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Engenharia

Obras Rodoviárias – Materiais Betuminosos

By 19 de fevereiro de 2019 No Comments

1. Histórico

O petróleo é um material relativamente abundante na crosta terrestre e dá origem a inúmeras substâncias, tendo assim vasto emprego na construção civil. Muitas vezes livres na natureza, os derivados de petróleo foram usados desde a Antiguidade, para colar objetos, impermeabilizar pisos sagrados e conservar cadáveres. Há menções na Bíblia de impermeabilização da Arca de Noé com betume, tijolos assentados com argamassa betuminosa na Torre de Babel e preparação de múmias com materiais de base asfáltica.

 

2. Definições (ABNT NBR 7208)

Apesar de a NBR 7208 já ter sido cancelada, seus conceitos ainda são amplamente cobrados em concursos públicos. Portanto, são listados abaixo alguns  conceitos importantes provenientes dessa norma.

  • Betume: mistura de hidrocarbonetos de consistência sólida, líquida ou gasosa, de origem natural ou pirogênica, completamente solúvel em dissulfeto de carbono, frequentemente acompanhado de seus derivados não metálicos.
  • Ligante betuminoso: produto à base de betume com acentuadas propriedades aglomerantes.
  • Asfalto: material sólido ou semi-sólido, de cor preta e parda escura, que ocorre na natureza ou é obtido pela destilação do petróleo, que se funde gradualmente pelo calor e no qual os constituintes predominantes são os betumes.
  • Asfalto de petróleo: asfalto obtido pela destilação de petróleo asfáltico.
  • Cimento asfáltico: asfalto sólido ou semi-sólido de consistência adequada à pavimentação.

 

3. Características gerais

As características fundamentais dos materiais betuminosos são:

  • Densidade baixa (0,9g/cm³ a 1,4g/cm³)
  • Aglomerantes (ligantes)
  • Hidrófugos (repele a água e não se dissolve)
    • Vantagem: impermeabilização
    • Desvantagem: agregados secos (aderência)
  • Sensíveis à temperatura (viscosidade)
    • Vantagem: facilidade de emprego
    • Desvantagem: comportamento sazonal
  • Insensíveis a variações higrométricas
  • Quimicamente inertes
  • Boa durabilidade
  • Relativamente baratos

 

4. Asfalto

O asfalto pode ser encontrado na natureza (cimento asfáltico natural – CAN), aflorando na superfície terrestre e que pela ação do sol e do vento são destilados naturalmente, ou ser produto do processo de destilação fracionada do petróleo (cimento asfáltico de petróleo – CAP).

 

5. Alcatrão

Alcatrão é uma substância betuminosa, espessa, escura e de forte odor, que se obtém da destilação destrutiva de carvão mineral (hulha), madeira, açúcar, constituindo um subproduto da fabricação de gás e coque metalúrgico.

Comparativamente ao asfalto, pode-se caracterizar o alcatrão por:

  • Maior sensibilidade à temperatura (mais moles quando quentes, mais duros quando resfriados);
  • Menor resistência às intempéries;
  • Melhor adesividade aos agregados e melhores características aglomerantes.

 

6. Piche

O nome “Piche” é uma designação genérica para os resíduos finais da destilação de alcatrões e outras substâncias como o petróleo e resinas.

Piche compõe misturas com apenas 11 a 17% de betume, com resíduos de argila, pedriscos e etc. É sólido à temperatura ambiente e funde de forma heterogênea, com muitos nódulos e grãos na massa fundida, apresentando qualidades muito inferiores às dos alcatrões.

