.683 R$ 190.000,00 1,02 
Total 53.460 - 23,4 
Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) – 2007/2010 
Discriminação 
Valor R$ 
( x 109 ) 
Conservação de 52.000 km de Rodovias 1,7 
Manutenção e Recuperaçãode Rodovias 8,0 
Estudos e Projetos para 14.500 km de Rodovias 1,0 
Controle de Peso – Implantação e Operação de 206 postos 0,666 
Sistema de Segurança em Rodovias 1,1 
Sinalização de 72.000 km de Rodovias 0,47 
Concessões 3,8 
Total 16,736 
 
 
6 
Como se observa haverá um grande investimento do poder público no setor rodoviário, 
e este investimento obrigatoriamente ocasionará um salto na qualidade dos serviços, 
principalmente no uso de tecnologias modernas, que já são utilizadas nos países 
desenvolvidos, mas ainda não se tornaram rotina no Brasil em virtude dos baixos 
investimentos no setor em épocas recentes. 
 
Dentre essas tecnologias, destacamos o uso de asfalto modificado por polímeros. Com 
o crescimento do país nos últimos anos, houve um incremento significativo do volume 
de tráfego nas rodovias brasileiras e do peso por eixo, que aliado ao excesso de peso 
devido à falta de controle, exige o uso de agentes que promovam a mudança de 
propriedades dos asfaltos, de modo a se garantir a durabilidade dos serviços efetuados. 
 
Conforme Negrão et al (2007), os polímeros mais utilizados no Brasil para modificação 
de ligantes asfálticos voltados à pavimentação são: SBS (copolímero de estireno 
butadieno), SBR (borracha de butadieno estireno), EVA (copolímero de etileno acetato 
de vinila) e o RET (coluna de etileno com dois copolímeros acoplados). 
 
O polímero RET que significa Terpolimero Elastomérico Reativo, é um modificador de 
asfalto em uso há pouco tempo no Brasil, foi desenvolvido exclusivamente para ser 
utilizado na melhoria de asfaltos e apresenta as seguintes características (Negrão et al, 
2007): 
 • A adição ao asfalto é de fácil execução, não necessitando de equipamentos 
sofisticados e nem de técnicos altamente especializados. 
 • Incorporação ao ligante é efetuada em tanques com pouca modificação em 
relação aos tanques de armazenagem de asfalto e é executada na própria obra; 
 • O asfalto modificado por este polímero apresenta estabilidade, não exigindo 
agitação constante durante o armazenamento; 
 • Propriedades viscoelásticas semelhantes aos dos outros polímeros utilizados na 
modificação de asfaltos. 
 
 
 
 
7 
1.2 OBJETIVOS 
 
Este trabalho tem como objetivos estudar o desempenho e a influência do teor de 
polímero no concreto betuminoso usinado a quente confeccionado com cimento 
asfáltico de petróleo modificado por polímero RET (Reactive Elastomeric Terpolymer). 
 
Na realização do trabalho, foi efetuada a modificação do cimento asfáltico de petróleo 
(CAP) usando teores de polímeros RET com os seguintes percentuais: 0,5%; 1,0%; 
1,5% e 2,0%. Para efeito de comparação foi também usado um cimento asfáltico de 
petróleo puro (sem polímero). A seguir confeccionou-se um projeto de concreto 
betuminoso usinado a quente (CBUQ) utilizando a faixa C do DNIT. Com o teor ótimo 
de asfalto, e utilizando os asfaltos modificados com as taxas acima descritas, procedeu-
se a aplicação das misturas betuminosas em trecho experimental da rodovia BR-
116/MG. As propriedades da mistura foram avaliadas através de ensaios de 
Granulometria, Teor de Betume, Características Marshall, Resistência a Tração por 
Compressão Diametral, Módulo de Resiliência e Fadiga. 
 
Um parâmetro fundamental na modificação de asfaltos consiste na determinação da 
quantidade do agente modificador a ser adicionado ao mesmo. Na adição de polímero 
RET, há teores diversos sendo utilizados, não tendo sido ainda objeto de estudos a 
determinação do melhor teor a ser usado em serviços de restauração de rodovias, e, 
principalmente com dados colhidos em produção industrial . Um dos objetivos desta 
pesquisa será verificar a influência do teor de polímero nos valores de Resistência a 
Tração, Módulo de Resiliência, Fadiga e na redução da deflexão do pavimento, 
parâmetros fundamentais na durabilidade de um segmento restaurado. 
 
 
8 
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO 
 
O trabalho foi dividido em cinco capítulos que são apresentados resumidamente a 
seguir: 
 
Capítulo 1 - Insere o tema da dissertação na atualidade, apresenta os objetivos e a 
estrutura do trabalho. 
 
Capítulo 2 - Contém a revisão bibliográfica referente ao asfalto, sua química, 
características e comportamento quando modificado por polímeros. 
 
Capítulo 3 - Apresenta os materiais utilizados na execução do trabalho, assim como as 
metodologias usadas nos ensaios de campo e laboratório. 
 
Capítulo 4 - Estudo de Caso referente ao trecho experimental executado na rodovia 
BR- 116/MG (Rodovia Rio - Bahia) e estudos em laboratório. 
 
Capítulo 5 - Conclusões do Trabalho, extraídas de análise dos resultados obtidos em 
laboratório e campo, e feitas sugestões para futuras pesquisas versando sobre o assunto. 
 
 
 
 
9 
CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 
2.1 INTRODUÇÃO 
 
 
Os materiais betuminosos são, por definição, misturas complexas de hidrocarbonetos 
não voláteis, solúveis em bissulfeto de carbono (CS2), de elevada massa molecular com 
propriedades aglutinantes. São o resíduo da destilação a vácuo do petróleo. Segundo 
Pinto (2003), a palavra asfalto se originou do termo Acádio “Asphaltu” ou “Sphallo” 
que significa esparramar. Posteriormente, devido à sua utilização como material 
aglutinante, passou a significar firme, estável, seguro. 
 
