O sistema de classificação de penetração foi desenvolvido no início de 1900 para caracterizar a consistência de asfaltos semissólidos. O betume de grau de penetração é um betume de refinaria fabricado em diferentes viscosidades e é um betume padrão normalmente utilizado como betume de grau de pavimentação essencial para a construção de estradas e para a produção de pavimentos asfálticos com propriedades superiores. O teste de penetração é realizado para caracterizar o betume, com base na dureza. Assim, tem o nome de betume de penetração.
A suposição básica da classificação de penetração é que quanto menos viscoso for o asfalto, mais profundamente a agulha penetrará. O betume produzido durante o processo de oxidação do fundo de vácuo (matéria-prima de produção de betume derivada de resíduos de torres de destilação em refinarias de petróleo a vácuo) na unidade de produção de betume será classificado com base no seu ponto de penetração. Os graus de penetração são listados como uma faixa de unidades de penetração (uma unidade de penetração = 0,1 mm), como 60/70. A classificação do betume ajuda a avaliar a sua adequação em diferentes condições climáticas e tipos de construção. Em regiões mais quentes, graus de penetração mais baixos são preferidos para evitar o amolecimento, enquanto graus de penetração mais altos, como 120/150, são usados em regiões mais frias para evitar a ocorrência de fragilidade excessiva. Os graus de penetração especificados em AASHTO M 20 e ASTM D 946 estão listados na tabela abaixo.

• Betume 80/100: As características deste grau confirmam as do grau S 90 da IS-73-1992. Isto é adequado para estradas de baixo volume e ainda é amplamente utilizado em todo o mundo. Devido ao seu sopro de ar e ponto de penetração relativamente baixos, é utilizado em áreas frias.

• Betume 60/70: Este grau é mais duro que 80/100 e pode suportar cargas de tráfego mais elevadas. As características desta classe confirmam as da classe S 65 da IS-73-1992. Betume 60/70, significa que a penetração está entre 60 dm (decímetro) a 70 dm, isso significa que a agulha penetrará na amostra de betume no mínimo 60 dm e no máximo 70 dm. Atualmente é utilizado principalmente na construção de rodovias. O betume 60/70 é um dos tipos de betume mais utilizados e é um material básico para todos os outros produtos betuminosos. É usado em áreas amenas.

• Betume 40/50: O grau de penetração do betume 40/50 significa que o valor de penetração está na faixa de 40 a 50 em condições de teste padrão que são comumente usadas como grau de pavimentação. O grau de penetração do betume 40/50 é um betume com grau de penetração semi-duro adequado para construção e reparação de estradas. Este tipo de betume é utilizado principalmente na fabricação de mistura asfáltica a quente para bases e camadas de desgaste.

• Betume 30/40: Este é o mais duro de todos os tipos e pode suportar cargas de tráfego muito pesadas. As características desta classe confirmam as da classe S 35 da IS-73-1992. O betume 30/40 é utilizado em aplicações especializadas, como pistas de aeroportos e também em estradas com tráfego muito intenso em cidades costeiras.

Cutback é um líquido de fluxo livre em temperaturas normais e é obtido fundindo betume com solventes adequados. A viscosidade do betume é reduzida substancialmente pela adição de querosene ou qualquer outro solvente. O Betume Cutback é feito reduzindo a viscosidade do betume comum, adicionando principalmente solvente do tipo petróleo. Para utilização em revestimentos superficiais, algum tipo de macadame betuminoso e estabilização de solo-betume, é necessário ter um aglutinante fluido que possa ser misturado relativamente a baixas temperaturas. Assim, para aumentar a fluidez do ligante betuminoso a baixas temperaturas, o ligante é misturado com um solvente volátil. Depois que a mistura reduzida é usada em obras, o volátil evapora e a mistura reduzida desenvolve as propriedades de ligação. A viscosidade do corte e a taxa de endurecimento na estrada dependem das características e da quantidade do betume e do óleo volátil utilizados como diluentes. O betume Cutback é usado porque sua viscosidade é inferior à do asfalto puro e pode, portanto, ser usado em aplicações de baixa temperatura. O betume Cutback pode ser usado para construção e manutenção de estradas betuminosas em climas frios.
Os cortes são classificados de acordo com o tempo que levam para curar ou solidificar devido à evaporação do diluente. As classificações são cura rápida (RC), cura média (MC) ou cura lenta (SC). O comportamento de uma redução varia de acordo com o tipo de cortador ou fluxo usado como diluente com aguarrás comumente usado para classes RC, querosene para MC e diesel para SC. Um solvente de cura rápida (RC) evaporará mais rapidamente do que um solvente de cura média (MC), que por sua vez curará mais rapidamente do que um solvente de cura lenta (SC).
Os padrões de redução de betume são os seguintes:
– ASTM D 2026, D 2027 e D 2028 para redução de cura lenta, média e rápida
– AASHTO M 81, M 82 para redução de cura rápida e média
– EN 15522 Ligante Betuminoso Fluxado e Reduzido

