materiais betuminosos atual - ana maria, eduardo, filipe, isabela, rafael, rebeca, thomas, victor

A S F A L T O , A L C A T R Õ E S , Ó L E O S G R A X O S

MATERIAIS BETUMINOSOS

Ana Maria Rodrigues Eduardo Rodrigues Filipe Matias Isabela Caetano Rafael dos Santos Rebeca Bittencourt Thomas Nogueira Victor Rodrigues

BETUME

Definição

“Betume é uma 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” (ABNT NBR 7208)

- Pode tanto ocorrer na natureza como ser

obtido artificialmente, em processos de destilação do petróleo.

BETUME

Extração

Na natureza é extraído de depósitos de xisto betuminoso ou pirobetuminoso.

→No primeiro, o betume disseminado em seu meio é quase fluido, tendo fácil extração;

→Já no último, o betume é obtido através do aquecimento da rocha.

Jazida de xisto

BETUME

Curiosidades

•O Brasil possui um dos maiores volumes de xisto mundial.

•A exploração de xisto demanda grandes investimentos econômicos. Além disso é extremamente poluente e de pouco retorno

•Dentre os principais impactos ambientais gerados, podemos citar:

•Poluição hídrica;

•Emissão de gases poluentes na atmosfera durante o processamento;

•Risco de combustão espontânea dos resíduos.

http://www.wikienergia.pt/%7Eedp/index.php?title=Imagem:XistoBetuminosoCombustao.jpg

BETUME

• Breve Histórico

• Arca de Noé calafetada com betume;

• O betume era utilizado pelos egípcios nos

processos de mumificação e nas pirâmides;

• Romanos deram-lhe fins bélicos, como

combustível em lanças incendiárias, no que

foram imitados pelos árabes;

BETUME

• Características

• Força adesiva intensa;

• Repelência à água;

• Inteiramente solúvel no dissulfeto de Carbono;

• Normalmente em estado sólido, mas também podem se apresentar nos estados líquido e gasoso.


• Definição Os materiais betuminosos são composições de betumes com outras substâncias: argilas, areias, óleos, solventes, etc.

• Características

• Alta força adesiva

• Ponto de fusão baixo


Características

• Alta força adesiva

• Material aglomerante como o cimento ou cal, mas ao contrário não precisa de água para reação;

• Não ocorrem reações químicas, somente físicas;

• Calor – torna o betume plástico novamente.


Características • Ponto de fusão baixo

• Bastante sensível ao calor;

• Sólido à temp.<10ºC

• Viscoso até os 50ºC;

• Temperaturas abaixo de 0ºC –

quebradiços.

http://thumbs.dreamstime.com/z/superf%C3%ADcie-destru%C3%ADda-velha-do-betume-9642660.jpg


Propriedades

• Hidrofugante

• Material Inerte

• Plasticidade


Propriedades Hidrofugante

• Repele a água naturalmente;

• Totalmente impermeável.

Exemplo de material hidrofugante


Propriedades

Material Inerte

• Quimicamente é considerado um material inerte;

• Não reage com a maioria dos materiais de construção – Cimento, cal, madeira, ferro, cerâmica.


Propriedades

Plasticidade

• Possui alta plasticidade

• Capacidade de moldagem sob pequenas pressões;

Exemplo de material com alta plasticidade


Elementos Característicos

• Densidade

• Viscosidade

• Dureza

• Ductibilidade

• Ponto de amolecimento

• Ponto de fulgor e combustão



Densidade

• Relação massa e volume – varia entre 0,9 a 1,4;

• Serve para avaliação grosseira da pureza de uma amostra;

Equipamento usado para medir a densidade dos materiais betuminosos.



Viscosidade

• É a Resistência ao escoamento - Sólido Viscoso;

• Medida de Plasticidade – são plásticos ou fluidos;

• Perda de coesão e força atrativa com aumento de temperatura.

