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2 AsfaltoInformações Técnicas (versão 1.1)

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A Assistência Técnica Petrobras tem por objetivo prestar suporte técnico aos clientes, com foco na

adequação ao uso e corretos manuseio, condiciona-mento e armazenagem dos produtos comercializa-dos pela Companhia.

O Programa conta com polos de atendimento por todo o Brasil onde gestores locais, estão preparados para atender às demandas dos clientes.

Adicionalmente, o atendimento é reforçado pela divulgação de informações técnicas a respeito dos produtos da Petrobras tanto em nível local como ins-titucional.

A publicação de manuais técnicos integra essa iniciativa.


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1. Definição ................................................................................................................ 4

2. Tipos e utilização ................................................................................................. 4

3. Requisitos de qualidade ................................................................................... 4

4. Especificação ......................................................................................................... 5

5. Produção ................................................................................................................ 8

6. Referências bibliográficas ................................................................................. 8

Versão 1.1Elaborada em: 21/08/2015

Este material é sujeito a atualizações sem aviso prévio. A última versão está disponível no endereço: http://www.petrobras.com.br/minisite/assistenciatecnica/


Asfalto

1. DEFINIÇÃO

O asfalto é um derivado de petróleo de elevada visco-sidade, com propriedades impermeabilizantes e adesivas, não voláteis, de cor preta ou marrom. São constituídos basi-camente por asfaltenos, resinas e hidrocarbonetos de natu-reza aromática, solúveis em tricloroetileno e obtidos por re-finação de petróleo, podendo, também, serem encontrados na natureza como depósito natural (gilsonita) ou associados à matéria mineral (asfalto de Trinidad).

O termo asfalto é, também, utilizado popularmente para denominar o conjunto de materiais aplicados na pavimen-tação, ou seja, a mistura constituída por um ligante asfáltico para pavimentação (cimento asfáltico de petróleo, asfaltos diluídos, asfalto modificado ou emulsões asfálticas) com agregados compostos por material mineral.

2. TIPOS E UTILIZAÇÃO

Os asfaltos têm aplicações diversas, e considerando a sua principal aplicação como base de pavimentação, são subdi-vididos nos seguintes tipos:

• cimentos asfálticos de petróleo – CAP: materiais muito viscosos, semissólidos ou sólidos à temperatura ambiente, que apresentam comportamento termoplástico, tornando--se líquidos quando aquecidos e retornando ao seu estado original após resfriamento. A consistência do CAP depende da quantidade de fração oleosa remanescente, sendo esse um critério utilizado para sua classificação, traduzida pela viscosidade ou penetração;

• asfaltos diluídos: misturas de CAPs com solventes, obten-do-se segundo o solvente utilizado, asfaltos de cura rápida (CR) usando-se nafta, de cura média (CM) usando-se querosene, de cura lenta (CL) usando-se gasóleo. Essas misturas são realizadas para aumentar a fluidez do CAP. Os solventes, por serem voláteis, evaporam após a aplicação, deixando o cimento asfáltico rígido;

• emulsões asfálticas: que se constituem em pequenas par-

tículas ou glóbulos de CAP, suspensos em água contendo um agente emulsificante. Quando tais emulsões são aplicadas, as partículas de CAP depositam-se sobre as britas do leito rodoviário (agregado mineral), causando a ruptura da emulsão, separando--se da água, resultando em uma camada de cimento asfáltico rígido. As emulsões asfálticas são classificadas como de ruptura rápida (RR), de ruptura média (RM) e de ruptura lenta (RL).

• asfaltos modificados: modificações realizadas em ci-mentos asfálticos de petróleo pela adição de asfaltos natu-rais como gilsonita (EUA), asfaltita (Argentina) e asfalto de Trinidad. Também podem ser adicionados cal, cimento, síli-ca, fibras (fibra de vidro, asbestos, fibras de celulose e fibras poliméricas), enxofre elementar ou polímeros (SBR, SBS, EVA) para ampliar a resistência do produto;

A Petrobras comercializa somente o cimento asfáltico de petróleo (CAP) e o Asfalto Diluído de Petróleo - ADP, sendo os demais tipos mencionados nesse item, produzidos e co-mercializados pelos demais agentes do mercado.