Registros arqueológicos demonstram que os asfaltos são um dos materiais mais antigos 
utilizados em obras de engenharia. Suas propriedades adesivas e impermeabilizantes são 
conhecidas desde os tempos antigos. De acordo com Senço, (1997), o betume, em sua 
forma natural, era usado na construção de navios na Suméria 6.000 a.C.; na Índia, os 
reservatórios de água e as salas de banhos públicas eram impermeabilizados com 
asfalto. No ano 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. 
 
Senço (1997), apresenta o histórico do uso de asfaltos naturais provenientes de jazidas 
como material de pavimentação. Segundo o autor, os primeiros registros datam de 1802, 
pelos franceses. Posteriormente os americanos, em 1838, e os ingleses, em 1869, 
executaram pavimentações de ruas e pátios. Os americanos começaram a utilizar o 
asfalto como material de pavimentação rodoviária em 1870, utilizando uma mistura 
fina, o “sheet asphalt”, também com asfalto natural. 
 
Segundo o mesmo autor, a produção de asfalto no Brasil teve início em 1944, na 
refinaria Ipiranga (Rio Grande, RS) , tendo sido utilizado petróleo geralmente vindo da 
 
 
10 
Venezuela. O asfalto utilizado nas obras de pavimentação até esta data, era importado 
de Trinidad, e transportado em tambores de cerca de 200 litros. A partir daí, o uso de 
asfalto na construção de estradas é crescente e está presente em mais de 97% das 
rodovias pavimentadas no Brasil. Leite (1999), relata que a produção anual de asfaltos 
pela Petrobrás era, à época, de cerca de 2 milhões de toneladas, sendo 60% a partir de 
petróleos nacionais, 20% de petróleos venezuelanos e os 20% restantes de petróleos 
argentinos e árabes. Dados divulgados pela Petrobrás informam que foram 
comercializadas 2.168.922 toneladas de asfalto em 2008, superando em 27,25% a 
produção de 2007. 
 
 
 
11 
2.2 ASFALTO 
 
2.2.1 Definições 
 
Conforme Paranhos (1982), os asfaltos de petróleo são em sua maioria, suspensões 
coloidais em que a fase dispersa se compõe de hidrocarbonetos de alto peso molecular, 
denominados de asfaltenos contendo em sua superfície resinas aromáticas que 
apresentam polaridade, que as mantém em suspensão em uma fase de hidrocarbonetos 
de menor peso molecular, que formam um meio oleoso, denominado malteno. 
 
Os hidrocarbonetos constituem cerca de 90 a 95% dos cimentos asfálticos de petróleo. 
Os outros 5 a 10% de sua composição química são formados por heteroátomos- 
oxigênio, enxofre, nitrogênio e metais, como vanádio, níquel e ferro, combinados 
através de ligações covalentes (Leite, 1999). 
 
Os asfaltos podem ser obtidos de duas maneiras: Retirados diretamente da natureza 
(asfalto natural) ou extraídos de petróleo através de processos físicos ou químicos 
(asfalto de petróleo) (Pinto, 2003). 
 
No asfalto natural o mesmo se apresenta na forma de lagos de asfalto, onde o petróleo 
surge à superfície da terra e a natureza através do vento e raios solares, se encarrega de 
destilá-lo naturalmente, evaporando os gases e óleos leves, ficando um resíduo duro, 
que é o asfalto. As maiores jazidas estão na ilha de Trinidad e na Venezuela. Além de 
lagos, o asfalto natural pode ser encontrado em rochas tais como arenitos, xistos e 
calcáreos asfálticos, que são rochas de grande porosidade que são preenchidas 
naturalmente por asfalto. 
 
A outra maneira de se obter o asfalto é através da destilação do petróleo crú, que será 
apresentada em maiores detalhes no item 2.2.2. 
 
Bernucci et al (2008), conceituam o betume, asfalto e alcatrão da seguinte maneira: 
 
 
12 
Betume: É uma mistura de hidrocarbonetos pesados, completamente solúveis no 
bissulfeto de carbono (CS2); 
 
Asfalto: Mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo de forma natural ou por 
destilação, que tem como componente principal o betume, podendo conter pequenas 
frações de outros materiais, como oxigênio, nitrogênio e enxofre. 
 
Alcatrão: Designação genérica de um produto que contém hidrocarbonetos, obtidos 
através da queima ou destilação destrutiva do carvão, madeira, etc. 
 
Leite (1999), ressalta que, 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, por causa do poder cancerígeno destas substâncias. No Brasil, o 
alcatrão praticamente não é mais utilizado como material de pavimentação. 
 
 
2.2.2 Obtenção 
 
O petróleo é composto por uma mistura complexa de hidrocarbonetos que se vaporizam 
em diferentes temperaturas, apresentando ainda, pequenas quantidades de compostos 
orgânicos oxigenados, nitrogenados, sulfurados organo metálicos, água, sais, minerais e 
areia, que são tidos como elementos estranhos. O rendimento do petróleo em termos de 
asfalto é condicionado ao tipo de petróleo cru a ser refinado. 
 
Segundo Guarçoni (1996), os processos de refinamento do petróleo, para obtenção de 
cimento asfáltico de petróleo (CAP), também dependem do tipo de cru e do seu 
rendimento em asfalto. Assim teremos: 
• Petróleos com alto rendimento em asfalto (cru de base naftênica), basta o estágio 
de destilação a vácuo no processo de refinamento (Figura 2.1). 
• Petróleos com rendimento médio em asfaltos (cru de base intermediário) é 
necessário a destilação em dois estágios, um à pressão atmosférica e o outro a 
 
 
13 
vácuo (Figura 2.2). Este processo produz resíduos asfálticos mais duros, tendo 
necessidade de se proceder a uma correção nas características dos CAP, que é 
feito com a adição de diluentes ao resíduo. Este ajuste pode ser feito na própria 
torre de vácuo. 
• Petróleo com baixo rendimento em asfalto (petróleos leves), além da destilação à 
pressão atmosférica e a vácuo, deverá ser executada a desasfaltação a propano 
(extração com propano/butano), conforme Figura 2.3. O objetivo deste processo é 
eliminar a necessidade de se trabalhar a temperaturas elevadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 – Esquema simplificado de produção de asfalto (Guarçoni, 1996) 
 