O Betume Cutback geralmente é dividido em três grupos dependendo da volatilidade do solvente adicionado:

• Cura Lenta (SC-30, SC-70, SC-250, SC-800, SC-3000), muitas vezes chamados de “óleos rodoviários”, são geralmente um material residual produzido a partir da destilação fracionada de certos petróleos brutos. Tradicionalmente são utilizados quaisquer tipos de óleos aromáticos, naftênicos e parafínicos. Materiais betuminosos líquidos de cura lenta podem ser preparados misturando betume com uma fração oleosa de petróleo.

• Cura Média (MC-70, MC-250, MC-800, MC-3000), são uma mistura de Betume com hidrocarbonetos mais leves como o querosene.

• Cura Rápida (RC-30, RC-70, RC-250, RC-800, RC-3000), são preparados com um diluente leve e de rápida evaporação, como nafta ou gasolina.

No início da década de 1960, foi desenvolvido um sistema aprimorado de classificação de betume (asfalto) que incorporava um teste científico racional de viscosidade. Este teste científico substituiu o teste empírico de penetração como principal caracterização do ligante betuminoso. A classificação de viscosidade quantifica as seguintes características do betume:

– Viscosidade a 60°C (140°F)
– Viscosidade a 135°C (275°F)
– A profundidade de penetração de uma agulha de 100 g aplicada por 5 segundos a 25° C (77° F)
– Temperatura do ponto de inflamação
– Ductilidade a 25°C (77°F)
– Solubilidade em tricloroetileno
– Teste de forno de filme fino (considera os efeitos do envelhecimento a curto prazo):
– Viscosidade a 60° C (140° F)
– Ductilidade a 25° C (77° F)

Graus de viscosidade O betume é categorizado de acordo com a classificação de viscosidade (grau de fluidez). Quanto maior o grau, mais rígido é o betume. No Grau de Viscosidade, os testes de viscosidade são realizados a 60°C e 135°C, o que representa a temperatura da superfície da estrada durante o verão e a temperatura de mistura, respectivamente. A penetração a 25°C, que é a temperatura média anual do pavimento, também foi mantida nas Especificações.
Os padrões de betume com grau de viscosidade são os seguintes:
–AASHTO M 226
–ASTM D 3381
– IS73:2013

As novas classes baseadas na norma S73:2013 evoluíram assim com a nomenclatura:

BITUMEN VG-10: O VG-10 é usado principalmente em aplicações de pulverização, como revestimento de superfície e pavimentação em climas muito frios, em vez do betume de grau de penetração 80/100. Também é usado para produzir produtos de emulsão betuminosa e betume modificado.

BITUME VG-20: VG-20 é usado para pavimentação em climas frios e regiões de grande altitude.

BITUME VG-30: O VG-30 é especialmente utilizado para construir pavimentos betuminosos extra-pesados que precisam tolerar cargas de tráfego significativas. Pode ser usado em vez de um betume de penetração 60/70.

BITUME VG-40: O VG-40 é usado em áreas altamente tensionadas, como cruzamentos, perto de pedágios e estacionamentos de caminhões, em vez do grau de penetração 30/40. Devido à maior viscosidade, misturas de betume mais rígidas podem ser produzidas para alterar a resistência ao empurrão e outros problemas relacionados a temperaturas mais altas e cargas de tráfego pesadas.