Equipamento usado para medir a viscosidade dinâmica dos materiais betuminosos.

http://image.made-in-china.com/2f0j00TKQEwaJnarqt/Bitumen-Dynamic-Viscosity-Tester-Vacuum-Decompression-Capillary-Methods-LS-0620A-.jpg



Dureza

• Resistência do material a qual ele se opõem ao risco de penetração;

• Os materiais betuminosos apresentam pouca dureza;

• Com o aumento da dureza, diminui-se a plasticidade.

Penetrômetro - Equipamento usado para determinar a penetração de amostras de materiais betuminosos.



Ductibilidade

• Capacidade do material ser esticado sem romper, ou seja, resistência à tração e flexibilidade;

• Exclusiva dos materiais sólidos e semi-sólidos;

• Baixa ductibilidade – rompe à tração.

Ductilômetro - Equipamento usado para determinar a resistência a tração de amostras de materiais betuminosos.


Elementos Característicos Ponto de amolecimento

• É a temperatura em que um material betuminoso torna-se mole.

• Ponto de amolecimento mais alto: permite melhores condições de uso do material (impermeabilizações e pavimentações).

• Utilizada maior quantidade de calor para trabalhar com esses materiais, o que pode causar acidentes.

Bola e Anel – Conjunto usado para determinar o ponto de amolecimento de amostras de materiais betuminosos.


Elementos Característicos Ponto de Fulgor e de Combustão

• Ponto de fulgor é a temperatura na qual os gases emanados de um material betuminoso fazem uma rápida explosão ao contato com uma chama-piloto.

• Ponto de combustão ou de incêndio é a temperatura na qual a amostra, após inflamar-se com a chama piloto, continua a queimar-se por no mínimo 5 segundos.

Equipamento usado para medir o ponto de fulgor de amostras de materiais betuminosos.


Ensaios Determinação do Teor de Cinzas

• Estabele a porcentagem de material

não orgânico presente; Método: • Calcinar a amostra em exame com um

jato de fogo, até que haja peso constante;

• Comparação do peso do resíduo adquirido (cinza) correspondente a compostos minerais, não–orgânicos, com o peso inicial da amostra. Essa comparação dá o teor de cinzas.

Material sendo calcinado e posteriormente a quantidade de cinza adquirida.


Ensaios Determinação do Teor de Água

• Mede a quantidade de água infiltrada

em um material betuminoso.

Método: • A água é separada do conjunto por

meio do método da destilação, conforme esquema ao lado:


Ensaios Determinação do Betume Total

• Determina qual a quantidade real de

betume puro existente em um material betuminoso.

Método:

• Como o betume é um material inteiramente solúvel no dissulfeto de carbono, faz-se a dissolução, considerando impureza todo o material que não se dissolver. Dissulfeto de Carbono

CS2


• Classificações segundo a origem

• Obtidos em estado natural

• Existentes em grandes depósitos;

• Minerais da ordem de 35 a 40%;

• Gilsonite - natural asfalto duro.

http://portuguese.alibaba.com/product-gs-img/gilsonite-natural-hard-asphalt-704308459.html


• Classificações segundo a origem

• Os obtidos por diferentes processos químicos ou físicos

Asfalto - mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo obtido de forma natural (asfalto natural – NA) ou por destilação de petróleo (asfalto de petróleo – AP ).

Alcatrão - obtido por processo de destilação destrutiva de matéria orgânica (carvão, linhito, xisto, madeira, etc.)

ASFALTOS

Definição e Características

• Constituído por mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo de forma natural ou por destilação;

• Principal componente é o betume, podendo conter oxigênio, nitrogênio e enxofre, em pequena proporção;

• Material cimentício de cor marrom escuro a preto;

• Termoviscoplástico;

• Impermeável à água;

• Pouco reativo.