 
14 
REFINAÇÃO DE PETRÓLEOS MÉDIOS 
• Médio Rendimento de asfalto 
 
• Destilação atmosférica e a vácuo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.2 – Esquema simplificado da produção de asfalto. 
Dois estágios de destilação (Guarçoni, 1996) 
 
 
15 
 REFINAÇÃO DE PETRÓLEOS LEVES 
 
 
• Baixo Rendimento de asfalto 
 
• Destilação em três estágios: atmosférica, a vácuo e desasfaltação a propano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.3 - Destilação em três estágios 
 
 
16 
Na Figura 2.4 é mostrado um esquema simplificado da produção de asfalto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4 – Rotas de produção de CAP (Guarçoni, 1996) 
 
 
17 
2.2.3 Fracionamento Químico Do Asfalto 
 
Como vimos anteriormente, o asfalto apresenta composição química complexa, pois 
depende da natureza do petróleo e do processo de refino utilizado na sua produção. 
 
Segundo Souza et al., apud Magalhães (2004), a composição do petróleo apresenta as 
seguintes frações 
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. 
Onde C representa o elemento Carbono e o índice n representa o número de carbonos 
presentes na cadeia carbônica. 
 
Devido ao grande número de componentes químicos presentes no asfalto, uma 
metodologia capaz de promover a separação individual de cada um destes compostos 
parece inviável. Várias pesquisas foram desenvolvidas a fim de se obter metodologias 
de fracionamento químico baseados no princípio da solubilidade, relatividade química e 
adsorção, com o intuito de separar conjuntos de substâncias com características 
semelhantes. 
 
Os métodos de fracionamento do asfalto utilizam uma propriedade fundamental dos 
colóides, que é a sua desestabilização através da destruição da camada de proteção das 
micelas, fazendo-as se associarem e precipitarem pela ação da gravidade. Uma vez com 
a fase micelar, que são os asfaltenos separada, a fase intermicelar que são os maltenos 
se solubiliza no solvente usado, e é fracionada em subgrupos por diferença de 
reatividade química ou por cromatografia (Leite, 1990). 
 
 
18 
Pelo exposto, o princípio da solubilidade em naftas (heptana ou pentana) divide o 
asfalto em duas frações: as insolúveis – que são os asfaltenos, e as solúveis – os 
maltenos. 
 
Os asfaltenos são hidrocarbonetos de peso molecular elevado, contendo maior teor de 
heteroátomos (N, S, O, Ni, Fe) e quando isolado, tem a forma sólida quebradiça, preto, 
de alta viscosidade e quimicamente semelhante às resinas. São tidos como os 
componentes que mais influem no comportamento reológico dos CAP. Por serem 
insolúveis em naftas, separam-se primeiro, por precipitação, com a adição de solventes 
desta natureza, como o n-heptano. 
 
Os maltenos ou petrolenos, são hidrocarbonetos de menor peso molecular, possuem 
aspecto oleoso, e podem ser separados em outras frações, como as resinas, óleos 
saturados e óleos aromáticos. Tem viscosidade menor que os asfaltenos e são sujeitos à 
oxidação (Leite, 1990). 
 
O asfalto tem peso molecular entre 300 e 2000, e suas moléculas contêm de 38 a 150 
átomos de carbono. 
 
São usados quatro métodos de análise por separação em frações do asfalto, que se 
diferenciam em função do procedimento usado (Guarçoni, 1996): 
 
 • Fracionamento por solvente; 
 • Precipitação Química; 
 • Técnicas Cromatográficas; 
 • Procedimento com Sílica Gel e Arrapulgus; 
 • Procedimento com Alumina; 
 • Cromatografia por Exclusão de Tamanho. 
 
A seguir, são apresentados os métodos acima descritos. 
 
 
19 
a) Fracionamento por solvente 
 
Utiliza duas etapas de solvente, conforme a Figura 2.5. 
Na 1ª etapa, o asfalteno é separado por adição de n-butanol. 
Na 2ª etapa, elimina-se o n-butanol por evaporação e o óleo é fracionado por acetona, 
que após dissolver o malteno, é resfriada, promovendoassim a precipitação dos 
saturados (parafinas), separando-os da fração solúvel composta por cíclicos (aromáticos 
e resinas). 
Este método fraciona o CAP em: 
• Asfaltenos 
• Cíclicos (resinas e aromáticos) 
• Saturados (Parafinas) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.5 – Esquema de fracionamento por solvente (Guarçoni, 1996) 
 
 
20 
 b) Precipitação Química 
 
Método Rostler Stenberg (ASTM D-2006) 
 
Baseia-se na separação dos asfaltenos através de sua insolubilização em n-pentano, e 
posterior separação seletiva das frações maltênicas com ácido sulfúrico de densidades 
crescentes. 
 
A 1ª etapa separa a fase micelar de um colóide liófilo (cujas micelas formam ligações 
com as moléculas da fase dispersora), pela solubilização da fase dispersante e dos 
peptizantes ou solventes em solvente que não dissolva as micelas. 
 
A 2ª etapa separa as frações maltênicas por diferença de reatividade química com 
determinado reagente em função da sua concentração. 
 
Nessa metodologia o asfalto é separado em cinco frações: 
 • Insolúveis em n-pentano - “A” - Asfaltenos 
 
 N – Moléculas nitrogenadas 
 • Solúveis em n-pentano A1 – Acidafinas I 
 (maltenos) A2 – Acidafinas II 
 P – Hidrocarbonetos saturados ou parafinas 
 
Com a obtenção dos parâmetros A, N, AI, A2 e P, Rostler definiu correlações que 
apontam para um perfeito equilíbrio das frações asfaltênica e maltênica. 
 
P
N
 Equação 2.1 avalia o parâmetro de qualidade do asfalto. 
 
