Taller de Tecnología y Materiales
CARRERA:
INGENIERÍA CIVIL
INTEGRANTES: -
TEMA: TEMA:
Balbin bin Lazo, azo, Rocio
“MATERIALES BITUMINOSOS”
CURSO:
TALLER DE TECNOLOGÍA DE
MATERIALES
PROFESORA:
Ing. DAYANA MONTALVAN SALCEDO
CICLO:
IV
2013
1
Taller de Tecnología y Materiales
Tabla de contenido DEFINICION.................................................................................. DEFINICION.................................................................................. 4 CLASIFICACION............................................................................................... CLASIFICACION............................................................................................... 5 BETUNES........................................................................................................ BETUNES........................................................................................................ 6
DEFINICION.................................................................................. DEFINICION.................................................................................. 6
PROPIEDADES DEL BETÚN........................................................ BETÚN........................................................6 TIPOS DE BETUNES......... BETUNES................... ................... .................. ...................................... ............................. 7 BETUNES NATURALES......... NATURALES................... ................... ........................................... .................................. 7 BETUNES ARTIFICIALES.......... ARTIFICIALES.................. .................. ................... ................................ ....................... 7 CLASIFICACIÓN SEGÚN OTROS AUTORES......... AUTORES.................. ................... ................. .......8 8 IMPRIMADORES.......... IMPRIMADORES................... .................. ................... ........................................... ................................. 9 Emulsiones asfálticas.............................................................. asfálticas..............................................................9 9 Pinturas bituminosas de imprimación..................................... imprimación .....................................10 10 PEGAMENTOS BITUMINOSOS Y ADHESIVOS............................. ADHESIVOS............................. 11 Pegamentos bituminosos de aplicación en caliente................. caliente .................11 11 Pegamentos bituminosos de aplicación en Frío....................... Frío....................... 12 Láminas......... Láminas.................. ................... .................... .................................................... .......................................... 13 Placas asfálticas......... asfálticas.................. ................... ................... ................... ............................... ..................... 13 ALQUITRAN.......... ALQUITRAN................... ................... ........................................................ .............................................. 13 DEFINICION.......... DEFINICION................... ................... .................... .............................................. .................................... 14 COMPOSICIÓN.......... COMPOSICIÓN................... ................... .................................................... .......................................... 14 ASFALTO........ ASFALTO.................. .................... .................. ................... ........................................... ................................ 15 EL ASFALTO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN................... CONSTRUCCIÓN...................15 15 VENTAJAS DEL ASFALTO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN.. CONSTRUCCIÓN ..16 16 PROPIEDADES MECÁNICAS BÁSICAS....................................... BÁSICAS....................................... 16 RESISTIVIDAD / CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA........................... ELÉCTRICA ........................... 17 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES BITUMINOSOS.................. BITUMINOSOS ..................17 17 APLICACIONES DE LOS MATERIALES BITUMINOSOS EN LA INGENIERÍA CIVIL.......... CIVIL................... ................... ................... ................... ............................. ................... 20 2
Taller de Tecnología y Materiales CONCLUSIONES..................................................................... CONCLUSIONES.....................................................................23 23 BIBLIOGRAFIA........................................................................ BIBLIOGRAFIA........................................................................ 24 WEBGRAFIA.......... WEBGRAFIA................... ................... ................... ................... .................. ........................... ................... 24
INTRODUCCION
3
Taller de Tecnología y Materiales
El siguiente siguiente trabajo trabajo a exponer exponer se trata sobre la explicación explicación de los materiales bituminosos, la clasificación de estos, las propiedades que presenta y las aplicaciones en nuestra carrera, ya que aporta mucho para nuestra formación como Ingenieros Civiles.
