Ligantes Asfálticos

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Asfaltos:

Noções Gerais

B l B l o co c o 2o 2

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Asfaltos:

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Autores

Asfaltos:

Noções Gerais

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A u t o r i a A u t o r i a

As aulas contidas neste CD foram elaboradas pela seguinte equipe de professores:

 Liedi Légi Bariani Bernucci - Universidade de São Paulo

 Jorge Augusto Pereira Ceratti - Universidade Federal do Rio Grande do Sul

 Laura Maria Goretti da Motta - Universidade Federal do Rio de

Janeiro

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L i st a d o s as s un t o s d o CD c o m p l e t o

Este CD contém 30 aulas, em 10 blocos organizados por assunto:

 Bloco 1 – Introdução

 Bloco 2 – Asfaltos

 Bloco 3 – Agregados e Fíler

 Bloco 4 – Tipos de Revestimentos Asfálticos

 Bloco 5 – Dosagem de Misturas Asfálticas e de Tratamento Asfáltico

 Bloco 6 – Propriedades Mecânicas de Misturas Asfálticas

 Bloco 7 – Materiais de Bases e Soluções de Pavimentação Asfáltica

 Bloco 8 – Técnicas Executivas

 Bloco 9 – Avaliação de Pavimentos Asfálticos

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O b s e r v a ç ã o O b s e r v a ç ã o

O conteúdo das aulas aqui apresentadas tem caráter educacional e foi elaborado pelos quatro autores a partir das respectivas

experiências em ensino, pesquisa e extensão. As informações possuem a contribuição de alunos e profissionais envolvidos nestas atividades.

Na melhor de suas possibilidades, os autores registraram o crédito devido nas diversas informações, incluindo fotos e figuras.

Nenhuma informação deverá ser entendida como conselho ou recomendação de qualquer ordem.

Os materiais referidos não poderão ser copiados, reproduzidos, adaptados, publicados ou distribuídos em qualquer forma sem o consentimento prévio dos autores.

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M a t e r i a i s a s f á l t i c o s - d e f i n i ç õ e s M a t e r i a i s a s f á l t i c o s - d e f i n i ç õ e s

 BETUME : mistura de hidrocarbonetos de elevado

peso molecular, solúvel no bissulfeto de carbono, que compõe o asfalto e o alcatrão.

 ASFALTO : material cimentante, preto, sólido ou

semi-sólido, que se liquefaz quando aquecido,

composto de betume e alguns outros metais. Pode ser encontrado na natureza (CAN), mas em geral provém do refino do petróleo (CAP).

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M a t e r i a i s a s f á l t i c o s - d e f i n i ç õ e s M a t e r i a i s a s f á l t i c o s - d e f i n i ç õ e s

 ALCATRÃO : líquido negro viscoso

resultante da destilação destrutiva de

carvão, madeira e açúcar, constituindo um subproduto da fabricação de gás e coque metalúrgico.

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I m p o r t â n c i a d o a s f a l t o I m p o r t â n c i a d o a s f a l t o

 A maioria das rodovias no Brasil são de

revestimentos asfálticos.

 O CAP representa de 25 a 40% do custo da

construção do revestimento.

 Quase sempre é o único elemento industrializado

usado nas camadas do pavimento.

 Entre as razões da deterioração prematura de

alguns pavimentos, pode estar o uso de materiais inadequados ou inutilizados no processo de

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Pr o p r i e d a d e s d o a s f a l t o p a r a p a v i m e n t a ç ã o

 Adesivo termoplástico:

9 passa do estado líquido ao sólido de maneira reversível;

9 a colocação no pavimento se dá a altas temperaturas;

através do resfriamento o CAP adquire as propriedades de

serviço ⇒ comportamento viscoelástico.

 Impermeável à água.

 Quimicamente pouco reativo:

9 garante boa durabilidade;

9 contato com o ar acarreta oxidação lenta, que pode ser

acelerada por temperaturas altas;

9 para limitar risco de envelhecimento precoce: evitar

temperatura excessiva de usinagem e espalhamento e alto teor de vazios.

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Pr o p r i e d a d e s d o a s f a l t o p a r a p a v i m e n t a ç ã o Pr o p r i e d a d e s d o a s f a l t o p a r a p a v i m e n t a ç ã o  Adesivo termoplástico: 9 comportamento viscoelástico.  Impermeável à água.

 Quimicamente pouco reativo.