PA
AN
+
+
2
1 Equação 2.2 avalia o parâmetro de durabilidade do asfalto 
Para que determinado tipo de asfalto possa ser utilizado para fins rodoviário, devem ser 
satisfeitas as seguintes condições: 
 
P
N › 0,5 Equação 2.3 e 
 
 
21 
PA
AN
+
+
2
1 = 0,6 a 1,4 Equação 2.4 
 
Segundo Paranhos (1982), foi introduzido mais um parâmetro de durabilidade para 
avaliar os asfaltos de uso rodoviário. 
 
8,121 =
+
++
PA
AAN
 a 2,5 Equação 2.5 
 
Na Figura 2.6 está apresentado esquematicamente o método acima descrito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2.6 – Esquema de fracionamento por precipitação química (Guarçoni, 1996). 
 
 
22 
c) Técnicas Cromatográficas 
Estas técnicas baseiam-se nos fenômenos de adsorção e dessorção combinados com a 
separação da fase micelar (asfaltenos) por destruição da estabilidade do sistema, através 
de extração com solvente. 
 
c.1) Método da Sílica e Gel (ASTM D-2007) 
 
 Utiliza a insolubilização dos asfaltenos em n-pentano, e depois, pela separação dos 
maltenos pela coluna cromatográfica. 
 
Usa-se a sílica gel e a argila Attapulgus como fase estacionária adsorvente e solvente de 
polaridade crescente, como fase móvel. 
Nesta metodologia, o asfalto é separado em quatro frações: 
 
Insolúveis em n-pentano – Asfaltenos 
Resinas ou compostos polares 
Solúveis em n-pentano Compostos aromáticos 
 (maltenos) Saturados 
 
Este método é apresentado esquematicamente na Figura 2.7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.7 – Esquema de fracionamento pelo Método da Sílica Gel (Guarçoni, 1996) 
 
 
23 
c.2) Método de Corbert (ASTM D-4124) 
 
Também conhecido por fracionamento SARA (Fracionamento químico em saturados, 
aromáticos, resinas e asfaltenos). 
 
De acordo com Leite, (1999), a separação de asfaltenos por n-heptano é seguida de 
adsorção dos maltenos em alumina e subseqüente dessorção com solventes de 
polaridade crescente, separando em saturados, nafteno-aromáticos e polar-aromáticos. 
 
Nesta metodologia o asfalto é separado em quatro frações: 
Insolúvel em n-heptano – Asfaltenos 
 
 Saturados 
Solúveis em n-heptano Aromáticos naftênicos 
 (maltenos) Aromáticos polares 
 
 
 
A Figura 2.8 apresenta o esquema de fracionamento utilizado neste método 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.8 – Esquema de fracionamento pelo método de Corbert (Guarçoni, 1996). 
 
 
24 
c) Cromatografia por Exclusão de Tamanho 
 
Método da Permeação em Gel (G.P.C) ASTM D 3953 
 
O método fundamenta-se na separação dos constituintes dos CAP diluídos em solvente, 
por tamanho – pequenas moléculas movem-se lentamente, entrando no meio poroso da 
coluna, ao passo que estruturas maiores não conseguem penetrar, passando rapidamente 
pela coluna (Leite, 1999). 
 
A distribuição de tamanho dos constituintes pode ser avaliada através do cromatograma 
resultante, começando pelos maiores e finalizando pelos menores. Efetua-se a 
comparação dos CAP pelos perfis cromatográficos, ou pela divisão da área dos 
cromatogramas em três partes (Figura 2.9), denominadas alto, médio e baixo tamanhos 
moleculares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 TEMPO DE RETENÇÃO 
 VOLUME DE ELUIÇÃO 
 
Figura 2.9 – Cromatograma (Guarçoni, 1996). 
 
É um método que utiliza equipamento sofisticado e importado; que exige pessoal 
qualificado em cromatografia e fornece resultados confiáveis. Dos métodos 
apresentados, é o que produz resultados mais rápidos, em apenas um dia de trabalho. 
 
 
25 
É utilizado na forma comparativa, pois não se tem padrões de CAP. O método pode 
avaliar também evolução do envelhecimento do asfalto, pois comparativamente 
acompanha o crescimento das moléculas. O rejuvenescimento do CAP na reciclagem, 
também pode ser verificado, através da comparação de gráficos de CAP novos. 
 
• Conclusão 
 
Todos os procedimentos aqui descritos são baseados na solubilidade em n-alcanos 
(separação química com ácido sulfúrico), adsorção cromatográfica (polaridade) e peso 
molecular. 
 
Existe uma grande importância na polaridade do asfalto, relacionada diretamente com a 
presença de heteroátomos (nitrogênio, enxofre e oxigênio e anéis aromáticos 
condensados). Como os solventes utilizados são n-pentano e n-heptano, para a 
insolubilização dos asfaltenos, verificam-se que análises que utilizam diferentes 
solventes podem conduzir a resultados diferentes, visto que o maior número de átomos 
de carbono do n-heptano solubiliza maior número de componentes do asfalto e 
apresenta menor teor de asfaltenos. Logo, pode-se concluir que é difícil uma 
comparação das frações obtidas através de diferentes métodos. A Figura 2.10 apresenta 
um quadro comparativo dos resultados utilizando as diversas metodologias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.10 – Quadro Comparativo dos Procedimentos de Fracionamento Asfáltico (Guarçoni, 
1996)
 
 
26 
2.2.4 Reologia 
 
Pinto (1991), definiu a reologia dos materiais, genericamente, como o estudo da 
deformabilidade dos materiais quando submetido àação de um carregamento qualquer, 
levando em consideração o tempo de aplicação do carregamento. No caso específico 
dos materiais asfálticos, o efeito da temperatura tem grande relevância, pois trata-se de 
materiais termo-sensíveis, ou seja, sua consistência varia com a mudança de 
temperatura. Pode-se concluir que o comportamento elástico, viscoelástico e viscoso do 
betume é função direta da temperatura e do tempo de aplicação do carregamento. 
 
O cimento asfáltico, somente sob condições extremas, se comporta como um sólido 
elástico (baixa temperatura e grande tempo de carregamento) ou como líquido viscoso 
(alta temperatura e grande tempo de carregamento). A suscetibilidade à temperatura e 
ao tempo de carregamento de um CAP é uma variável importante no desempenho de 
pavimentos, devendo assim ser quantificada por ensaios reológicos (Oda, 2000). 
 
