ASFALTO, BASES Y SUBBASES GRANULARES El asfalto es un material viscoso, pegajoso y de color negro. Su consistencia es variable, está constituido mayoritariamente por una mezcla de hidrocarburos pesados. Se encuentra en yacimientos naturales o se obtiene por refinación del petróleo, es una sustancia que constituye la fracción más pesada del petróleo crudo
COMPONENTES : el principal componente del asfalto es el bitumen, también conocido como betún, el bitumen es la fracción residual, es decir, el fondo que queda tras la destilación fraccionada de petróleo, se trata de la parte más pesada y que tiene el punto de ebullición más alto del proceso. Arena Piedra Polvo de piedra Se utiliza mezclado con arena o gravilla para pavimentar caminos y como revestimiento impermeabilizante de muros y tejados. En las mezclas asfálticas es usado como aglomerante para la construcción de carreteras, autovías o autopistas.
USOS Como el asfalto es un material m aterial muy impermeable, adherente y cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo la acción de cargas permanentes, presenta las propiedades ideales para la construcción de pavimentos cumpliendo las siguientes funciones:
Impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la precipitación. Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos. Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo disminuir su espesor.
También es utilizado en impermeabilizantes, material en forma de placa o lámina de distinta naturaleza (fieltros asfálticos, materiales de polímeros sintéticos, membranas de fibras orgánicas, etc.), destinado a impedir el paso del agua en forma líquida a través de la instalación. Puede formar parte de esta, en el caso de que el pavimento se encuentre en planta baja y la solera de hormigón apoye directamente sobre el suelo natural, colocándose entonces inmediatamente encima de la solera. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por completo de bitumen (producto semi-sólido extremadamente pesado de la refinación del petróleo, compuesto de hidrocarburos pesados utilizado para construcción de caminos y para impermeabilización de techos). Los principales yacimientos de roca asfáltica están en Europa y Norteamérica, pero hay depósitos en todo el mundo. Los asfaltos de roca
norteamericanos suelen componerse de arenisca o caliza o una mezcla de ambas, impregnadas con betún; los calizos se diferencian por su estructura física de los que contienen arenisca. Los asfaltos de roca se usan para pavimentar calles. Se mezclan uno o varios asfaltos de roca pulverizados para obtener una composición media, se extiende la mezcla, se aplica calor si es necesario, y por medio de presión se iguala la superficie.
APLICACIONES DEL ASFALTO: Impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la precipitación. Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos. Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo disminuir su espesor.
ESTRUCTURA DE UN PAVIMENTO ASFALTICO: La estructura de un pavimento asfáltico consiste de todas las capas ó carpetas que se colocan arriba de la sub-base preparada ó fundación. La carpeta superior es la de rodamiento, esta puede tener un espesor desde 25 mm a más de 75 mm dependiendo de una gran variedad de factores y circunstancias, construcción y mantenimiento. Mientras una gran variedad de bases y sub-bases pueden ser utilizadas en las estructuras de los pavimentos asfálticos, a menudo éstas consisten de material granular compactado ó suelo estabilizado. El tratamiento más comúnmente utilizado es mezclar el asfalto con el material granular, produciendo lo que se denomina un asfalto base. Se ha encontrado que un espesor de 25 mm de asfalto base tiene la misma performance en cargas que al menos 50 mm ó más de una base granular no tratada con asfalto.
TIPOS DE ASFALTO: Asfaltos Naturales: Los asfaltos son materiales aglomerantes de color oscuro, constituidos por complejas cadenas de hidrocarburos no volátiles y de elevado peso molecular. Estos pueden tener dos orígenes; los derivados de petróleos y los naturales. Los asfaltos naturales, se han producido a partir del petróleo, pero por un proceso natural de evaporación de las fracciones volátiles, dejando las asfálticas solamente. Estos pueden encontrarse como escurrimientos superficiales en depresiones terrestres, dando origen a lagos de asfalto, como los de las islas Trinidad y Bermudas. También aparecen impregnando los poros de algunas rocas, denominándose rocas asfálticas, como la gilsonita. Así también se encuentran mezclados con elementos minerales, como pueden ser arenas y arcillas en cantidades variables, debiendo someterse a posteriores procesos de purificación, para luego poder ser utilizadas en
pavimentación. En la actualidad, no es muy utilizado este tipo de asfalto por cuanto adolece de uniformidad y pureza. Estos asfaltos pueden clasificarse como:
Asfaltos Nativos, sólidos o semisólidos 1)Puros o casi puros. 2)Asociados con materia mineral. 3)Asfaltitas duras.