3. REQUISITOS DE QUALIDADE

Os asfaltos devem apresentar os seguintes requisitos de qualidade para atender às necessidades de utilização em pa-vimentações:

• consistência e dureza: caracteriza o tipo de asfalto, que permite avaliar sua manipulação e método de aplicação em uma determinada pavimentação. O método de ensaio de penetração determina a consistência ou dureza de um ci-mento asfáltico, pela medida de penetração vertical de uma agulha padrão em uma amostra do material em condições

definidas de temperatura, carga e tempo. Esse ensaio, em conjunto com o método de ensaio de ponto de amoleci-mento, é utilizado para determinar a suscetibilidade térmica dos asfaltos betuminosos às mudanças de consistência com a temperatura;

• ductibilidade: capacidade do material asfáltico alongar-se sem romper, quando tracionado por cargas em altas velocidades. Nos casos em que o leito rodoviário é su-jeito a vibrações e a grandes mudanças de temperatura, é

FIGURA I - PAVIMENTO

Revestimento = cimento asfáltico de petróleoBase = Agregados 1Sub-leito = Agregados 2

REVESTIMENTO

BASE

SUB-LEITO

FLEXÃO(Enquanto dura a carga)

Q

Q


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importante que se utilizem asfaltos com elevada ductilida-de na faixa de temperatura ambiente da região em que é aplicado. A ductibilidade de um material asfáltico é medida pela distância, em centímetros, no qual esse material pode ter suas extremidades alongadas com velocidade e tempe-ratura definidas, sem sofrer ruptura.

• termoplasticidade e viscoelasticidade: possibi-lita o manuseio a quente, na aplicação em pavimentos, e o retorno, por resfriamento, às propriedades viscoelásticas necessárias à sua utilização. O asfalto deve combinar duas características distintas: elasticidade, conferida pelas resi-nas e hidrocarbonetos aromáticos que permite a aplicação de cargas rápidas (tráfego rápido) e a característica de vis-cosidade, conferida pelos asfaltenos, que permite a aplica-ção de cargas por longos períodos. A ductibilidade, o teor de betume, definido como a porcentagem de material livre de água que é solúvel em tricloroetileno, e a viscosidade são as propriedades utilizadas para avaliar esse requisito;

• suscetibilidade térmica: capacidade de suportar variações de temperatura sem perder a consistência e a duc-tibilidade. Na pavimentação de estradas é importante que se conheçam as condições de temperatura em que o cimento asfáltico irá amolecer e fluir, com a finalidade de evitar o sur-gimento de fissuras devido a alta consistência em tempera-turas baixas, durante o inverno, e a deformação permanente, devido baixa consistência em temperatura alta, durante o verão. Utiliza-se para esse requisito de qualidade, um índice fornecido por uma equação que contempla os ensaios de penetração e de ponto de amolecimento.

• durabilidade: avaliada pelo método de ensaio de efeito do calor e do ar, no qual se determinam a perda de penetração, da ductibilidade, da massa e do aumento no ponto de amolecimento que ocorrem no asfalto, quando um filme fino e rotativo é submetido a condições oxidan-tes, representadas por elevadas temperaturas sob uma cor-rente de ar.

4. ESPECIFICAÇÃO

A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Bio-combustíveis (ANP) é responsável pela regulamentação dos produtos e a última especificação do cimento asfálti-

co de petróleo e do asfalto diluído, até a data da presente publicação desse manual, encontra-se apresentada na(s) Tabela(s) em anexo.

TABELA I - ESPECIFICAÇÕES DOS CIMENTOS ASFÁLTICOS DE PETRÓLEO (CAP) CLASSIFICAÇÃO POR PENETRAÇÃO

Cimentos asfálticos de petróleo: As especificações dos Cimentos Asfálticos de Petróleo constam da Resolução ANP nº 19, de 11.7.2005.

CARACTERÍSTICAS UNIDADESLIMITES MÉTODO

CAP 30 45 CAP 50 70 CAP 85 100 CAP 150 200 ABNT ASTMPenetração (100 g, 5s, 25ºC) 0,1mm 30 45 50 70 85 100 150 200 NBR 6576 D 5Ponto de amolecimento, mín ºC 52 46 43 37 NBR 6560 D 36Viscosidade SayboltFurol s NBR 14950 E 102 a 135 ºC, mín 192 141 110 80 a 150 ºC, mín 90 50 43 36a 177 ºC 40 150 30 150 15 60 15 60OUViscosidade Brookfield cP NBR 15184 D 4402 a 135ºC, SP 374 274 214 15521, 20 rpm, mín a 150 ºC, SP 203 112 97 8121, mín. a 177 ºC, SP 21 76 285 57 285 28 114 28 114Índice de susceptibilidade térmica (1) (1,5) a (+0,7) (1,5) a (+0,7) (1,5) a (+0,7) (1,5) a (+0,7)