Para caracterizar a dependência da sua deformabilidade da temperatura e do tempo de 
aplicação de carga, foi introduzido o conceito do módulo de rigidez, conforme 
demonstrado na Equação 2.6: 
(S)t,T = (σ / Є)t,T Equação 2.6 
Onde: 
 S = módulo de rigidez 
 σ = tensão de tração aplicada num tempo t 
 Є = deformação específica verificada a uma temperatura T 
 
Segundo Pinto (1991), o módulo de rigidez é uma extensão do conceito do módulo de 
Young adaptada para o estudo dos materiais viscoelásticos. O módulo de Young é uma 
propriedade intrínseca dos materiais de comportamento elástico-linear. Já o módulo de 
rigidez foi definido para caracterizar o comportamento reológico dos asfaltos, que 
possuem elevada dependência da temperatura e do tempo de aplicação do carregamento. 
 
 
27 
O comportamento reológico pode ser resumido esquematicamente pela Figura 2.11, 
segundo Van Der Poel et al., apud Pinto ( 1991): 
 
 
Figura 2.11 – Módulo de rigidez ( S ) x Tempo de Carga ( t ), Temperatura ( T ) (Pinto, 
1991) 
 
 
Onde 
n = coeficiente de viscosidade. 
E= Módulo de elasticidade 
 
Segundo Pinto (1991), mantendo-se constante uma certa temperatura T, pode-se 
considerar: 
 
• Se o tempo de aplicação da carga é muito pequeno, comportamento é elástico. 
• Para tempo de aplicação da carga maior, o comportamento é dito viscoso. 
• Para tempo de aplicação intermediário, o comportamento é viscoelástico. 
 
Na prática da engenharia rodoviária interessa a zona de transição entre o 
comportamento elástico e o viscoso, pois é o tempo de aplicação de carga que melhor se 
assemelha àqueles encontrados nas rodovias pavimentadas (Pinto, 1991). 
 
 
28 
De acordo com Lu et al, apud Negrão (2006), para baixas temperaturas e/ou em altas 
freqüências de carregamento, o asfalto apresenta um comportamento de um sólido 
elástico. Com a elevação da temperatura e/ou quando a freqüência de carregamento é 
reduzida, o comportamento viscoso do asfalto prevalece. Para condições de 
temperaturas suficientemente altas e/ou em longo tempo de aplicação de cargas, o 
asfalto apresenta as características de um líquido Newtoniano e pode ser relatado por 
um valor de viscosidade, qualquer que seja a freqüência de carregamento. 
 
Ainda segundo os autores, as propriedades reológicas dos asfaltos exercem grande 
influência no desempenho das misturas asfálticas tanto na fase de sua preparação 
(mistura e compactação) quanto na fase de serviço. Estas propriedades são regidas pelas 
interações moleculares (forças moleculares), as quais são função da composição 
química. Em principio, as propriedades reológicas podem ser alteradas a fim de se obter 
um comportamento desejado para o asfalto, seja através de mudanças na sua 
composição química por meio de reações químicas ou através da incorporação de 
aditivos, tais como os polímeros. 
 
O Programa Estratégico de Pesquisa Rodoviária - SHRP (“Strategic Highway Research 
Program”) foi estabelecido em 1987, nos Estados Unidos, com o foco principal na 
proposição de uma nova sistemática de especificações de materiais asfálticos. O 
Superpave “Superior Performance Asphalt Pavements” (Pavimentos Asfálticos de 
Desempenho Superior) foi um dos produtos finais do programa SHRP e concebido para 
auxiliar na seleção de materiais e projeto de misturas (Marques, 2004). 
 
De acordo com Bernucci et al (2008), as especificações do Superpave para ligantes 
asfálticos (Tabela 2.1) são calcadas em ensaios reológicos e seus parâmetros 
estabelecem a relação entre as propriedades do ligante e o desempenho das misturas 
asfálticas em serviço. São utilizados para esse fim os seguintes equipamentos: 
 
• reômetro de cisalhamento dinâmico – DSR (ASTM D 7175/2004) 
• viscosímetro rotacional – RV (ASTM D 4402/2002) 
 
 
29 
• reômetro de fluência em viga – BBR (ASTM D 6648/2001) 
• prensa de tração direta – DDT (ASTM D 6723/2002) 
• estufa de película delgada rotacional – RTFOT (ASTM 2872/1997) 
• vaso de pressão de envelhecimento – PAV (ASTM 6521/2000) 
 
Tabela 2.1 – Parte da especificação SHRP ou SUPERPAVE de ligantes asfálticos tipo CAP (ASTM 
63 + 73/1999) (Bernucci et al, 2008). 
Grau de desempenho 
PG 64 
-10 -16 -22 
PG 70 
-10 -16 -22 
PG 76 
-10 -16 -22 
PG 82 
-10 -16 -22 
Ensaio 
Ligante original 
Viscosidade Brookfield 
(Max. 3.000cP), ºC 
135 
Ponto de fulgor, ºC 230 
Cisalhamento dinâmico: 
10 rad/s, G*sem δ (mín. 1,0 kPa), ºC 
64 70 76 82 
Após o RTFOT 
Variação em massa, % < 1 < 1 < 1 < 1 
Cisalhamento dinâmico: 
10 rad/s, G*sem δ (mín. 2,2 kPa), ºC 
64 70 76 82 
Após o RTFOT/PAV 
Cisalhamento dinâmico: 
10 rad/s, G*sem δ (mín. 5,0 kPa), ºC 
31 28 25 34 31 28 37 34 31 40 37 34 
Fluência (BBR) @ 60 s, º C 
Coef. Angular, m (mín 0,3) 
Módulo rigidez, S (máx. 300 MPa) 
 
0 -6 -12 0 -6 -12 0 -6 -12 0 -6 -12 
Alongamento na ruptura, ºC 
mín. 1,0% @ 1,0 mm/min. 
0 -6 -12 0 -6 -12 0 -6 -12 0 -6 -12 
 
 
• Reômetro de cisalhamento dinâmico - DSR (Dynamical Shear Rheometer) 
 
O reômetro de cisalhamento dinâmico é utilizado para caracterizar as propriedades 
viscoelásticas de ligantes asfálticos virgens ou envelhecidos, através da medida do 
módulo de cisalhamento complexo (G*) e de ângulo de fase (δ). O G* indica a 
 
 
30 
resistência do ligante asfáltico ao acúmulo de deformação permanente sob as cargas do 
tráfego (tensões repetidas de cisalhamento). O δ, definido como o intervalo de tempo 
entre a aplicação da tensão cisalhante e a deformação cisalhante resultante, é um 
indicador das parcelas de deformações recuperáveis e não recuperáveis ou permanentes 
(Patriota, 2004). 
 