Composición del Asfalto : El asfalto es considerado un sistema coloidal complejo de hidrocarburos. El modelo adoptado para configurar la estructura del asfalto se denomina modelo micelar , el cual provee de una razonable explicación de dicha estructura , en el cual existen dos fases; una discontinua (aromática) formada por dos asfáltenos y una continua que rodea y solubiliza a los asfáltenos, denominada maltenos. Las resinas contenidas en los maltenos son intermediarias en el asfalto, cumpliendo la misión de homogeneizar y compatibilizar a los de otra manera insolubles asfáltenos. Los maltenos y asfáltenos existen como islas flotando en el tercer componente del asfalto, los aceites.
Asfaltos Derivados de Petróleo: Los asfaltos mas utilizados en el mundo hoy en día, son los derivados de petróleo, los cuales se o btienen por medio de un proceso de destilación industrial del crudo. Representan mas del 90 % de la producción total de asfaltos. La mayoría de los petróleos crudos contienen algo de asfalto y a veces casi en su totalidad. Sin embargo existen algunos petróleos crudos, que no contienen asfalto. En base a la proporción de asfalto que poseen, los petróleos se clasifican en: Petróleos crudos de base asfáltica. Petróleos crudos de base parafínica El asfalto procedente de ciertos crudos ricos en parafina no es apto para fines viales, por cuanto precipita a temperaturas bajas, formando una segunda fase discontinua, lo que da como resultado propiedades indeseables, tal como la pérdida de ductilidad. Con los crudos asfálticos esto no sucede, dada su composición. El petróleo crudo extraído de los pozos, es sometido a un proceso de destilación en el cual se separan las fracciones livianas como la nafta y kerosén de la base asfáltica mediante la vaporización, fraccionamiento y condensación de las mismas. El asfalto es además un material bituminoso pues contiene betún, el cual es un hidrocarburo soluble en bisulfuro de carbono (CS2). El alquitrán obtenido de la destilación destructivo de un carbón graso, también contiene betún, por lo tanto también es un material bituminoso pero no debe confundirse con el asfalto, ya que sus propiedades difieren considerablemente. El asfalto de petróleo moderno, tiene las mismas carac terísticas de durabilidad que el asfalto natural, pero tiene la importante ventaja adicional de ser refinado hasta una condición uniforme, libre de materias orgánicas y minerales extraños.
Ventajas Y Desventajas Resistente al ataque químico y bacteriológico.
Se puede aplicar sobre cualquier superficie. Evitan el proceso de destrucción del concreto armado, que por su naturaleza propia es poroso y generalmente tiene microfisuras. Protegen el acero de refuerzo de la corrosión. Totalmente impermeable al agua y vapores de l a misma. Las propiedades del material permiten que se adhiera o integre a la superficie impermeabilizada, evitando que se levante por cambios bruscos de temperatura o dilataciones que se puedan presentar por diferentes motivos.
Propiedades Mecánicas Básicas Cuando el asfalto es calentado a una temperatura lo suficientemente alta, por encima de su punto de inflamación, este comienza a fluidificarse, a veces como un fluido Newtoniano y sus propiedades mecánicas pueden definirse por su viscosidad. A temperaturas mas bajas, el asfalto es un sólido visco-elástico, sus pr opiedades mecánicas son mas complejas y se describen por su modulo de visco-elasticidad, conocido como el modulo de stiffness.