 

7.Ensaios

a) Ensaio de Dureza (Penetração)

Avalia a consistência do asfalto (resistência dependente da temperatura de o asfalto fluir), através de uma medida de penetração em milímetros de agulha padronizada (100g) em recipiente padronizado (300cm²) após 5 segundos a 25°C (penetrômetro).

b) Ensaio Saybolt-Furol

Avalia a consistência do asfalto de maneira mais precisa, em várias temperaturas. O ensaio consiste na medida, em segundos, para o asfalto fluir em um determinado orifício (Furol) a uma determinada temperatura (177°C, 135°C, 60°C) e preencher um frasco de 60cm³ (Viscosímetro).

c) Ensaio de Ductilidade

A ductilidade é a propriedade relacionada à capacidade de deformação de um material sem fissuras. O ensaio, normatizado pela NBR 6293/01, consiste de um corpo de prova que é tracionado por um molde padronizado a 5cm/min, cujo alongamento busca-se determinar logo antes de seu rompimento. Este ensaio é realizado em um banho aquoso, com densidade próxima a do material a ser ensaiado.

d) Ensaio de Ponto de Amolecimento (Anel e Bola)

O ponto de amolecimento é a temperatura em que o material betuminoso se torna mole, sendo interessante que esse valor seja sempre elevado. Apesar de não ter ponto de fusão definido, o asfalto pode amolecer excessivamente.

O ensaio de determinação do ponto de amolecimento, conhecido como Método do Anel e Bola, consiste em determinar a temperatura precisa em que uma esfera metálica atravessa um anel metálico cheio com o material betuminoso até atingir o fundo do recipiente, enquanto o conjunto é aquecido.

e) Ensaio de Ponto de Fulgor

O ponto de fulgor é a temperatura na qual o material (asfalto) se inflama temporariamente quando em contato com uma pequena chama. Representa a temperatura crítica acima da qual devem ser tomados cuidados especiais durante o aquecimento e manipulação (sem perigo de fogo).

O ensaio consiste no aquecimento e exposição à chama da amostra, em um vaso aberto Cleveland, até quando os vapores provocarem o lampejo da chama.

f) Ensaio de Solubilidade

Segundo o DNIT, o ensaio de solubilidade determinada a porcentagem em massa de betume em mistura asfáltica (grau de pureza do asfalto ou teor de betume), utilizando o extrator Soxhlet, para controle tecnológico.

O ensaio consiste em dissolver uma amostra do asfalto com um solvente e filtrá-lo através de um cadinho perfurado que é montado no topo de um frasco ligado ao vácuo.

g) Ensaio de Durabilidade (Efeito do Calor e do Ar)

É o ensaio que procura prever o endurecimento de um ligante asfáltico durante a usinagem da mistura asfáltica. Este ensaio também é conhecido como aquecimento em película delgada – TFOT (Thin Film Oven Test), por ser utilizada no ensaio a chamada estufa de película delgada.

Durante o ensaio, ocorre a liberação dos voláteis, alterando a penetração do ligante asfáltico. Assim, é possível avaliar a variação de penetração, medindo-a antes e depois do ensaio.

 

8. Aplicações na Construção Civil

 

  • Pavimento asfáltico: pavimentos feitos com materiais betuminosos puros ou em misturas com agregados pétreos;

 

Imprimação: aplicação de camada de material asfáltico sobre a superfície de uma base concluída antes da execução de um revestimento qualquer. Tem como finalidade aumentar a coesão da superfície, impermeabilizar a base e promover condições de aderência entre base e revestimento;

 

  • Solo-asfalto: mistura de asfalto como solo natural com intuito de obter estabilização, não sendo apropriado para o tráfego de veículos;
  • Impermeabilização: proteção das construções contra a infiltração da água;
  • Feltro asfáltico: materiais largamente aplicados em impermeabilizações, constituídos de feltros ricos em algodão ou de papelão absorvente, embebidos com asfalto;

 

Emulsão asfáltica: constituída por cimento asfáltico, finamente dividido em gotículas quase que microscópicas, dispersas (emulsionadas) em meio aquoso (fase aquosa) contendo um agente emulsificante. Dentre suas vantagens, tem-se a possibilidade de ser utilizada a frio e de ser estável em estoque.

 

  • Mistura betuminosa: materiais betuminosos podem ser misturados entre si, sem provocar reação química apreciável a fim de melhorar as propriedades. Podem ser adicionados fillers diversos a fim de melhorar plasticidade, adesão, resistência, durabilidade, etc.

 

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