MATERIALES BITUMINOSOS 1. DEFINICION
4
Taller de Tecnología y Materiales Los Los mater material iales es que que en su comp composi osició ción n exista exista un prod produc ucto to orgá orgánic nico, o, llama llamado do betún betún,, se les les consi conside dera ra como como mater material ial bituminoso. Este material básico que da nombre al grupo de mate materi rial ales es bitu bitumi mino noso sos, s, sien siendo do una una de sus sus prin princi cipa pale les s característica la impermeabilización. En la mayoría de los casos para la utilización correcta de estos materiales deben calentarse y fundirse, una vez que esto se enfrí enfríen en y solid solidifi ifiqu que, e, adqui adquiri rirán rán su resis resisten tencia cia.. En estad estado o líqui líquido do son muy muy pegajo pegajosos sos,, sobre sobre cualq cualqui uier er super superfic ficie ie se adhier ieren con con faci facili lid dad, y a temp emperatu atura ambien iente se endurecen. Los Los Mater Material iales es Bitum Bitumin inoso osos s comp compren rende den n a aquel aquello los s cuyo cuyo orig origen en son son los los crud crudo os petr petro olífe lífero ros s como como tamb tambié ién n a los los obten obtenid idos os por por la desti destilac lació ión n destr destruc uctiv tiva a de sustan sustancia cias s de orig origen en carb carbon onos oso, o, rese reserv rvan ando do la pala palabr bra a asfá asfált ltic ica a para para aque aquell llas as sust sustan anci cias as de orig origen en petr petrol olíf ífer ero, o, natu natura rale les s o artifi artificia ciales les,, y alqu alquitr itrane anes s a las las proc procede edente ntes s de sustan sustancia cias s carbonosas. Tienen una textura grasa y color oscuro (negro, marrón) marrón) y presenta presentan n una alta adhesivida adhesividad d en caliente caliente,, coeficie coeficiente nte de dilatación elevado e impermeabilidad.
2. CLASI CLASIFIC FICACI ACION ON o
Los materiales bituminosos presentan la siguiente clasificación: Betunes: Residuo sólido o viscoso de materiales fósiles. Materia prima de los productos bituminosos. Tipos:
5
Taller de Tecnología y Materiales Naturales Artificiales Alquitrá Alquitrán: n: obtenido obtenido por destilac destilación ión destruc destructiva tiva de carbone carbones s y otros materiales vegetales. El residuo de su destilación se llama Brea (Pez). Asfalto: Mezcla natural o artificial de betunes y materiales inertes de pequeño tamaño.
o
o
2.1.
BETUNES
2.1.1.
DEFINICION
Son Son mezc mezcla las s de hidr hidroc ocar arbu buro ros s natu natura rale les, s, o piro piroge gena nado dos s (aquellos que se han sometido a tratamientos de calor), o de sus combi combina nacio cione nes s y que que puede pueden n ser gaseo gaseosos sos,, líqui líquido dos, s, semisó semisóli lidos dos y sólid sólidos, os, solub solubles les por por comp complet leto o en sulfur sulfuro o de carb carbon ono. o. Los Los hay hay natu natura rale les s y arti artifi fici cial ales es.. Los Los betu betune nes s naturales o nativos son líquidos viscosos o compuestos sólidos constituidos por mezcla de hidrocarburos y sus derivados no metáli metálicos cos.. Los Los betun betunes es artif artifici iciale ales s proc procede eden n del petró petróleo leo obteniéndose por: destilación, oxidación o cracking.
2.1.2.
PROPIEDADES DEL BETÚN
Son de color negro o marrón oscuro, pudiendo estar en estado sólido, viscoso o blando, y líquidos, a la temperatura ordinaria. Su densidad varía de 1,1 a 1,4. Los betunes betunes sólidos sólidos tienen tienen fractura fractura concoid concoidea, ea, rebland reblandecen ecen hacia los 50 grados Celsius y funden de 100 a 130 grados Celsius. Arden sin dejar residuos, con llama amarilla-verdosa muy fuliginosa. Los betunes son muy estables a una temperatura de 250 0 C; perdiendo perdiendo menos menos de 1 % los calentados calentados a 163 0 C, propiedad que lo caracteriza y diferencia de los alquitranes. Los betunes, con el tiempo, experimentan un envejecimiento, sin duda duda debid debido o a una una oxid oxidaci ación ón.. Los Los rayo rayos s ultra ultravio violet letas as también les atacan, así como el prolongado contacto con el agua estancada y sobretodo la saturada de cal a 50 0 6
Taller de Tecnología y Materiales 2.1.3.