Algumas variações de cor do asfalto

Marrom

Cinza

Preto

ASFALTOS

Origem dos Asfaltos

• Rochas Asfálticas – sedimentares ou calcáreas com 10 a 30% de betume impregnado;

• Asfaltos naturais – Extraídos de lagos e depósitos – mais consistentes;

• Asfaltos de petróleo – Oriundos da destilação do mesmo

Lago Pitch Lake, considerado o maior depósito de asfalto liquido do mundo

ASFALTOS

• Asfalto Natural (AN)

• Ocorre quando o petróleo surge na superfície da terra e sofre uma espécie de destilação natural pela ação do vento e do sol, que retiram os gases e óleos leves, deixando um resíduo muito duro que é o asfalto natural.

Ilha de Trindade - Caribe

ASFALTOS

• Asfalto de Petróleo (AP)

• Obtido como resíduo da destilação do petróleo

• Bem mais abundante e barato

MATERIAIS ASFÁLTICOS

• Tipos de materiais asfálticos: • emulsões asfálticas;

• asfaltos diluídos;

• asfaltos oxidados ou soprados de uso industrial – piches;

• asfaltos modificados por polímero ou por borracha; • agentes rejuvenescedores.


• Emulsões asfálticas

EMULSÃO TEMPO DESIGNAÇÃO De quebra rápida 40 min RR ou RS

(rapid setting) De quebra média 2 h RM ou MS

(medium setting) De quebra lenta 4h RL ou SS

(slow setting)


• Emulsões asfálticas • Utilizadas em serviço de pavimentação viária

• Facilidade e flexibilidade de aplicação

• Baixo custo de transporte e estocagem

• Elevada adesividade

As emulsões asfálticas podem ser um complemento ou uma

alternativa ao asfalto.

Devido a esses fatores


• Asfalto diluído • Utilizados como imprimação (primer-coat) de

bases granulares de pavimentos para proporcionar coesão e impermeabilidade na superfície dessas bases, sobre as quais é feito um revestimento.

DILUENTES A.D. DESIGNAÇÃO Gasolina Cura rápida Asfalto diluído rápido

Querosene Cura média Asfalto diluído médio Óleo Diesel Cura lenta Asfalto diluído lento

• Asfalto oxidado Utilização: • Serviços de impermeabilização,

• Em pisos - como elemento impermeabilizante e isolante contra umidade

• Em componentes de isolamento

• Degraus • Como componente de adesivos

impermeabilizantes • Em telhados e coberturas,

• Elementos de isolamento,

• Selagem de juntas e painéis laminados para

forro.



• Asfalto oxidado Além dessas aplicações, são empregados, ainda:

• Na fabricação de blocos para isolamento acústico, • Como material de decoração, • Blocos para construção civil, • Camada isolante em paredes e muros • Como componente de produtos para preenchimento de juntas.

Esta telha shingle, utiliza asfalto oxidado


• Asfalto modificado Benefícios:

• Melhor desempenho à fadiga;

• Maior resistência a deformação permanente e a trincas térmicas.

Polímeros disponíveis:

• SBS (estireno-butadieno-estireno) ;

• SBR (borracha de butadieno estireno);

• EVA (etileno-acetato de vinila);

• Borracha moída de pneus.


• Agentes rejuvenescedores Utilização:

• Na recuperação de asfaltos envelhecidos, principalmente em serviços de reciclagem de revestimentos asfálticos, em que são misturados ao material asfáltico fresado, recuperando parte das propriedades do asfalto original.

ALCATRÕES

Definição • Alcatrão Bruto – Material betuminoso que resulta da condensação

de matérias gasosas produzidas na destilação seca (sem acesso de ar) de algumas substâncias orgânicas, principalmente o carvão.

Características

• Também constituídos por betumes;

• Consistência líquida à temperatura ambiente;

• Odor parecido com creolina;

• Fusão gradual com aumento de temperatura.

ALCATRÕES

Carvão • O carvão fóssil pode se

apresentar de diferentes formas: • Turfa Formação mais recente,

higroscópico e poroso; cor marrom ou negra.

• Linhito Formação intermediária; • Hulha Formação mais antiga;

apresenta-se em massas pretas compactas, muito duras e mais difícil de acender, porém com maior poder calorífico;

• Antracito Formação antiga; maior teor de carvão e menor volatilidade em relação à hulha.

