Unidade Acadêmica de Ciências e Tecnologia Ambiental

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Universidade Federal de Campina Grande[pic 2]

Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar

Unidade Acadêmica de Ciências e Tecnologia Ambiental

MATERIAIS BETUMINOSOS

                        

Discentes: Maria Beatriz

                        Mariana Dominique

     Docente: Suelen Figueiredo[pic 3]

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Pombal – PB

Fevereiro, 2016

Materiais Betuminosos

Entre os materiais de grande emprego na construção estão os chamados materiais betuminosos, que são materiais compostos essencialmente de betume. De acordo com a definição ABNT NBR 7208, betume é uma mistura formada por compostos químicos (hidrocarbonetos) de consistência sólida, líquida ou gasosa, de origem natural ou artificial (resíduo da destilação do petróleo), completamente solúvel em dissulfeto de carbono (CS2), frequentemente acompanhado de seus derivados não metálicos.

O Betume é um dos mais antigos e versáteis materiais de construção utilizados pelo homem. As primeiras utilizações do betume foram a cerca de 3000 a.C., como ligante para colar pedras preciosas, pérolas e conchas em estátuas. Além do uso em aplicações delicadas, o betume também esteve presente em diversos momentos da história da humanidade, como na construção da Arca de Noé, por exemplo, que foi impermeabilizada com betume. Na Torre de Babel os tijolos foram assentados com argamassa betuminosa. Todas as civilizações posteriores usaram os betumes: egípcios (principalmente na preservação de múmias), gregos, romanos (impermeabilização de piscinas e pavimentação de pisos) etc. Na Ásia menor, onde o petróleo (e seus derivados) é abundante, os materiais betuminosos foram utilizados como material cimentante em alvenaria, antes mesmo da cal ou outros aglomerantes e na impermeabilização de pisos sagrados. Para tanto, a história da utilização do betume em construção de vias, reporta-se aos anos 2.600 – 2.400 a.C, quando foram construídas as Pirâmides do Egito. Em meados de 1802, ocorreu na França, as primeiras pavimentações com asfaltos naturais. Já os asfaltos processados, provenientes do petróleo, tiveram sua produção e utilização iniciadas no começo século XX.

Todas essas construções tinham suas tecnologias baseadas na utilização de um material com um poder aglutinante, característica hoje conhecida dos materiais betuminosos. O betume prova sua resistência às intempéries, sendo assim um material valioso.

Mais de cem aplicações do material betuminoso são listadas no Manual de Asfalto (Asphalt Institute, 1989), desde a agricultura até a indústria. Atualmente, os materiais betuminosos são bastante utilizados na engenharia, com uso em impermeabilização, pavimentação rodoviária, pintura industrial para proteção e isolamento elétrico, por exemplo. O asfalto, os alcatrões, os óleos graxos, entre outros, todos compostos basicamente de betume, são alguns dos exemplos desses materiais.

Atualmente a principal fonte de materiais betuminosos é o refino de petróleos, porém na antiguidade foram utilizados de forma natural a partir de depósitos superficiais, tendo origem pela ascensão de petróleo à superfície pela ação de forças geológicas, formando lagos onde o material endureceu por exposição ao meio ambiente.

Os materiais betuminosos são composições de betumes com outras substancias como: argilas, areais, óleos, solventes etc. Como características básicas, apresentam:

• Alta força adesiva que diferente do cimento ou cal dispensa o uso de água;
• Ocorrência apenas de reações físicas;
• Na presença do calor, o betume torna-se plástico novamente;
• Bastante sensível ao calor;
• São materiais termoplásticos, isto é, amolecem quando aquecidos, sendo então moldados e resfriados sem perda das propriedades, podendo passar novamente pelo mesmo processo. Além disso, não possuem ponto de fusão (temperatura de perda da estrutura cristalina) definido, amolecendo em temperaturas variadas. No caso dos materiais termofixos, ao contrário, a moldagem ocorre por reação química irreversível, tornando-o duro e quebradiço, não permitindo ser novamente moldado;
• Repelem-se a água, ou seja, são materiais hidrófugos;
•  São inócuos ou inertes, isto é, não reagem quimicamente com os agregados minerais que são utilizados como material de enchimento;
• Devido ao fato de serem termoplásticos e inertes, estes, possibilitam a reciclagem;
•  Possui durabilidade variável influenciado principalmente pela radiação solar;
• Pode-se apresentar no estado sólido, liquido ou pastosos.

É de fundamental importância o conhecimento das propriedades básicas dos materiais betuminosos, para se ter um melhor entendimento a respeito do comportamento desses materiais. Abaixo encontram-se as propriedades, determinadas pela normalização brasileira:

• Dureza: Está relacionada com a capacidade de deformação do material, representada (NBR 6576) pelo índice de penetração (em décimos de mm ou cm) de uma agulha padrão de diâmetro de 1mm a 1,2mm, aplicada durante 5 segundos sobre uma amostra padronizada a 25ºC.Um material muito duro pode trincar sob baixas temperaturas, devido à sua provável pouca ductilidade e, caso apresente baixa dureza, poderá escorrer em altas temperaturas;
• Ponto de amolecimento: Refere-se à temperatura de referência para a aplicação do material, a partir da qual o material se torna mole. Em geral, quanto mais alto o ponto de amolecimento, melhores as condições de uso do material, uma vez que não amolecerá em dias quentes, sendo necessário, por outro lado, maior calor para os trabalhos de aplicação (maior risco de explosão). Está diretamente relacionado com a dureza. A determinação (NBR 6560) é realizada a partir da fundição e moldagem do material em anel vazado padronizado, sobre o qual é assentada uma bola de aço também padronizada, sendo o conjunto aquecido de modo que a bola desça de nível gradativamente até que, a uma dada temperatura (ponto de amolecimento), atinja uma placa de referência;
• Viscosidade: Trata-se da resistência oposta por um fluido à deformação sob a ação de uma força. O ensaio brasileiro normalizado (NBR 5847) é o de viscosidade absoluta, com base no tempo de escoamento do material em vasos especiais calibrados com óleos de referência a uma dada temperatura;
• Ductilidade: É a capacidade do material se deformar sem romper ou apresentar fissuras. É de fundamental importância para a escolha do material a ser utilizado na impermeabilização, uma vez que avalia a plasticidade do material, necessária quando a base está sujeita a dilatações volumétricas diferenciadas (concreto, madeira, metal). A avaliação é realizada (NBR 6293) por meio da medida da extensão da amostra padrão (em formato de “gravata borboleta” sob tração controlada);
• Massa específica: Refere-se à densidade do material, de grande importância para avaliação da uniformidade e do teor de impurezas, podendo ser determinada a partir do processo de balanças hidrostáticas;
• Ponto de fulgor: Representa a temperatura na qual os gases desprendidos do material se inflamam (rápida explosão), mesmo que temporariamente, acima da qual se encontra o ponto de combustão (ou ponto de incêndio, em cuja temperatura a amostra continua a queimar por, no mínimo, 5 segundos). Estão relacionados com a segurança do aplicador, de modo que a temperatura de aplicação deve-se situar, pelo menos, 20ºC abaixo do ponto de fulgor. A determinação (NBR 13341) é efetuada pelo método de Cleveland, no qual ocorre uma passagem de chama sobre amostra padrão até a ocorrência de lampejos inflamados;
• Betume total: Muito utilizada para betuminosos utilizados em pavimentação, na qual se avalia a solubilidade do material em bissulfeto ou tetracloreto de carbono.

Os betumes são classificados em duas categorias: Asfalto e Alcatrão.

1. Asfalto: mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo obtido de forma natural (asfalto natural – NA) ou por destilação de petróleo (asfalto de petróleo – AP). São constituídos por betumes, apresentam consistência sólida ou semi-sólida à temperatura ambiente, tem a coloração pardo-escura ou preta, odor de óleo queimado e fusão gradual com o aumento da temperatura.

• Asfalto natural: ocorrem em depressões da crosta terrestre, constituindo lagos de asfalto. Possuem 60 a 80% de betume;
• Asfalto de petróleo: é o mais empregado e produzido na construção civil, sendo isento de impurezas. Pode ser encontrado e produzido nos estados sólidos, semi-sólidos e líquido.

1. Alcatrão: Substância betuminosa, espessa, escura e de forte odor, que se obtém da destilação destrutiva de carvão, madeira, açúcar, constituindo um subproduto da fabricação de gás e coque metalúrgico.

As diferenças entre o alcatrão e o asfalto, é uma maior adesividade aos agregados, menor susceptibilidade, menor estabilidade e um envelhecimento mais rápido.

Na construção civil, os materiais betuminosos são utilizados na pavimentação, de uma forma que as estradas apresentem: estabilidade, resistência aos pesos e impactos dos veículos, regularidade superficial, segurança e ser compacta e lisa. Algumas de suas aplicações são:

• 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, fáceis de executar e reparar. O asfalto age como aglomerante, que serve para aglutinar a areia e a brita, além de impermeabilizar;
• Pavimento asfáltico macadame: o agregado e os materiais betuminosos são colocados separados na estrada e depois são comprimidos para se obter a mistura;
• Imprimações: fina camada feita com asfaltos diluídos ou emulsões aplicadas diretamente sobre o solo. Da 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, miúdo e material asfáltico. É o melhor tipo de material asfáltico, dando uma ótima durabilidade, estabilidade e resistência ao tráfego pesado;
• Areia-asfalto e Solo-asfalto: são os tipos mais econômicos de pavimentação. Trata-se da mistura de asfalto com: areia – sem pedregulho – (areia-asfalto) e de solo natural (solo-asfalto).
• 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, como também, um excelente rejuvenescedor de baixo custo para estradas com asfalto já envelhecido ou deteriorado pelo tráfego;
• Impermeabilização: proteção das construções contra as infiltrações da água. É um serviço delicado, que exige muito cuidado na aplicação. São indispensáveis e importantíssimos, tanto para a aparência, quanto para a proteção das construções.
• Misturas betuminosas: Os materiais betuminosos podem ser misturados entre si, sem provocar reação química apreciável a fim de melhorar as propriedades. Podem ser adicionados fileres diversos a fim de melhorar plasticidade, adesão, resistência, durabilidade etc;

Atualmente encontra-se no mercado novos produtos que são os asfaltos modificados com polímeros – são adicionados polímeros com o intuito de aumentar a homogeneidade, durabilidade e o comportamento elástico – e os asfaltos modificados com fibras – que tem como finalidade aumentar a resistência mecânica do pavimento.