Viscosidad: La viscosidad de un asfalto es usualmente medida en un viscosímetro capilar en una manera similar a la que se miden los aceites lubricantes. El Ensayo Fraass: Es la medida de las propiedades de quiebre del asfalto a bajas temperaturas. En este ensayo, una lamina metálica es recubierta con una capa de 0,5 mm de espesor de asfalto y es movida de una cierta manera. La temperatura es gr adualmente reducida, y el valor al cual se produce la rotura de la capa de asfalto se denomina Temp. Fraass. El ensayo Fraass nos da una indicación del riesgo de craqueo del asfalto a bajas temperaturas. Pueden obtenerse variaciones del resultado de este ensayo dependiendo del origen del crudo de petróleo con que se obtuvo el asfalto.
Resistividad / Conductividad Eléctrica : El asfalto tiene una alta resistencia (o una baja conductividad) y es en consecuencia un buen material aislante. La resistencia de todos grados comerciales decrece con el incremento de la temperatura
Resistencia Dieléctrica: Asfaltos duros tienen un resistencia dieléctrica mas alta que la de asfaltos menos viscosos; la resistencia dieléctrica decrece con el aumento de la temperatura
Constante Dieléctrica: Es alrededor de 2.7 a 20ºC, llegando a 3.0 a 30ºC. La perdida dieléctrica aumenta con el incremento de la temperatura.
Propiedades Térmicas: El asfalto es moderadamente un buen material aislante térmico. Características De Las Mezclas De Los Asfaltos Los asfaltos son miscibles entre ellos en t odas las proporciones.
Asfaltos Diluidos: El asfalto puede ser mezclado con un amplia variedad de fracciones de destilación del petróleo para diferentes aplicaciones. Fracciones volátiles livianas se utilizan para los asfaltos diluidos donde un secado rápido es requerido. Fracciones como kerosén o gas oil se utilizan donde se permite un tiempo de secado mas prolongado. Fracciones pesadas son utilizadas donde un permanente ablandamiento es requerido. (Estas mezclas son virtualmente
iguales a asfaltos muy blandos) Dos reglas generales se aplican para solventes con asfaltos: Cuando mas "pesada" sea la fracción de solvente, mejor será la disolución. Cuando mas "aromática" sea la fracción de solvente, mejor será la disolución. Para grados oxidados, solventes aromáticos deben ser utilizados inexorablemente, en orden para evitar alguna separación de fases
Mezclas de Asfalto y Parafinas: La parafina puede ser adicionada al asfalto por dos propósitos: Para reducir la viscosidad cuando este calienta. Para reducir la "pegajosidad" cuando este se enfría .
Mezclas de Asfaltos y Fillers: Los fillers son sustancias finamente divididas las cuales son insolubles en asfalto pero que pueden ser dispersadas en el, como un medio de mo dificar sus propiedades mecánicas y consistencia. Usualmente sus sustancias minerales; materiales orgánicos tales como madera o corcho, raramente se utilizan. Típicos fillers minerales: cal, cemento, polvo de tiza, cenizas de combustible pulverizada, talco, sílice, etc. El efecto general de la adicción de fillers es endurecer el asfalto. En términos prácticos significa que existirá una reducción en su deformación o fluencia producida por una carga, un incremento en su punto de ablandamiento, una reducción de su penetración.
Polvo de Asfalto: Solo asfaltos de baja penetración puede ser triturados para ser reducidos a polvo, usualmente a una partícula de tamaño de 0.5 mm o menos.
Pavimento Asfaltico Los concretos asfálticos constituyen l a clase superior de los pavimentos bituminosos. El concreto asfáltico mezclado en planta y compactado en caliente es el pavimento asfáltico de mejor calidad y se compone de una mezcla de agregados gradados y asfalto, realizada a una temperatura aproximada de 150°C colocada y compactada en caliente. El concreto asfáltico mezclado en vía, consiste en una o varias capas compactadas de una mezcla de agregados minerales, asfalto líquido, producido en la vía por medio de plantas viajeras, motoniveladoras, arados agrícolas o cualquier otro tipo capaz de mezclar agregados y asfalto sobre la superficie de la vía. Este tipo de concreto asfáltico se puede emplear como capa de rodamiento para tráfico liviano y mediano y como base de pavimentos flexibles para tráficos mediano y pesado.