Ponto de fulgor mín ºC 235 235 235 235 NBR 11341 D 92Solubilidade em tricloroetileno, mín % massa 99,5 99,5 99,5 99,5 NBR 14855 D 2042

Ductilidade a 25º C, mín cm 60 60 100 100 NBR 6293 D 113Efeito do calor e do ar (RTFOT) a 163 ºC, 85 min D 2872

Variação em massa, máx (2) % massa 0,5 0,5 0,5 0,5Ductilidade a 25º C, mín cm 10 20 50 50 NBR 6293 D 113Aumento do ponto de amolecimento, máx ºC 8 8 8 8 NBR 6560 D 36

Penetração retida, mín (3) % 60 55 55 50 NBR 6576 D 5


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Observações:(1) O Índice de susceptibilidade térmica é obtido a partir da seguinte equação ou da Tabela 2:Índice de susceptibilidade térmica = (500) (log PEN) + (20) (Tº C) - 1951

120 - (50) (log PEN) + (T ºC)onde : (T ºC) = Ponto de amolecimento e PEN = penetração a 25 ºC, 100g, 5 seg.(2) A Variação em massa, em porcentagem, é definida como:(M= (Minicial - Mfinal)/ Minicial x 100onde: Minicial massa antes do ensaio RTFOT e Mfinal massa após o ensaio RTFOT(3) A Penetração retida é definida como:PEN retida= (PENfinal/ PENinicial) x 100onde: PENinicial penetração antes do ensaio RTFOT e PENfinal penetração após o ensaio RTFOT

Penetração 25ºC, 100g 5s (NBR 6576) 0,1 mm

Ponto de Amolecimento, º C (NBR 6560)Penetração 25°C, 100g 5s (NBR 6576) 0,1mm

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 5230 5,7 5,4 5,1 4,8 4,5 4,2 4,0 3,7 3,4 3,2 2,9 2,7 2,4 2,2 2,0 1,8 3040 5,3 5,0 4,7 4,4 4,1 3,8 3,5 3,2 2,9 2,7 2,4 2,2 1,9 1,7 1,4 1,2 4050 5,0 4,7 4,3 4,0 3,7 3,4 3,1 2,8 2,5 2,2 2,0 1,7 1,4 1,2 0,9 0,7 5060 4,7 4,4 4,0 3,7 3,4 3,0 2,7 2,4 2,1 1,8 1,6 1,3 1,0 0,8 0,5 0,3 6070 4,5 4,1 3,7 3,4 3,0 2,7 2,4 2,1 1,8 1,5 1,2 0,9 0,6 0,4 0,1 0,1 7080 4,2 3,8 3,4 3,1 2,7 2,4 2,1 1,7 1,4 1,1 0,8 0,5 0,3 0,0 0,3 0,5 8090 3,9 3,5 3,2 2,8 2,4 2,1 1,7 1,4 1,1 0,8 0,5 0,2 0,1 0,4 0,6 0,9 90

100 3,7 3,3 2,9 2,5 2,1 1,8 1,4 1,1 0,8 0,5 0,2 0,1 0,4 0,7 1,0 1,2 100110 3,5 3,0 2,6 2,2 1,9 1,5 1,2 0,8 0,5 0,2 0,1 0,5 0,7 ,0 1,3 1,6 110120 3,2 2,8 2,4 2,0 1,6 1,2 0,9 0,5 0,2 0,1 0,5 0,8 1,1 1,3 1,6 1,9 120130 3,0 2,6 2,1 1,7 1,3 1,0 0,6 0,2 0,1 0,4 0,7 1,1 1,4 1,6 1,9 2,2 130140 2,8 2,3 1,9 1,5 1,0 0,7 0,3 0,0 0,4 0,7 1,0 1,4 1,7 1,9 2,2 2,5 140150 2,6 2,1 1,7 1,2 0,8 0,4 0,1 0,3 0,7 1,0 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8 150160 2,3 1,9 1,4 1,0 0,6 0,2 0,2 0,6 0,9 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8 3,1 160170 2,1 1,6 1,2 0,7 0,3 0,1 0,5 0,8 1,2 1,5 1,9 2,2 2,5 2,8 3,1 3,4 170180 1,9 1,4 0,9 0,5 0,1 0,3 0,7 1,1 1,5 1,8 2,2 2,5 2,8 3,1 3,4 3,7 180190 1,7 1,2 0,7 0,3 0,2 0,6 1,0 1,4 1,7 2,1 2,4 2,7 3,1 3,4 3,7 3,9 190200 1,4 0,9 0,5 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 200