TIPOS DE BETUNES
2.1.3.1. BETUNES NATURALES NATURALES Se encu encuen entr tran an en la natu natura rale leza za form forman ando do lago lagos, s, mezclados con arena o arcilla, y a veces impregnando roca rocas. s. Son Son poco poco abun abunda dant ntes es y su extr extrac acci ción ón no presenta gran interés. El origen de estos betunes está en los los petr petról óleo eos s que que han han subi subido do a la supe superf rfic icie ie a trav través és de fisu fisura ras s y se han han depo deposi sita tado do allí allí;; con con el tiemp tiempo o los los mater material iales es más más liger ligeros os se evapo evaporar raron on,, quedando los componentes de mayor viscosidad.
2.1.3.2. BETUNES ARTIFICIALES ARTIFICIALES Se obti obtien enen en a part partir ir del del petr petról óleo eo some someti tien endo do al mismo mismo,, despu después és de una una desti destilac lació ión n fracci fraccion onad ada a a temperatura ambiente, a otro proceso de destilación fraccionada en caliente y vacío para obtener aceites pesados y grasas sin que se produzca el cracking que se origina con temperaturas más altas. Este cracking consiste en romper las cadenas de los hidrocarburos más más larg largas as y conv conver erti tirl rlas as en hidr hidroc ocar arbu buro ros s de cadenas más pequeñas. Cab Cabe dest estacar car dent entro de los los diverso ersos s tip tipos de betunes, algunos de ellos de especial interés como los betunes asfálticos. Estos betunes, preparados por destilación de hidrocarburos naturales, se presentan como sólidos o semisólidos a temperatura ambiente por por lo que que para para pode poderr usarl usarlos os en obra obra,, es preci preciso so calentarlos a fin de reducir su viscosidad. También conviene citar otros tipos de ellos, como los betunes fluidificados o las emulsiones bituminosas.
Betunes fluidificados 7
Taller de Tecnología y Materiales Se obtie obtiene nen n mezcla mezcland ndo o betun betunes es duro duros s con aceite aceites s ligeros (queroseno, gasolina, etc.). Tiene la ventaja de que no es preciso calentarlos para su utilización y los disol disolven ventes tes empl emplead eados os tiene tienen n como como única única misió misión n facilitar el trabajo en obra, ya que se eliminan en el proce proceso so de curad curado. o. Si este este betún betún lo emul emulsio sionam namos os con agua, además de reducir su viscosidad, facilita su uso en condiciones de bajas temperaturas, lluvias o humedad. Los Los rápidos emp emplean com como disolv solve ente naftas o gasol gasolin inas as muy voláti volátiles les,, mientr mientras as que que los los medio medios s utilizan petróleo o queroseno.
Emulsiones Bituminosas Son mezclas de dos líquidos no miscibles, uno de los cuales se dispersa en forma de gotas muy pequeñas por el otro. Si se mezclan y agitan betún fundido y agua agua cali calien ente te se obti obtien ene e una una emul emulsi sión ón,, pero pero,, en cuan cuanto to está stá en repo reposo so las part partíc ícul ulas as disp disper ersa sas s empiezan a unirse hasta que se produce la separación del betún y el agua, lo que se denomina como emulsión rota. A fin de consegu conseguir ir emulsion emulsiones es estable estables, s, se emplea emplea un tercer tercer product producto o llamado llamado “emulsio “emulsionant nante” e” cuya finalida finalidad d es rodear las partículas del betún impidiendo su unión, y por consiguiente evitando que la emulsión se rompa. Al colocar en obra la emulsión y en contacto con los áridos, se produce la rotura de la misma. Es decir, las partículas se vuelven a juntar formando una película continua que une al árido. Por ello existen varios tipos de emulsiones de rotura: rápida (R), media (M) y lenta (L).
2.1.4.