Mantos Asfalticos Los mantos asfálticos son una mezcla de asfalto modificado con elastómero, que le confiere una elevada flexibilidad, durabilidad y un refuerzo de fibra de vidrio resistente al ataque de la humedad, hongos, además le imparte una elasticidad única que permite resistir los ciclos térmicos producidos por la exposición a la intemperie
CEMENTOS ASFALTICO Son productos sólidos o semi-sólidos, se manejan a base de calentamiento y cuya colocación se basa en la preservación de cierta temperatura (temperatura de colocación) hasta que el material asfáltico o mezcla se ha colocado en su lugar, después de lo cual vuelve a adquirir la consistencia inicial por enfriamiento Muy pegajoso y altamente viscoso. Especialmente preparado con la calidad y consistencia requerida para el uso de pavimentos asfáltico.
Tiene buena impermeabilidad. Deben calentarse tanto el asfalto como los agregados para hacer la mezcla EMULCIONES Las emulsiones son sistemas formados por dos fases parcial o totalmente inmiscibles, en donde una forma la llamada fase continua o dispersante y la otra la fase discreta o dispersa. Estas se encuentran unidas por un emulsionante, un emulsificante o emulgente. Las emulsiones asfálticas se desarrollan con el objetivo de cambiar la consistencia del asfalto y darle así un trabajo adecuado para cada tipo de aplicación sin l a necesidad de calentarlo hasta altas temperaturas como es usual en mezclas tradicionales con cemento asfáltico.
BASES: Base es la capa que se encuentra bajo la capa de rodadura de un pavimento asfáltico. Debido a su proximidad con la superficie, debe poseer alta resistencia a la deformación, para soportar las altas presiones que recibe. Se construye con materiales granulares procesados o estabilizados y, eventualmente, con algunos materiales marginales.
PROPIEDADES • Resistencia. La función fundamental de la base granular de un pavimento consiste en proporcionar un elemento resistente que transmita a la subbase y a la subrasante los esfuerzos producidos por el tránsito en una intensidad apropiada. • Función económica, Respecto a la carpeta asfáltica, la base tiene una función económica análoga a la que tiene la subbase respecto a la base. • Superficie de rodamiento. La carpeta debe proporcionar una superficie uniforme y estable al tránsito, de textura y color conveniente y resistir los efectos abrasivos del tránsito. • Impermeabilidad. Hasta donde sea posible, debe impedir el paso del agua al interior del pavimento. • Resistencia, Su resistencia a la tensión complementa la capacidad estructural del pavimento.
BASES Es la capa que se encuentra entre la base y la subrasante en un pavimento asfáltico. Debido a que está sometida a menores esfuerzos que la base, su calidad puede ser inferior y generalmente está constituida por materiales locales granulares o marginales
PROPIEDADES • Función Económica. Una de las principales funciones de esta capa es netamente económica; en efecto, el espesor total que se requiere para que el nivel de esfuerzos en la subrasante sea igual o menor que su propia resistencia, puede ser construido con materiales de alta calidad; sin embargo., es preferible distribuir las capas más calificadas en la parte superior y colocar en
la parte inferior del pavimento la capa de menor calidad la cual es frecuentemente la más barata. Esta solución puede traer consigo un aumento en el espesor total del pavimento y no obstante, resultar más económica. • Capa de transición. La subbase bien diseñada impide la penetración de los materiales que constituyen la base con los de la subrasante y por otra parte, actúa como filtro de la base impidiendo que los finos de la subrasante la contaminen menoscabando su calidad. • Disminución de las deformaciones. Algunos cambios volumétricos de la capa subrasante, generalmente asociados a cambios en su contenido de agua (expansiones), o a cambios extremos de temperatura (heladas), pueden absorberse con la capa subbase, impidiendo que dichas deformaciones se reflejen en la superficie de rodamiento. • Resistencia. la subbase debe soportar los esfuerzos transmitidos por las cargas de Los vehículos a través de las capas superiores y transmitidos a un nivel adecuado a la subrasante. • Drenaje. En muchos casos la subbase debe drenar el agua, que se introduzca a través de la carpeta o por las bermas, así como impedir la ascensión capilar.