ALCATRÕES

ALCATRÕES

Origem

Processos de obtenção

(destrutivos)

Aplicação de calor sem acesso

de ar Fornos de coqueria

Alcatrão bruto – subproduto do

processo siderúrgico

Combustão parcial do carvão com acesso de ar

e vapor

ALCATRÕES

• O Alcatrão de Hulha

• É o principal alcatrão • Originário da Coqueria, no processo de

coqueificação do carvão,

• Coqueificação: processo onde as partes voláteis do carvão são separadas durante o aquecimento formando gases. Esse gás contém uma certa quantidade de alcatrão, arrastado ou em forma de vapor, que é decantado e forma o Alcatrão de Hulha.

• Por seus voláteis se desprenderem a temperaturas muito baixas, o alcatrão bruto passa por processos de transformação para ser usado diretamente na fabricação dos materiais de construção.

ALCATRÕES

• O Alcatrão de Hulha

Após o tratamento resultam: • Óleos leves; • Óleos médios; • Óleio pesados; • Alcatrão de destilação; • Piche.

Produto feito com alcatrão de hulha

ALCATRÕES

• Produtos Resultantes do Tratamento • Alcatrão de Destilação

É o alcatrão que usamos.

• Óleos Os óleos obtidos na purificação do alcatrão

bruto são usados para diluir o alcatrão de destilação obtendo diferentes viscosidades.

• Piche

Costuma-se moê-lo e misturá-lo com os óleos antracênicos e com o alcatrão de destilação simples, para se obter o alcatrão composto que é de maior qualidade.

ALCATRÕES

• Alcatrão de Destilação • Substâncias semi-sólidas muito viscosas;

• NBR 7208/90 autoriza para pavimentação apenas os alcatrões

destilados da hulha;

• Tem preferência na impermeabilização.

ALCATRÕES

• Piche • Depois de destilado o alcatão bruto, resulta o piche.

• Também pode ser obtido dos asfaltos impróprios para refino.

• São misturas de apenas 11 a 17% de betume, com muita argila, pedrisco, etc. Por essa razão, apresentam qualidades bastante inferiores às dos alcatrões. • O piche é sólido à temperatura ordinária e quando funde, o faz desuniformemente, deixando muitos nódulos ou grãos no seu seio.

ALCATRÕES

• Breu

• Os piches podem ser mais refinados, perdendo quase todo o betume, resultando no breu;

• Sólido à temperatura ordinária;

• Possui maior dureza que o piche.

ALCATRÕES ASFALTOS

• Características em relação ao asfalto

- Mais fluido e mais plástico; - Tem maior poder aglomerante; - Maior sensibilidade à temperatura, o que torna sua aplicação mais fácil,

porém seu uso fica comprometido (usado apenas como coadjuvante nas pavimentações e impermeabilizações asfálticas);

- Mais resistentes às intempéries, com envelhecimento mais demorado.

APLICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

• Materiais betuminosos em pavimentação O maior consumo de materiais betuminosos entre os serviços de

construção civil está na pavimentação.

• A estrada deve apresentar certas características:

• Estabilidade;

• Resistência aos pesos e impactos dos veículos;

• Regularidade superficial.


• Materiais betuminosos em pavimentação • O pavimento deve ser feito de material com tal rigidez que a

carga se distribua por uma grande área da placa antes de se transmitir ao solo.

• O pavimento asfáltico é do tipo flexível, ou seja, o

dimensionamento é determinado pela resistência do próprio pavimento apenas.


• Processo de pavimentação Macadame Camadas sucessivas de agregados cada vez menores à medida

que se aproxima da superfície. Ao final, cobre-se tudo com um aglutinante adequado.


• Pavimentos Asfálticos • Feitos com materiais betuminosos puros ou em mistura com

agregados pétreos.

• Geralmente são mais econômicos

que os de concreto e melhores que os de terra.