CLASIFICACIÓN SE SEGÚN OT OTROS AU AUTORES Algunos autores clasifican de diferente forma los tipos de betu betune nes s sien siendo do otra tra posi posibl ble e clas clasif ific icac ació ión n la 8
Taller de Tecnología y Materiales sigu siguie ient nte: e: impr imprim imad ador ores es,, que que se util utiliz izan an para para la preparación de superficies; pegamentos bituminosos y adhesivos, que se utilizan para la unión de prod product uctos os o elemen elemento tos s de la imper impermea meabi biliz lizaci ación ón;; másti mástico cos s y arma armadu dura ra bitum bitumin inosa osas, s, que que se utili utilizan zan para la realizac realización ión in situ de la imperme impermeabi abiliza lizació ción; n; mater material iales es para para el sellad sellado o de junta juntas; s; y prod product uctos os prefabricados tales como las láminas y las placas. A continuación la explicación de algunos de ellos.
2.1.4.1. IMPRIMADORES Los imprimadores son productos bituminosos utilizados para la imprimación y reparación de las superficies superficies de los soportes que vayan a impermeabilizarse con el fin de mejorar la adherencia del material impermeable en el soporte. Clasificación Los imprimadores se clasifican dos tipos: o Emulsiones asfálticas o Pinturas bituminosas de imprimación
2.1. 2. 1.4. 4.1. 1.1. 1. Emul Emulsi sion ones es asfálticas Las emulsiones emulsiones asfálticas son productos bituminosos bituminosos obtenidos por la dispersión dispersión de pequeñas pequeñas partículas partículas de un betún asfáltico asfáltico en agua agua o en una una soluci solución ón acuos acuosa a con un agente agente emulsi emulsiona onante nte;; además de los tres productos básicos (betún asfáltico, agua y emul emulsi sion onan ante tes) s),, pued pueden en cont conten ener er otro otross tale taless como como mate materi ria a mineral fina, caucho, etc. Las emulsiones asfálticas se clasifican en los tipos A, B, C y D de acuerdo con UNE 104-231. Las emulsione emulsioness asfálticas asfálticas se designan con la sigla E seguida seguida de la letra que identifica identifica el tipo al que pertenece pertenecen n y de la referencia referencia UNE 104-231. 104-231. (UNE, (UNE, Una Una Norma Norma Españ Española, ola, son un un conjunto conjunto de norm normas as tecn tecnol ológ ógic icas as crea creada dass por por los los Comi Comité téss Técn Técnic icos os de 9
Taller de Tecnología y Materiales Normalización (CTN)). Los va valores de la las características físicas y químicas generales generales y las particulares particulares de cada tipo deben ser los que se establecen en UNE 104-231. En el en envase ase del prod produc uctto deben figurar sus incompatibilidades incompatibilidades y el intervalo intervalo de temperaturas temperaturas en el que debe ser aplicado. En la recepción recepción del material debe controlarse controlarse que toda la partida partida suministrada suministrada sea sea del mismo mismo tipo. Si durante el almacenamiento almacenamiento las emulsiones emulsiones asfálticas asfálticas se sedimentan, sedimentan, deben deben poder poder adquirir adquirir su condici condición ón primitiv primitiva a mediante mediante agitación moderada. Las emulsi emulsion ones es asfál asfálti ticas cas no debe deben n apli aplicar carse se cuand cuando o la temp temper erat atur ura a ambi ambien ente te sea sea meno menorr que que 5ºC. 5ºC. Las Las emul emulsi sion ones es asfált asfáltic icas as deben deben ser ser homogé homogéne neas as y no mostra mostrarr separ separaci ación ón de agua ni coagulación del betún asfáltico emulsionado.