O modulo complexo e o ângulo de fase podem ser definidos como: 
 G* = τ máx / γ máx Equação 2.7 
 δ = ω. (∆t) Equação 2.8 
Onde: 
 
G* = modulo complexo de cisalhamento, Pa; 
τ máx = máxima tensão de cisalhamento aplicada, Pa; 
γ máx = máxima deformação devido à tensão de cisalhamento aplicada; 
δ = ângulo de fase; 
ω = freqüência angular, Hz; 
∆t = tempo de defasagem, s. 
 
A Figura 2.13 mostra de forma esquemática os valores de G* e δ medidos no ensaio 
DSR, como resposta a uma deformação cisalhante da amostra em torque constante. O 
modo de aplicação das tensões ou deformações cisalhantes está representada 
esquematicamente na Figura 2.12 A resposta à deformação cisalhante da amostra de 
ligante está defasada em relação à tensão aplicada por certo intervalo de tempo ∆t. Esta 
defasagem representa o atraso na deformação obtida. A fase em atraso é expressa em 
medida angular. Multiplicando-se o tempo de atraso (∆t) pela freqüência angular (ω), 
obtém-se o ângulo de fase (δ). A Figura 2.14 apresenta um exemplo de ângulo de fase. 
 
 Para materiais completamente elásticosδ é igual a 0º, isto é, não há atraso entre a 
tensão cisalhante aplicada e a deformação cisalhante obtida. Ressalta-se que os 
materiais perfeitamente elásticos não apresentam deformações residuais (permanentes). 
Logo, é coerente a obtenção de δ igual a 0° para materiais desta natureza. Para materiais 
 
 
31 
totalmente viscosos, a deformação obtida está completamente defasada e δ vale 90º. 
Materiais viscoelásticos, tais como ligantes asfálticos, possuem ângulo de fase variando 
entre 0º e 90º (função direta da temperatura), caracterizando um comportamento 
intermediário entre o material perfeitamente elástico e o puramente viscoso. 
 
A especificação de ligante SHRP usa o parâmetro G*/sen δ para controle da rigidez a 
temperaturas altas (›46ºC) e G*sen δ para o controle em temperaturas intermediárias 
(entre 7ºC e 34ºC) . Controlando a rigidez a altas temperaturas, a especificação assegura 
que o asfalto forneça resistência ao cisalhamento global em termos de elasticidade da 
mistura a altas temperaturas. De forma análoga, ao controlar a rigidez a temperaturas 
intermediárias a especificação assegura que o ligante não contribuirá para o trincamento 
por fadiga (Bernucci et al, 2008). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.12 - Esquema de aplicação da tensão na amostra de asfalto (Bernucci et al, 2008) 
 
 τmáx 
 
 Tensão de Tempo Módulo complexo 
 cisalhamento de cisalhamento 
 aplicada 
 
 
 
G* = Tmáx 
 ∆t 
 δ = ω (∆t) 
 Y máx 
 
 
 Deformação Freqüência angular 
 cisalhante Tempo Ângulo de fase 
 resultante 
 
Figura 2.13 – Defasagem entre tensão e deformação (Bernucci et al, 2008). 
 
 
32 
 Parte Viscosa δ1 
 
 
 
 δ2 
 
 
 
 
 Parte Elástica 
 
Figura 2.14 – Exemplos de resultados do ângulo de fase de dois asfaltos diferentes (Bernucci, 2008) 
 
 
• Reômetro de fluência em viga – BBR (Bending Beam Rheometer) 
 
Segundo Leite (1999), o reômetro de fluência em viga é usado na determinação e 
caracterização da rigidez do ligante quando submetidos a baixas temperaturas. Os 
parâmetros do ensaio são a rigidez estática (S) e o logaritmo do módulo de relaxação 
(m). Estas propriedades são definidas a partir da resposta ao carregamento estático 
(creep) sobre uma vigota de ligante a baixas temperaturas (-36°C < T < 0°). 
 
 
Sabendo-se do valor da carga aplicada sobre a vigota e medindo-se a deflexão 
correspondente, a rigidez estática pode ser determinada através dos conceitos da 
mecânica. A especificação de ligante limita os valores de “S” e “m” em função do clima 
do local onde o ligante será aplicado. 
 
 
Ligantes com altos valores de m, são mais eficientes no que se refere à dissipação das 
tensões formadas durante a contração do ligante, provocada por quedas abruptas da 
temperatura, minimizando a formação de trincas e fissuras. 
 
 O módulo de rigidez (S) e o parâmetro de relaxação (m), a baixa temperatura, são 
obtidos através das seguintes expressões (Bernucci et al, 2008): 
 
S = σ/ Є Equação 2.9 
m = coeficiente angular a 60s (S x t) 
Onde: 
S = modulo de rigidez (MPa) 
σ = tensão aplicada (mN); 
Є = deformação resultante; 
 
 
33 
m = parâmetro de relaxação (MPa); 
t = 60s. 
 
Quanto menor o valor da rigidez S, maior será a resistência ao trincamento, por isso se 
limita o valor máximo para S. Conforme m diminui, há um alívio das tensões térmicas 
na mistura asfáltica, sendo esse o motivo de se ter um valor mínimo requerido para m 
(Bernucci et al, 2008). A Figura 2.15 apresenta esquematicamente o carregamento e os 
deslocamentos medidos. 
 
