Asfalto. Informações Técnicas

Transcrição

1 Informações Técnicas

2 A Assistência Técnica Petrobras tem por objetivo prestar suporte técnico aos clientes, com foco na adequação ao uso e corretos manuseio, condicionamento e armazenagem dos produtos comercializados 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 institucional. A publicação de manuais técnicos integra essa iniciativa. 2 Asfalto

3 1. Definição Tipos e utilização Requisitos de qualidade Especificação Produção Referências bibliográficas... 8 Versão 1.1 Elaborada em: 21/08/2015 Este material é sujeito a atualizações sem aviso prévio. A última versão está disponível no endereço: 3 Asfalto

4 1. DEFINIÇÃO O asfalto é um derivado de petróleo de elevada viscosidade, com propriedades impermeabilizantes e adesivas, não voláteis, de cor preta ou marrom. São constituídos basicamente por asfaltenos, resinas e hidrocarbonetos de natureza aromática, solúveis em tricloroetileno e obtidos por refinação 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 pavimentação, 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. FIGURA I - PAVIMENTO Revestimento = cimento asfáltico de petróleo Base = Agregados 1 Sub-leito = Agregados 2 Q Q REVESTIMENTO BASE FLEXÃO (Enquanto dura a carga) SUB-LEITO 2. TIPOS E UTILIZAÇÃO Os asfaltos têm aplicações diversas, e considerando a sua principal aplicação como base de pavimentação, são subdivididos 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, obtendo-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 partículas 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 cimentos asfálticos de petróleo pela adição de asfaltos naturais como gilsonita (EUA), asfaltita (Argentina) e asfalto de Trinidad. Também podem ser adicionados cal, cimento, sílica, 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 comercializados 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 pavimentações: 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 cimento 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 amolecimento, 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 sujeito a vibrações e a grandes mudanças de temperatura, é 4 Asfalto

5 importante que se utilizem asfaltos com elevada ductilidade 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 temperatura definidas, sem sofrer ruptura. termoplasticidade e viscoelasticidade: possibilita 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 resinas e hidrocarbonetos aromáticos que permite a aplicação de cargas rápidas (tráfego rápido) e a característica de viscosidade, conferida pelos asfaltenos, que permite a aplicação 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 ductibilidade. 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 surgimento de fissuras devido a alta consistência em temperaturas 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 oxidantes, representadas por elevadas temperaturas sob uma corrente de ar. 4. ESPECIFICAÇÃO A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) é responsável pela regulamentação dos produtos e a última especificação do cimento asfáltico de petróleo e do asfalto diluído, até a data da presente publicação desse manual, encontra-se apresentada na(s) Tabela(s) em anexo. Cimentos asfálticos de petróleo: As especificações dos Cimentos Asfálticos de Petróleo constam da Resolução ANP nº 19, de TABELA I - ESPECIFICAÇÕES DOS CIMENTOS ASFÁLTICOS DE PETRÓLEO (CAP) CLASSIFICAÇÃO POR PENETRAÇÃO CARACTERÍSTICAS UNIDADES LIMITES MÉTODO CAP CAP CAP CAP ABNT ASTM Penetração (100 g, 5s, 25ºC) 0,1mm NBR 6576 D 5 Ponto de amolecimento, mín ºC NBR 6560 D 36 Viscosidade SayboltFurol s NBR E 102 a 135 ºC, mín a 150 ºC, mín a 177 ºC OU Viscosidade Brookfield cp NBR D 4402 a 135ºC, SP , 20 rpm, mín a 150 ºC, SP , mín. a 177 ºC, SP Índice 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 NBR D 92 Solubilidade em tricloroetileno, mín % massa 99,5 99,5 99,5 99,5 NBR D 2042 Ductilidade a 25º C, mín cm NBR 6293 D 113 Efeito 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 0,5 Ductilidade a 25º C, mín cm NBR 6293 D 113 Aumento do ponto de amolecimento, máx ºC NBR 6560 D 36 Penetração retida, mín (3) % NBR 6576 D 5 5 Asfalto

6 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) (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 100 onde: 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 100 onde: PENinicial penetração antes do ensaio RTFOT e PENfinal penetração após o ensaio RTFOT TABELA II - ÍNDICE DE SUSCEPTIBILIDADE TÉRMICA 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 ,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, ,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, ,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 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, ,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, ,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, ,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, ,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, ,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, ,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, ,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, ,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, ,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, ,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 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, ,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 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, ,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 Asfaltos diluídos: As especificações dos asfaltos diluídos de Cura Rápida e Cura Média constam da Resolução ANP nº 30, de TABELA III - ESPECIFICAÇÕES PARA ASFALTOS DILUÍDOS DE CURA RÁPIDA CARACTERÍSTICAS UNIDADES LIMITES MÉTODO CR-70 CR-250 ABNT/NBR ASTM Água, máx % vol 0,2 0, D 95 Viscosidade cinemática a 60ºC, ou cst D 2170 Viscosidade Saybolt-Furol (s) a: D 88 50ºC SSF ºC SSF Ponto de Fulgor, mín ºC D 3143 Destilação até 360 ºC, % volume total destilado, mín a: D ºC % vol ºC % vol ºC % vol ºC % vol resíduo a 360ºC, por diferença, mín. % vol Viscosidade a 60ºC (2) P D 2171 Betume, mín (2) % massa 99,0 99, D 2042 Ductilidade a 25ºC, mín (1) (2) cm D 113 (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. 6 Asfalto

7 TABELA IV - ESPECIFICAÇÕES PARA ASFALTOS DILUÍDOS DE CURA MÉDIA CARACTERÍSTICAS UNIDADES LIMITES MÉTODO CM-30 CM-70 ABNT/NBR ASTM Água, máx: % vol. 0,2 0, D 95 Viscosidade cinemática a 60ºC ou cst D 2170 Viscosidade Saybolt-Furol, (s) a: D 88 25ºC SSF ºC SSF Ponto de Fulgor, mín ºC D 3143 Destilação até 360 ºC, (% volume do total destilado): D ºC,máx % vol ºC % vol ºC % vol resíduo a 360ºC, por diferença, mín. % vol Viscosidade a 60ºC (2) P D 2171 Betume, mín (2) % massa 99,0 99, D 2042 Ductilidade a 25ºC, mín (1) (2) cm D 113 (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. 7 Asfalto

8 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. GÁS COMBUSTÍVEL SEPARAÇÃO GASES E GASOLINAS PROPANO BUTANO NAFTA TRATAMENTO CÁUSTICO REGENERATIVO QAV PETRÓLEO DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA QUEROSENE GASÓLEO HIDROTRATAMENTO HIDROTRATAMENTO LCO ÓLEO DIESEL DESTILAÇÃO A VÁCUO GASÓLEOS DE VÁCUO CRAQUEAMENTO CATALÍTICO HIDROTRATAMENTO QUEROSENE GASÓLEO COMBUSTÍVEL AQUECIMENTO DOMÉSTICO ASFALTO FIGURA II - FLUXOGRAMA BÁSICO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Farah, M. A. Petróleo e seus derivados. LTC, ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis: Acessado em: 17 de março de Asfalto

9 Para contatar o SAC Petrobras, utilize o telefone ou envie um para sac@petrobras.com.br Coordenado por: Gerência de Soluções Comerciais - Marketing - Abastecimento Elaborado por: Comissão de Assistência Técnica Petrobras Escola de Ciências e Tecnologias de Abastecimento - Universidade Petrobras - Recursos Humanos 9 Asfalto