2.1.4. 2.1.4.1. 1.2. 2. Pintura Pinturas s bituminos bituminosas as de imprimación
Las pinturas bituminosas de imprimación son producto productoss bitumin bituminosos osos líquidos líquidos obtenido obtenidoss a partir de una base bituminosa (asfáltica o de alquitrá alquitrán) n) que, que, cuando cuando se aplican aplican en capa fina, al secarse, forman una película sólida. Las pinturas bituminosas bituminosas de imprimación imprimación se clasi clasifi fican can en los dos tipos tipos sigui siguien ente tes: s: tipo tipo I, pinturas pinturas de impri imprimaci mación ón de base asfál asfáltica tica y tipo II, pinturas de imprimación de base base alquitrán. Las pinturas bituminosas bituminosas de imprimación imprimación se designan con las siglas siglas PI seguidas seguidas de un guión, guión, del número número romano que 10
Taller de Tecnología y Materiales identifica el tipo al que pertenecen, y de la referencia UNE 104234. Los valores valores de las las característic características as físicas físicas y químicas químicas generales generales y las particulares particulares de cada tipo deben deben ser los que se establecen establecen en UNE 104-234. 2.1.4.2. 2.1.4.2. PEGAMENTO PEGAMENTOS S BITUMINO BITUMINOSOS SOS Y ADHESIVO ADHESIVOS S
Definición
Los pegament pegamentos os bituminos bituminosos os y los adhesiv adhesivos os son producto productoss de base bituminosa, destinados a realizar la unión entre sí de otros producto productoss tales tales como láminas láminas y armadu armaduras ras bitumin bituminosas osas o la unión de estos productos con el soporte base de la impermeabilización. Clasificación
Los pegamen pegamentos tos bitumino bituminosos sos se clasifi clasifican can en los dos tipos tipos siguientes: o Pegamentos bituminosos de aplicación en caliente. o Pegamentos bituminosos de aplicación en frío.
2.1.4.2. 2.1.4.2.1. 1. Pegamentos Pegamentos bituminosos bituminosos de de aplicación aplicación en caliente
Como pegamentos bituminosos de aplica aplicació ción n en calie caliente nte pued pueden en util utiliza izarse rse oxiasfaltos oxiasfaltos o másticos bituminosos bituminosos del tipo II.
Oxiasfaltos
Los Los
oxia oxiasf sfal alto toss son son
prod produc ucto toss 11
Taller de Tecnología y Materiales bitu bitumi mino noso soss semi semisó sóli lido doss prep prepar arad ados os a part partir ir de hidr hidroc ocar arbu buro ross natura naturale less por por dest destila ilació ción n y oxid oxidaci ación ón pos poster terio ior, r, sin sin o con con catalizadores, catalizadores, al al hacer pasar a través través de su masa masa una corriente de aire a elevada temperatura. Los oxiasfa oxiasfaltos ltos se clasifi clasifican can en los tipos que que se especific especifican an en UNE 104- 202. Los oxiasfaltos se designan con la denominación correspondiente al tipo seguida de la referencia UNE 104-202. Los valores de las características físicas y químicas deben ser los que se estab estable lecen cen en UNE UNE 104-2 104-202. 02. Apéndi Apéndice ce 1 No debe debe utilizarse oxiasfalto del tipo OA-70/40. El oxiasfalto que se utilice para para unir unir lámi láminas nas en el solap solapo o debe debe tener tener,, para para las disti distinta ntass temp temper erat atur uras as,, como como mí míni nimo mo,, los los valo valore ress de resi resist sten enci cia a a la tracción que se indican en la tabla 1 de UNE 104-236.
Másticos bituminosos Los másticos bituminosos se designan con las siglas M-II seguidas de la referencia UNE 104-232/1. Los valores de las características físicas y químicas deben ser los que se indi indican can en UNE UNE 104104- 232/1. 232/1. Apénd Apéndice ice 1 Cuand Cuando o los másticos bituminosos bituminosos se utilicen utilicen para unir láminas en el el solapo, solapo, deben tener, para las distintas temperaturas, como mínimo, los valores de resistencia a la tracción que se indican en la tabla 1 de UNE 104-236.