 Comportamento viscoelástico relacionado

à consistência e à suscetibilidade térmica:

9 tráfego rápido ⇒ comportamento elástico

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T i p o s b á s i c o s d e l i ga n t e s a s fá l t i c o s T i p o s bá s i c o s d e l i ga n t e s a s f á l t i c o s

Cimento asfáltico:

9 mistura química complexa cuja composição varia com o

petróleo e processo de produção.

 Do seu peso molecular, >95% são

hidrocarbonetos.

 Para ser usado deve ser aquecido.

 Cimento asfáltico de petróleo (CAP) é classificado

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Cimento asfáltico: CAP

 Numa separação com solventes, uma composição

química é:

9 asfaltenos, maltenos e resinas.

 Atualmente : Método SARA

9 S – hidrocarbonetos Saturados 9 A - hidrocarbonetos Aromáticos 9 R – Resinas

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Asfalto Diluído (ADP)

 Diluição de CAP em derivados de petróleo para permitir a

utilização a temperatura ambiente.

 Denominação dada segundo a velocidade de evaporação do

solvente:

9 Cura rápida (CR) – solvente é a gasolina ou a nafta. 9 Cura média (CM) – solvente é o querosene.

 Avaliado em relação à viscosidade cinemática.

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T i p o s b á s i c o s d e l i ga n t e s a s fá l t i c o s T i p o s bá s i c o s d e l i ga n t e s a s fá l t i c o s

Emulsão Asfáltica (EAP)

 Dispersão do CAP em água com o uso de

emulsificante.

 Existem vários tipos, identificados pelo tempo de

ruptura, pela carga da partícula e pela finalidade.

 Devem ser usadas preferencialmente as

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T i p o s bá s i c o s d e l i ga n t e s a s f á l t i c o s T i p o s bá s i c o s d e l i ga n t e s a s f á l t i c o s

Emulsão Asfáltica (EAP)

Pelo tempo de ruptura podem ser:

 RR = ruptura rápida.

 RM = ruptura média.

 RL = ruptura lenta.

 Ruptura controlada.

 Existem emulsões para lama asfáltica e

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Pr o d u ç ã o d e CA P Pr o d u ç ã o d e CA P

No Brasil tem 9 refinarias da PETROBRAS:

 REDUC, REFAP, REVAP, RLAM, REGAP,

LUBNOR, REMAN, REPAR, RECAP.

 Vários processos

 Vários petróleos, embora a tendência é

substituir por petróleo nacional (atualmente: auto-suficiência na produção)

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Ca r a c t e r i za ç ã o de M a t e r i a i s B e t u m i n o s o s ( L i g a n t e s )

Ca r a c t e r i za ç ã o de Ma t e r i a i s B e t u m i n o s o s ( L i g a n t e s )

 Petróleo Bruto ou Cru

 Quase todo o asfalto em uso

hoje em dia é obtido do processamento de petróleo bruto (ou cru). Muitas refinarias são localizadas próximas a

locais com transporte por água, ou supridos por dutos a partir de terminais marítimos.

 A composição dos petróleos

varia de acordo com a fonte. Cada petróleo leva a diferentes quantidades de resíduos de cimentos asfálticos (CAP) e outras frações destiláveis.

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Re n d i m e n t o d e CA P p o r p e t r ó l e o s

Re n d i m e n t o d e CA P p o r p e t r ó l eo s

(19)

Pr o d u ç ã o d e CA P Pr o d u ç ã o d e CA P

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Pr o d u ç ã o d e a s f a l t o

-De s t i l aç ã o em a p en a s u m e s t á g io Pr o d uç ã o d e a s f a l t o

-De s t i l aç ã o e m a p en a s um e s t á g io

PARA SISTEMA DE VÁCUO

GASÓLEO LEVE

PETRÓLEO GASÓLEO PESADO

ASFÁLTICO

FORNO

TORRE DE ASFALTO (C A P) VÁCUO

(21)

Pr o d uç ã o d e a s f a l t o -Do i s e st á g i o s d e d e st i l a ç ã o Pr o d uç ã o d e a s f a l t o -Do i s e st á g i o s d e d e st i l a ç ã o GÁS COMBUSTÍVEL G L P TORRE ATMOSFÉRICA NAFTA LEVE NAFTA PESADA QUEROSENE ÓLEO DIESEL FORNO DESSALGADORA PETRÓLEO