• São flexíveis, adaptando-se a

eventuais recalques do leito. • São fáceis de executar e reparar.


• Pavimentos Asfálticos

• O asfalto age como aglomerante, que serve para aglutinar a areia e brita, além de impermeabilizar.

• A areia e a brita são os agregados que dão a resistência mecânica. • O tipo mais comum, resistente e durável de pavimento betuminoso é

o macadame betuminoso ou asfáltico.


• Pavimentos Asfálticos • Existem também outros processos:

• areia-asfalto; • solo-asfalto; • lençol asfáltico; • capas asfálticas. E tratamentos especiais, como a aplicação de lama asfáltica.


• Pavimentos Asfálticos Tipos de aplicação fundamentais das pavimentações asfálticas:

• Por Penetração (road mix)

• Por Mistura (plant-mix)


• Pavimentos Asfálticos • Penetração: São comumente chamados de macadame. O agregado e os materiais betuminosos são colocados separados na estrada e depois são comprimidos para se obter a mistura. • Mistura: Os materiais já são espalhados na estrada misturados. Obtém-se mais uniformidade. Acompanham com mais exatidão os testes prévios de laboratório. A mistura pode ser feita no local de aplicação ou em centrais de asfalto.


• Imprimações

• Fina camada feita com asfaltos diluídos ou emulsões aplicados diretamente sobre o solo.

• “Capa Ligante” é a imprimação aplicada sobre pavimentações velhas, sejam asfálticas ou de pedra, reparos.

• Dá aderência entre a pavimentação e o solo, para aglutinar os grãos de solo superficial e para impermeabilizar inferiormente a pavimentação.


• Concreto Asfáltico

• É a mistura de agregado graúdo, agregado miúdo, filler e material asfáltico.

• É o melhor tipo de pavimento asfáltico, dando excepcional durabilidade, estabilidade e resistência ao tráfego pesado.

• Para que o concreto asfáltico seja considerado bom para um determinado emprego, ele deve apresentar:

• Estabilidade; • Trabalhabilidade; • Durabilidade; • Flexibilidade.


• Dosagem do Concreto Asfaltico

• 1ª etapa: Estabelecimento da composição granulométrica ideal;

• 2ª etapa: Determinação da dosagem dos agregados disponíveis de modo a atender o melhor possível a curva escolhida;

• 3ª etapa: Preparação dos corpos-de-prova;

Imagem: http://www.ofitexto.com.br/files/_product/637/637183/Degustacao.pdf


• Dosagem do Concreto Asfáltico

• 4ª etapa: Cálculo da densidade da mistura suposta sem vazios(D), de cada corpo-de-prova;

• 5ª etapa: Determinação da densidade aparente (d) de cada corpo-de-prova;

• 6ª etapa: Cálculo da porcentagem de vazios (N) de cada corpo-de-prova;

• 7ª etapa: Rompimento dos corpos-de-prova;

• 8ª etapa: Escolha da composição ideal.

Imagem: http://www.ofitexto.com.br/files/_product/637/637183/Degustacao.pdf


• Areia-Asfalto e Solo-Asfalto

São tipos de pavimentação mais econômicos.

• Trata-se da mistura de asfalto com: Areia (sem predegulho) - Areia-asfalto

Solo Natural - Solo-asfalto

• Também é usado asfalto diluído ou emulsão asfáltica.


• Capeamento

• É uma última camada, aplicada sobre a base, destinada a dar suavidade de rolamento e impermeabilizar o pavimento pela superfície superior.

• Ideal para obras novas e é também excelente como rejuvenescedor de baixo custo para estradas com asfalto já envelhecido ou deteriorado pelo tráfego.

Imagem: http://www.proasfalto.com.br/pdf/Asfalto_Capitulo_07_Mar2010.pdf


• Usinas de Asfalto:


Impermeabilização:

• É a proteção das construções contra a

infiltração da água. • Serviços geralmente são delicados,

exigindo o máximo cuidado porque são fáceis de levar a insucessos.