A emulsão betuminosa é um líquido que flui livremente à temperatura ambiente e consiste em dois líquidos imiscíveis, betume e água, estabilizados por um terceiro componente, o emulsionante. O betume é disperso por toda a fase aquosa contínua na forma de gotículas discretas, tipicamente de 0,5 a 5 mícrons de diâmetro, que são mantidas em suspensão por cargas eletrostáticas. A dispersão é obtida através do processamento de betume e água sob condições controladas através de um moinho coloidal juntamente com aditivos selecionados.
O teor de betume pode variar para atender a diferentes requisitos e normalmente está entre 30% e 70%. O objetivo principal da emulsificação do betume é obter um produto que possa ser utilizado sem o aquecimento normalmente necessário quando se utilizam cortes e betume para pavimentação. A utilização de emulsionantes de qualidade adequada é essencial para garantir que a emulsão tenha estabilidade ao longo do tempo e também que se quebre e endureça quando aplicada sobre agregados/piso. É um líquido marrom chocolate que flui livremente à temperatura ambiente.
As emulsões betuminosas precisam ser classificadas pela sua carga iônica em catiônicas ou aniônicas. Como as emulsões de água betuminosa são intensamente utilizadas como material aglutinante e formador de filme na construção, são utilizados dois tipos de emulsificantes: aniônicos e catiônicos. Emulsões betuminosas aniônicas geralmente não são usadas na construção de estradas, pois geralmente o agregado silicioso é usado na construção de estradas. As emulsões betuminosas aniônicas não apresentam bom desempenho com agregados siliciosos, enquanto as emulsões betuminosas catiônicas apresentam bom desempenho com esses agregados.
As emulsões catiônicas revestem os agregados de forma mais eficiente devido à sua carga positiva e possuem, portanto, melhores propriedades de adesão. A emulsão catiônica é mais preferida e mais amplamente utilizada. As emulsões catiônicas começam com “C”. Se não houver C, a emulsão geralmente é aniônica. A carga é importante ao projetar uma emulsão para compatibilidade com determinados agregados. O próximo conjunto de especificações descreve a rapidez com que uma emulsão irá endurecer ou coalescer. RS (Conjunto Rápido), MS (Conjunto Médio), SS (Conjunto Lento) e QS (Conjunto Rápido) são as notas de configuração.
As emulsões betuminosas têm baixa viscosidade e podem ser trabalhadas em temperaturas ambientes, o que as torna ideais para uso em pavimentos e revestimentos rodoviários.
Os padrões de emulsão betuminosa são os seguintes:
– Emulsões Aniônicas dos EUA: ASTM D 977 e AASHTO M 140
– Emulsões Catiônicas dos EUA: ASTM D 2397 e AASHTO M 208
– Europa: Estrutura Harmonizada EN 13808

Os principais graus de emulsões betuminosas são classificados da seguinte forma:

Emulsão betuminosa CSS-1: CSS-1 é uma emulsão betuminosa catiônica de presa lenta projetada para uso como camada adesiva, estabilização de base, vedação de névoa, controle de poeira e aplicações especiais. As emulsões betuminosas catiônicas CSS-1 têm uma carga positiva e, portanto, é possível uma reação direta e muito rápida entre a emulsão e um agregado ou pavimento. As emulsões CSS-1 são usadas para diversos fins. As emulsões de presa lenta são as emulsões mais estáveis e geralmente podem ser diluídas com água e misturadas com cargas minerais e agregados. Para todos os usos, as temperaturas do ar e do pavimento na construção devem ser suficientemente altas para permitir a cura completa da emulsão.

Emulsão betuminosa CMS-2: CMS-2 é uma emulsão asfáltica catiônica à base de água de presa média para uso em asfalto frio e quente e misturas de agregados, estabilização de base e recuperação de profundidade total. O CMS-2 pode ser misturado a frio ou a quente em uma planta central, com um pugmill portátil no local de trabalho ou na estrada. O material misturado pode ser utilizado imediatamente ou armazenado para uso posterior. Pode ser colocado com uma pavimentadora ou trabalhado no pavimento com uma lâmina ou recuperador.

Emulsão Betuminosa CRS-2: CRS-2 é um asfalto emulsionado catiônico à base de água projetado para uso como aglutinante betuminoso para vedações de cavacos. É fornecido a granel. As emulsões CRS-2 devem ser aplicadas com distribuidores bem calibrados. Os bicos distribuidores e a barra de pulverização devem ser dimensionados e ajustados para fornecer a taxa de disparo desejada. A taxa de disparo deve ser determinada por um projeto de vedação de cavacos de laboratório com o agregado do projeto e as condições do pavimento existente. O CRS-2 não deve ser aplicado quando a temperatura do ar estiver abaixo de 60°F e caindo. A emulsão à base de água não deve ser exposta a temperaturas congelantes ou superaquecimento. A emulsão é um sistema quimicamente estabilizado, portanto deve-se tomar cuidado para não perturbar o equilíbrio químico com contaminação por produtos químicos, exposição excessiva ao ar ou condições mecânicas ou térmicas adversas.