2.1.4.2. 2.1.4.2.2. 2. Pegamentos Pegamentos bituminosos bituminosos de de aplicación aplicación en Frío
Los pegam pegamen entos tos bitumi bituminos nosos os de aplic aplicaci ación ón en frío frío están están compue compuesto stoss esen esencia cialm lment ente e por un produ product cto o bitum bitumin inoso oso disuelt disuelto o en un disolv disolvente ente volátil volátil y son son de tal tal natura naturalez leza a que permiten la unión de los materiales sin afectar a sus propiedades. 12
Taller de Tecnología y Materiales
Los pegament pegamentos os bitumin bituminosos osos se designa designan n con las siglas siglas PBPB-II II segu seguid idas as de la refe refere renci ncia a UNE UNE 104104-23 236. 6. Los Los valo valore ress de las las características físicas y químicas deben ser los que se establecen en UNE 104-236. Apéndice1 Apéndice1 Los pegamentos pegamentos de aplicación aplicación en frío deben poseer, para cada edad del solapo, como mínimo, los valores de resistencia a la tracción que se indican en la tabla 2 de UNE 104-236.
2.1.4.3. 2.1.4.3. Láminas Láminas Las láminas son productos prefabricados laminares, cuya base impermeabilizant impermeabilizante e es de tipo bituminoso, bituminoso, destinados a formar parte parte fundamen fundamental tal de la imperme impermeabi abiliza lizació ción, n, como como sistema sistema monocapa monocapa (compuesto por una sola lámina, por materiales de unión y, en algunos casos, por imprimaciones) o multicapa (compuesto por varias láminas que pueden ser del mismo o de distinto tipo, por materiales de unión y, generalmente, por imprimaciones).
2.1.4.4. Placas asfálticas Las placas asfálticas son productos bituminosos bituminosos prefabricados en piez piezas as de pequ pequeñ eño o tama tamaño ño y con con diver iversa sas s form formas as,, constituidos por: una armadura, recubrimientos bituminosos, un material antiadherente y una protección mineral situada en la cara exterior.
2.2.
ALQUITRAN 13
Taller de Tecnología y Materiales 2.2.1.
DEFINICION
Son productos bituminosos semisólidos o líquidos que se obtienen por por dest destil ilac ació ión n en ause ausenc ncia ia de aire aire.. Exis Existe ten n dist distin into tos s tipo tipos s de alquitrán: de hulla, lignito, esquistos o madera. Siendo el primero de ellos el más utilizado en obra. Se denomi denomina na brea al residuo residuo fusible, fusible, semisóli semisólido do o sólido, sólido, de color color negro o marrón oscuro, que queda después de la evaporación parcial o destilación del alquitrán o sus derivados. El alquitrán no se obtiene como producto, sino como subproducto. Normalmente se calientan los carbones vegetales (hulla, antracita) para que se desprendan los hidr hidroc ocarb arburo uros s que que guar guardan dan en su inter interio iorr y enton entonces ces obten obtenem emos os el gas ciudad. Debido a la circulación de este gas por tuberías se origina un residuo viscoso que es lo que se denomina alquitrán en brut bruto. o. Al some somete terr a este este a un proc proces eso o de dest destil ilac ació ión, n, se van van separando aceites hasta que al final se obtiene la brea. Así, con esta brea y los aceites de distintas densidades se obtiene el alquitrán con el que se va a trabajar. Las especificaciones españolas consideran dos tipos de alquitranes, AQ y BQ, BQ, segú según n los los tipo tipos s de brea breas s y aceit ceites es que que entr entren en en su composición. Los de tipo A contienen brea más dura y aceites más volátiles que los tipo B.
2.2.2.