TABELA II - ÍNDICE DE SUSCEPTIBILIDADE TÉRMICA

TABELA III - ESPECIFICAÇÕES PARA ASFALTOS DILUÍDOS DE CURA RÁPIDA

Asfaltos diluídos: As especificações dos asfaltos diluídos de Cura Rápida e Cura Média constam da Resolução ANP nº 30, de 9.10.2007.

(1) Se a Ductilidade obtida a 25ºC for menor do que 100 cm, o asfalto diluído estará especificado se a Ductilidade a 15,5ºC for maior do que 100 cm.(2) Ensaio realizado no resíduo da Destilação.


CR-70 CR-250 ABNT/NBR ASTMÁgua, máx % vol 0,2 0,2 14236 D 95Viscosidade cinemática a 60ºC, ou cSt 70 – 140 250 – 500 14756 D 2170Viscosidade Saybolt-Furol (s) a: 14950 D 8850ºC SSF 60 -120 -60ºC SSF - 125 – 250Ponto de Fulgor , mín ºC - 27 5765 D 3143Destilação até 360 ºC, % volume total destilado, mín a: 14856 D 402190ºC % vol 10 -225ºC % vol 50 35260ºC % vol 70 60316ºC % vol 85 80resíduo a 360ºC, por diferença, mín. % vol 55 65Viscosidade a 60ºC (2) P 600 – 2400 600 – 2400 5847 D 2171Betume, mín (2) % massa 99,0 99,0 14855 D 2042Ductilidade a 25ºC, mín (1) (2) cm 100 100 6293 D 113


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TABELA IV - ESPECIFICAÇÕES PARA ASFALTOS DILUÍDOS DE CURA MÉDIA

(1) Se a Ductilidade obtida a 25ºC for menor do que 100 cm, o asfalto diluído estará especificado se a Ductilidade a 15,5ºC for maior do que 100 cm.(2) Ensaios realizados no resíduo da Destilação.


CM-30 CM-70 ABNT/NBR ASTMÁgua, máx: % vol. 0,2 0,2 14236 D 95Viscosidade cinemática a 60ºC ou cSt 30 – 60 70 – 140 14756 D 2170Viscosidade Saybolt-Furol, (s) a: 14950 D 8825ºC SSF 75 – 150 -50ºC SSF - 60 – 120Ponto de Fulgor, mín ºC 38 38 5765 D 3143Destilação até 360 ºC, (% volume do total destilado): 14856 D 402225ºC,máx % vol 25 20260ºC % vol 40-70 20-60316ºC % vol 75-93 65-90resíduo a 360ºC, por diferença, mín. % vol 50 55Viscosidade a 60ºC (2) P 300-1200 300-1200 5847 D 2171Betume, mín (2) % massa 99,0 99,0 14855 D 2042Ductilidade a 25ºC, mín (1) (2) cm 100 100 6293 D 113


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5. PRODUÇÃO

Os asfaltos são produzidos por destilação à vácuo de petróleos que apresentem teor adequado de asfaltenos, ou por misturas de frações asfálticas com diluentes para ajuste das propriedades.

Encontra-se em anexo fluxograma básico do processo de produção.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Farah, M. A. Petróleo e seus derivados. LTC, 2012.ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis: http://www.anp.gov.br/ Acessado em: 17 de março de 2015.

FIGURA II - FLUXOGRAMA BÁSICO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO

DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA

QUEROSENE

PETRÓLEO

BUTANO

NAFTA

PROPANO

GÁS COMBUSTÍVEL

QAV

ÓLEO DIESEL

COMBUSTÍVELAQUECIMENTODOMÉSTICO

LCO

GASÓLEO

QUEROSENEGASÓLEOS DE VÁCUO

GASÓLEO

SEPARAÇÃO GASES E GASOLINAS

DESTILAÇÃO A VÁCUO

CRAQUEAMENTO CATALÍTICO

HIDROTRATAMENTO

HIDROTRATAMENTO

TRATAMENTO CÁUSTICO REGENERATIVO

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