O betume de refinaria é posteriormente tratado pela introdução de ar processado. Isto nos dará betume oxidado, também conhecido como betume soprado. Neste processo, mantendo uma temperatura controlada, o ar quente com uma temperatura de 200 a 300 graus Celsius é soprado através de um tubo perfurado para um compartimento contendo betume, o ar é introduzido sob pressão no betume macio. Este processo confere ao betume propriedades mais emborrachadas do que sua fórmula original e eles são simplesmente um betume mais duro. Soprar ar através da mistura de betume confere-lhe maior viscosidade e maior resistência ao amolecimento (particularmente para aplicações rodoviárias) e processos secundários que envolvem aditivos especialmente desenvolvidos ou emulsionantes com água. Grandes fabricantes de asfalto hoje utilizam esses aditivos em sua produção para obter um maior desempenho no resultado final. Esta mistura mais dura tem menor ductilidade e suscetibilidade à temperatura.
O betume oxidado apresenta maior grau de maciez e menor sensibilidade às variações de temperatura. Este tipo de betume é utilizado na fabricação de telhas, pneus de automóveis e forros. O asfalto oxidado é normalmente usado em operações de coberturas, revestimento de tubos, subvedação de pavimentos de concreto de cimento Portland, aplicação hidráulica e fabricação de tintas. O betume soprado é amplamente utilizado como um composto de camada antiderrapante na indústria de estacas, para a fabricação de feltros para telhados, para feltros amortecedores de som e selante sob transporte na indústria automobilística, proteção de juntas de cabos elétricos, composto de enchimento de juntas, composto selante e muitos outros.
O betume oxidado pode ser acondicionado em saco plástico, saco artesanal e também em tambor e possível entregar a quente em caminhão-tanque a granel. O betume oxidado (betume soprado) deve ser quebrado em pequenos pedaços e aquecido lentamente até a temperatura de aplicação de 220ºC a 230ºC.
Betume oxidado O símbolo é R. Por exemplo, betume R 80/25 significa betume soprado com um grau de suavidade de 80 graus centígrados e um grau de penetração de 25. O betume oxidado é produzido em vários graus, incluindo:

• Betume Oxidado 150/5
• Betume Oxidado 115/15
• Betume Oxidado 105/35
• Betume Oxidado 95/25
• Betume Oxidado 90/40
• Betume Oxidado 90/10
• Betume Oxidado 90/15
• Betume Oxidado 85/25
• Betume Oxidado 85/40
• Betume Oxidado 85/25
• Betume Oxidado 75/25

Normalmente o betume é embalado e exportado em tambores de aço novos. A capacidade do betume do tambor varia de 150 Kg a 200 Kg. A capacidade de embalagem de tambor mais utilizada por quase todos os consumidores de betume no mundo é de 180 kg.
Os tambores de 180 kg são mais amplamente utilizados pelos consumidores de betume, pois são os mais benéficos para eles. Os importadores de betume podem economizar custos usando tambores de 180 Kg. As áreas de economia estão associadas, mas não limitadas a, custos de produção de tambores, despesas relacionadas com manuseio e envio.
Bitubags e Jumbo Bags podem ser uma alternativa econômica para tambores de betume. Os bitubags podem ser de dois tipos: 1000kg e 300kg

Os Bitubags de 300kg contêm uma cobertura de duas camadas, que a primeira rasga e a segunda queima e derrete no caminhão-tanque de destino (reservatório)

A grande maioria do betume é utilizado pela indústria da construção. Principalmente, serve para aplicações de pavimentação e coberturas. O 85% de todo o betume é usado como aglutinante em asfalto para estradas, pistas, estacionamentos e trilhas para pedestres. O cascalho e a brita são misturados ao betume espesso, mantendo-os unidos e depois aplicados nas estradas.

Excelentes características de impermeabilização e comportamento termoplástico tornam-no ideal para uma ampla gama de aplicações. Em temperaturas elevadas (normalmente entre 100 e 2.008°C), ele atua como um líquido viscoso e pode ser misturado com outros componentes e manipulado e formado conforme necessário. Depois de resfriado, é um sólido inerte, durável e hidrofóbico (repele a água).

O 10% do betume usado em todo o mundo é usado na indústria de coberturas, pois suas qualidades de impermeabilização ajudam a fazer com que os telhados funcionem bem. O betume 5% é usado para fins de vedação e isolamento em vários materiais de construção, como revestimento de carpete e tinta.

Além desses usos principais, o betume também tem muitos usos menores. Outros exemplos são isolamento acústico, explosivos, proteção contra mofo, aglutinante em briquetes, suporte para espelhos, solas de sapatos, revestimento de postes de cerca e estabilização de solo.