Segundo Vanelstraete e Teugels (2003), apud Magalhães (2004), o ensaio com o 
reômetro de fluência em viga (BBR) é apropriado para a previsão do comportamento a 
baixas temperaturas tanto para ligantes puros quanto para modificados por polímeros. A 
máxima temperatura resultante de S(60s)=300MPa ou m(60s)=0,3 pode ser usado como 
um indicador de desempenho adequado para este defeito. 
 
Devido ao conceito de superposição tempo-temperatura, o teste é feito em 60 segundos, 
em vez de duas horas, à temperatura 10ºC inferior à reportada. O parâmetro S é função 
da carga, distância entre suportes, dimensões da viga, e deflexão no tempo 60 segundos, 
m = log S (t)/log t Equação 2.10. 
 
 
Reômetro de viga BBR e esquema de ensaio 
 
 
Carregamento constante (creep) 
 
 
 
 
 Deflexão 
 
 
 
 
 
 Carga Deflexão 
 
 
 
 
 Tempo Tempo 
 
Figura 2.15 - Representação esquemática do carregamento e deslocamento medidos (Bernucci 
et al, 2008) 
 
 
34 
• Vaso de envelhecimento sob pressão - PAV “Pressure Aging Vessel” 
 
Consiste em um equipamento que simula o endurecimento oxidativo que ocorre no 
ligante ao longo da vida útil do pavimento em serviço (cerca de 10 anos). . Em uma 
etapa anterior, as amostras são submetidas ao envelhecimento RTFOT que simula o 
envelhecimento do ligante que ocorre durante a usinagem e compactação da mistura, 
para depois serem ensaiadas no vaso de envelhecimento sob pressão (pressure aging 
vessel – PAV). As amostras são dispostas em placas rasas de aço inox e envelhecidas 
num vaso por 20 horas a 2,1 MPa de pressão de ar. A temperatura de envelhecimento é 
selecionada de acordo com o tipo de CAP. Após a simulação do envelhecimento, a 
amostra é colocada numa estufa à vácuo para desaerar (Bernucci et al, 2008). O CAP 
envelhecido por esse método é a seguir testado no DSR, BBR e DTT para estudo do 
efeito do envelhecimento de longo prazo nos ligantes asfálticos. A Figura 2.16 mostra o 
desenho dos equipamentos utilizados no ensaio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.16 - Desenho esquemático dos equipamentos 
 
• Ensaio de tração direta (DTT) ”Direction Tension Test” 
 
Segundos Marques (2004), este teste é utilizado em ligantes (principalmente os 
modificados pela adição de polímeros) que apresentam valores de rigidezacima do 
desejado (medida pelo BBR), mas que poderão ser utilizados desde que possuam 
ductilidade a baixas temperaturas. 
 
 
35 
Uma amostra de ligante é moldada à baixa temperatura (+6ºC a -36ºC) no formato de 
gravata esticada, medindo-se a tensão de deformação na ruptura (fratura), objetivo deste 
ensaio. 
 
 De modo semelhante ao BBR, o atendimento aos critérios do ensaio DTT assegura que 
a ruptura do ligante, à baixa temperatura, seja minimizada (Bernucci et al, 2008). 
 
• Viscosímetro rotacional – RTV (Rotacional Viscometer) 
 
Caracteriza a rigidez do asfalto a 135ºC, temperatura onde se espera que o ligante tenha 
o comportamento de um fluido viscoso. É um viscosímetro rotacional de cilindros 
coaxiais, que mede a viscosidade através do torque necessário para rodar um spindle 
imerso na amostra de asfalto quente à velocidade constante (Figura 2.17). Em geral, 
espera-se que o ligante tenha uma viscosidade inferior a 3,5 Pa.s (3500 cP) a 135ºC, 
garantindo que o ligante possa ser bombeado e produza bom envolvimento nos 
agregados (Leite, 1999 apud Negrão, 2006). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.17 – Viscosímetro rotacional (Leite, 1999) 
 
 
36 
Conforme Desmazes et al (2006), apud Negrão (2006), existem estudos que 
realacionam o parâmetro G*/sen δ à resistência à deformação permanente de misturas 
asfalticas a altas temperaturas. Estes estudos não se aplicam aos ligantes modificados 
por SBS, que podem ter seu desempenho ao afundamento subestimados por este 
parâmetro. Ressalta-se que a resistência à deformação permanente de uma determinada 
mistura é função também da composição da mesma, e não só do tipo e do volume de 
ligante utilizado. O esqueleto granular e a interação ligante/agregado têm papel 
fundamental na determinação da resistência à deformação permanente da mistura 
(Vanelstraete & Teugels, 2003 apud Negrão, 2006). 
 
Ainda segundo Negrão (2006), há diversas pesquisas em andamento que estão 
analisando outros critérios para especificar a resistência à deformação permanente e cita 
como exemplo, a deformação acumulada e a viscosidade de cisalhamento zero, obtidas 
a partir de ensaios de creep estático ou ensaios de compressão axial de carga repetida. 
 
2.2.5 Tipos de asfaltos 
 
Segundo DNER (1996), os materiais betuminosos que são comumente empregados em 
serviços de pavimentação são os seguintes: 
 
a) Cimentos asfálticos de petróleo (CAP); 
b) Asfaltos diluídos; 
c) Asfaltos emulsionados; 
d) Asfaltos oxidados ou soprados; 
e) Agentes rejuvenescedores; 
f) Asfaltos modificados. 
 
 
37 
a) Cimentos asfálticos de petróleo (CAP) 
 
O CAP (Cimento Asfáltico de Petróleo) pode ser definido como asfalto que possui 
propriedades (principalmente viscosidade, rigidez, consistência) adequadas para o uso 
na construção de pavimento, tendo uma penetração a 25°C entre 5 e 300 décimos de 
milímetro sob uma carga de 100 gramas, aplicada durante 5 segundos. 
 