• Indispensáveis e importantíssimos, tanto para a aparência como para a proteção das construções.


Tipos de Infiltração

A água pode se infiltrar numa construção de diversas maneiras:

• Infiltração por pressão. • Infiltração é a causada pelas forças de

capilaridade.

Exemplo: paredes de alvenaria em contato com o solo úmido sem uma camada impermeabilizadora.


Tipos de Infiltração

Infiltração por percolação • Os grãos superficiais da parede, em

contato com a água, se molham e vão transmitindo essa umidade para os grãos mais internos;

• É o responsável maior pelas infiltrações em terraços.

Infiltração por capilaridade

• Penetração através dos poros dos materiais


Impermeabilização

• Impermeabilização espessa: obtida pelo próprio concreto ou argamassa;

• Impermeabilização por membrana: feita com películas relativamente finas de algum material impermeável em estado

elástico. Adequada para: capilaridade e percolação;

• Calafetagem: é a vedação de furos e frestas, tais como as juntas de dilatação. Massas betuminosas, poliméricas, chapas metálicas e chapas pré-fabricadas de borracha.


Impermeabilização - Asfalto

• O asfalto só é impermeável a partir de certa espessura.

• Deve ser aplicado do lado que recebe a pressão da água.

• Devem subir nas paredes formando rodapés.

• Não devem ser aplicadas em uma só demão.


Impermeabilização - Asfalto


Impermeabilização - Feltros asfálticos • Materiais de larga aplicação em impermeabilizações.

• Constituidos de feltros ricos em algodão ou de papelão bastante absorvente, embebidos com asfalto.

• São classificados pelas Normas em feltro tipo 250/15 (para impermeabilizações comuns ) e tipo 500/30 (casos que necessitam de grande resistência).

MISTURAS BETUMINOSAS

• Importante:

• Todos os materiais citados anteriormente podem ser misturados entre si sem provocar reação química apreciável.

• Aproveita-se isso para acentuar determinadas propriedades de um material puro.

•Esses materiais também podem ser misturados com fíleres diversos ( de calcário, granito, carvão, cinzas volantes, cimento-amianto, fibras de vidro, plásticos, negro de fumo etc.)

• Essa medida permite a formação das mais diversas pastas ou mastiques, com mudanças na plasticidades, poder ligante e resistência.

BIBLIOGRAFIA

Texto • http://www.brasilescola.com/geografia/xisto-betuminoso.htm

• Materiais de Construção. Bauer, L. A. Falcão, vol. 2, LTC

• http://www.transportes.ufba.br/Arquivos/ENG216/CAP6.pdf

• www.rpu.org.br

• www.proasfalto.com.br/pdf/Asfalto_Capitulo_07_Mar2010.pdf

BIBLIOGRAFIA

Figuras

• http://pt.made-in-china.com/co_lumsail/product_Bitumen-Dynamic-Viscosity-Tester-Vacuum-

Decompression-Capillary-Methods-LS-0620A-_esngeinsg.html

• http://br.mt.com/br/pt/home/supportive_content/specific_overviews/eN1203_bitumen.html

• http://portuguese.alibaba.com/product-free/bitumen-penetration-grade-133997429.html

• http://www.perta.pt/produtos/penetrometro/#!prettyPhoto

• http://www.solocap.com.br/detalhe.asp?idcod=DUCTIL%D4METRO

• http://pt.dreamstime.com/foto-de-stock-superfície-destruída-velha-do-betume-image9642660

• http://www.wikienergia.pt/~edp/index.php?title=Xisto_betuminoso

• http://portuguese.alibaba.com/product-gs/gilsonite-natural-hard-asphalt-704308459.html

• http://www.tecnilab.pt/content/default.asp?idCat=Betuminosos_prod&idCatM=PRODUTOS

• http://www.maosaobra.org.br/fasciculos/fasciculo-introducao/problemas-frequentes-de-

construcao/umidade-infiltracao-e-mofo/

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