PARA SISTEMA DE VÁCUO TORRE DE

VÁCUO

GASÓLEO LEVE

GASÓLEO PESADO

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M i s t u r a d e RV d e a l t a e b a ix a v is c o s id a de M i s t u r a d e RV d e a l t a e b a i x a v is c o s id a de G Á S C O M B U S T Í V E L G L P P / S IS T . D E V Á C U O T O R R E A T M O S F É R IC A T O R R ED E Á C U O N A F T A L . N A F T A P . G A S Ó L E OL . F O R N O Q U E R O S . G A S Ó L E O P . O . D I E S E L D E S S A L G A D O R A P E T R Ó L E O R .V .A L T A V IS C O S ID A D E G Á S C O M B U S T Í V E L G L P P / S IS T . D E V Á C U O T O R R E T O R R ED E A T M O S F É R IC A Á C U O N A F T A L . N A F T A P . G A S Ó L E OL . F O R N O Q U E R O S . G A S Ó L E O P . O . D I E S E L D E S S A L G A D O R A P E T R Ó L E O R .V .B A IX AV IS C O S ID A D E A S F A L T O ( C A P )

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M i s t u r a d e RA SF e d i l u e n t e M i s t u r a d e RA SF e d i l u e n t e G Á S C O M B U S T ÍV E L G L P P / S IS T . D E V Á C U O T O R R E A T M O S F É R IC A T O R R ED E Á C U O N A F T A L . N A F T AP . G A S Ó L E O L . F O R N O Q U E R O S . G A S Ó L E O P . O . D I E S E L D E S S A L G A D O R A P E T R Ó L E O R .V .B A IX AV IS C O S ID A D E C 3 / C 4 T O R R E R E C IC L O E X T R A T O R A T . R E C U P . D E S O L V E N T E Ó L E O R A F I N A D O E X T R A T O A R O M Á T I C O C 3 / C 4 R E C I C L O T . R E C U P . D E S O L V E N T E R E S Í D U O D E V Á C U O C 3 / C 4 A S F A L T O ( C A P ) P R O C E S S O D E D E S A R O M A T I Z A Ç Ã O

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S e m i - s o p r a g e m S e m i - s o p r a g e m GÁS COMBUSTÍVEL G L P TORRE ATMOSFÉRICA NAFTA LEVE NAFTA PESADA QUEROSENE ÓLEO DIESEL FORNO DESSALGADORA PETRÓLEO

PARA SISTEMA DE VÁCUO TORRE DE VÁCUO GASÓLEO LEVE GASÓLEO PESADO R.V. DE BAIXA VISCOSIDADE SEMI-SOPRAGEM

(25)

Pr o d u ç ã o d e a s f a l t o u n i d a d e d e d es a sf al t a ç ã o a p r op an o Pr o d u ç ã o d e a s f a lt o u n i d a d e d e d e sa s fa lt a ç ã o a pr op an o C3 / C4 RECICLO TORRE RECUPERADORA DE SOLVENTE ÓLEO RAFINADO FORNO ÓLEO DESASFALTADO TORRE EXTRATORA EXTRATO AROMÁTICO C3 / C4 RESÍDUO DE VÁCUO C3 / C4 RECICLO TORRE RECUPERADORA DE SOLVENTE RASF ASFALTO (C A P) PROCESSO DE DESAROMATIZAÇÃO

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Pr o d u ç ã o b r a s i l e i r a d e a s f a l t o n o s ú l t i m o s c i n c o a n o s , p o r m ê s (A N P. 2 0 0 4 ) Pr o d u ç ã o b r a s i l e i r a d e a s f a l t o n o s ú l t i m o s c i n c o a n o s , p o r m ê s (A N P. 2 0 0 4 ) 0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 J a n e i r o F e v e r e i r o M a r ç o A b r i l

M a i o _J u n h o _J u l h o A g o s t o S e t e m b r o O u t u b r o N o v e m b r o D e z e m b r o Mês m 3 2000 2001 2002 2003 2004

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O derivado de petróleo usado como ligante dos agregados minerais

denomina_-se, no Brasil, cimento asfáltico de

petróleo (CAP). É um material semi-sólido, de cor marrom escura a preta, impermeável à água, viscoelástico, pouco reativo, com

propriedades adesivas e termoplásticas.

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T i p o s d e l i g an t e s a sf á lt i c o s T i p os d e li g a nt e s a sf á lt i c o s

 cimentos asfálticos de petróleo

- CAP;

 asfaltos diluídos de petróleo

- ADP;

 emulsões asfálticas - EAP;

 asfaltos oxidados ou soprados;

 asfaltos modificados;

 agentes rejuvenescedores;