De acordo com Castro (2003), o CAP é um material complexo e que apresenta um 
comportamento viscoso, caracterizado pela redução da rigidez para longos períodos de 
aplicação de carga, e susceptibilidade térmica, caracterizada pela alteração de 
propriedades em função da temperatura. 
 
O cimento asfáltico pode ser considerado um material viscoelastoplástico. Em altas 
temperaturas (acima de 100ºC) o material, ao ser carregado se deforma e não retorna ao 
estado original quando cessada a solicitação, caracterizando um comportamento 
plástico. Para baixas temperaturas (abaixo de 0ºC) comporta-se como um fluído 
viscoso, assumindo comportamento elástico, deformando-se com a ação de uma carga, 
mas voltando às suas dimensões originais cessado o carregamento (Specht, 2004). 
 
Até julho /2005, os cimentos asfálticos de petróleos eram classificados da seguinte 
maneira: 
• por viscosidade absoluta: CAP-7, CAP-20 e CAP-40, sendo o número referente 
ao início da faixa de viscosidade da classe. 
• por penetração: CAP 30-45, CAP 50-60, CAP 85-100 e CAP 150-200, sendo os 
números a faixa de penetração obtida no ensaio. 
 
Em agosto de 2005, a classificação passou a ser por penetração e outros ensaios, 
conforme consta na Tabela 2.2. 
 
 
38 
Tabela 2.2– Especificações dos Cimentos Asfálticos de Petróleo (CAP) – Classificação por 
penetração (DNIT 095/2006 – EM) 
 
Limites Métodos 
Característica Unidade 
CAP´30-45 CAP 50-70 CAP 85-100 CAP 150-200 ABNT ASTM 
Penetração (100 
g., 5s, 25ºC) 0,1mm 30 a 45 50 a 70 85 a 100 150 a 20 NBR 6576 D 5 
Ponto de 
amolecimento, 
min. 
ºC 52 46 43 37 NBR 6560 D 36 
Viscosidade Saybolt-Furol 
A 135ºC, min. 192 141 110 80 
A 150ºc, min. 90 50 43 36 
A 177º C 
S 
40 a 150 30 a 150 15 a 60 15 a 60 
NBR 14950 E 102 
Viscosidade Brookfield 
A 135ºC, min. 
SP 21, 20 rpm, 
min. 
374 274 214 155 
a 150ºC, min. 203 112 97 81 
A 177ºC, SP 21 
cP 
76 a 285 57 a 285 28 a 114 28 a 114 
NBR 15184 
 
D 4402 
Índice de 
Sucetibilidade 
Térmica 
 (-1,5) a (+0,7) (-1,5) a (+0,7) (-1,5) a (+0,7) (-1,5) a (+0,7) - - 
Ponto de fulgor, 
min 
ºC 235 235 235 235 NBR 11341 D 92 
Solubilidade em 
tricloroetileno, 
min. 
% massa 99,5 99,5 99,5 99,5 NBR 14855 D 2042 
Dutilidade a 
25ºC, min. 
cm 60 60 100 100 NBR 6293 D 113 
Efeito do calor e do ar a 163ºC por 85 minutos 
Variação em 
massa, max. 
% massa 0,5 0,5 0,5 0,5 D 2872 
Dutilidade a 
25ºC, min. 
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. (*) 
% 60 55 55 50 NBR 6576 D 5 
 
 
39 
O transporte, acondicionamento e manuseio do CAP exigem dos produtores, 
importadores e distribuidores cuidados no sentido de assegurar que a temperatura do 
produto não ultrapasse 177ºC e que não seja inferior a 40ºC. Além disso, o produto não 
deve espumar quando aquecido até 177ºC, denotando presença de água. 
 
b) Asfaltos diluídos 
 
Os asfaltos diluídos ou “cut-backs” são diluições de cimentos asfálticos em solventes 
derivados do petróleo de volatilidade adequada. São utilizados quando deseja-se 
eliminar o aquecimento do ligante ou utilizá-lo moderadamente, reduzindo a sua 
viscosidade, permitindo assim que a sua aplicação seja feita em temperatura ambiente. 
 
Os diluentes proporcionam produtos menos viscosos e devem evaporar completamente 
deixando como resíduo o CAP, que então desenvolverá as propriedades cimentícias. Ao 
fenômeno de evaporação do diluente chama-se cura. De acordo com o tempo de cura, os 
asfaltos diluídos são classificados em três categorias: 
 
Cura Rápida (CR): Asfalto diluído composto de cimento asfáltico e um solvente de alta 
volatilidade do tipo nafta ou gasolina. São utilizados principalmente nos serviços de 
pintura de ligação, tratamentos superficiais de penetração invertida, pré-misturados a 
frio e areias-asfalto a frio (CR-250 e CR-800). 
 
Cura Média (CM): Asfalto diluído composto de cimento asfáltico e um solvente de 
média volatilidade, como o querosene. Os asfaltos diluídos de cura média são utilizados 
nos serviços de imprimação, areias-asfalto a frio e nos “road-mix” (misturas em estrada, 
CM-250 e CM-800). 
 
Cura Lenta (CL): Asfalto diluído composto de cimento asfáltico e óleos de baixa 
volatilidade. 
A Agência Nacional do Petróleo (ANP) classifica os asfaltos diluídos em quatro classes 
distintas: CR-70, CR-250, CM-30 e CM-70. A especificação para os referidos produtos 
é apresentada na Tabela 2.3. 
 
 
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Tabela 2.3 – Especificação brasileira de asfalto diluído (ANP-2007) 
Métodos Tipos 
Características 
ABNT/NBR ASTM CR-70 CR-250 CM-30 CM-70 
No Asfalto Diluído 
Viscosidade cinemática, cSt, 60ºC 14756 D 2170 70-140 250-500 30-60 70-140 
Viscosidade Saybolt,-Furol, s 
25ºC 75-150 - 
50ºC 
14950 D 88 
60-120 - - 60-120 
60ºC - 125-250 - 38 
Ponto de fulgor (V.A. Tag) ºC, 
min. 
5765 D 3143 - 27 38 38 
Destilação até