COMPOSICIÓN
Es muy muy difíc difícil il habla hablarr de una una comp composi osició ción n o fórmu fórmula la especí específic fica a del del alqu alquit itrá rán, n, ya que que ésta ésta varí varía a depe depend ndie iend ndo o del del tama tamaño ño de cade cadena na de carbo carbono nos, s, temp tempera eratur tura a y el proces proceso o de desti destilac lació ión n utiliz utilizado ado.. El alquitrán es una mezcla compleja de compuestos orgánicos. En cuanto al alqu alquit itrá rán n de hull hulla, a, se cono conoce cen n alre alrede dedo dorr de 300 300 comp compon onen ente tes s distintos, 50 de los cuales pueden ser separados y comercializados. Se sabe que algunos de los componentes del alquitrán son cancerígenos. El alquitrán de hulla, al formarse debajo de los 600 °C, se compone prin princip cipalm alment ente e de parafinas, parafinas , olefinas, olefinas , alco alcoho hole les, s, feno fenole les, s, y agua agua;; mien mientr tras as que que en temp temper erat atur uras as supe superi rior ores es a los los 1000 1000 °C °C,, el coqu coque e comi comien enza za a form formar arse se a part partir ir de la hull hulla a y el alqu alquit itrá rán n resu result ltan ante te cons consis isti tirá rá prin princi cipa palm lmen ente te en hidr hidroc ocar arbu buro ros s arom aromát átic icos os,, feno fenole les s y 14
Taller de Tecnología y Materiales algunos algunos compuestos compuestos de nitrógeno, nitrógeno, azufre y oxígeno. oxígeno. Estas variaciones variaciones indican que la mayoría de los compuestos del alquitrán no existen en el carbón desde el principio, sino que se forman durante el proceso de coquefacción.
2.3.
ASFALTO
Uno Uno de los los materi materiale ales s bitu bitumin minoso osos s más más impo importa rtante ntes s hoy hoy en día día podríamos decir que es el asfalto, que en el ámbito de la ingeniería juega un rol muy importante importante dentro de su campo que son los materiales bituminosos. El asfalto es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como como aglo aglome meran rante te en mezcla mezclas s asfál asfáltic ticas as para para la const constru rucci cción ón de carr arretera teras, s, autovías ías o autop topista stas. Tamb ambién es utili ilizad zado en impermeabilizantes. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por completo de bitumen. Su nombre recuerda recuerda el Lago Asfaltites (el Mar Muerto), en la cuenca del río Jordán. Adem Además ás del del siti sitio o menc mencio iona nado do,, se encu encuen entr tra a en esta estado do natu natura rall formando una mezcla compleja de hidrocarburos sólidos en lagunas de algunas cuencas petroleras, como sucede en el lago de Guanoco, el lago de asfalto más extenso del mundo (Estado Sucre, Venezuela), con 4 km² de extensión y 75 millones de barriles de asfalto natural. Le sigue en extensión e importancia el lago de asfalto de La Brea, en la isla de Trinidad. A pesar de la fácil explotación y excelente calidad del asfalto natural, no suele explotarse desde hace mucho tiempo ya que, al obtenerse en las refinerías petroleras como subproducto sólido en el craqueo o fragmentación que se produce en las torres de destilación, resulta much mucho o más más econó económic mica a su obten obtenció ción n de este este modo modo.. Suced Sucede e algo algo parecid ecido o con con la obten tenció ción del gas, que tamb ambién resu resullta un subproducto casi indeseable en el proceso de obtención de gasolina y otros derivados del petróleo.
2.3.1. EL ASFALTO CONSTRUCCIÓN
COMO
MATERIAL
DE
El asfalto asfalto es un material material altamente altamente imperme impermeable able,, adheren adherente te y cohesivo, cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos instantáneos y fluir bajo la 15
Taller de Tecnología y Materiales acció cción n de cargas perm ermanentes. tes. Com Como aplicac icació ión n de esta stas pro propied piedad ades es el asfa asfalt lto o pued puede e cump cumpli lir, r, en la cons constr truc ucci ción ón de pavimentos, las siguientes funciones: •
•
Imperme Impermeabil abilizar izar la estructu estructura ra del paviment pavimento, o, haciéndo haciéndolo lo poco 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.
2.3.2. VENTAJAS DEL ASFALTO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN Resistente al ataque ataque químico químico y bacteriológico bacteriológico.. Se puede aplicar aplicar sobre sobre cualquier superficie. Evitan Evitan el proc proceso eso de destr destruc ucció ción n del del concr concreto eto arma armado do,, que que por por su natu natura rale leza za prop propia ia es poro poroso so y gene genera ralm lmen ente te tien tiene e micr microf ofis isur uras as.. Protegen el acero de refuerzo de la corrosión. Totalmente impermeable al agua y vapores de la misma. Las propiedades del material permiten que se adhiera o integre a la superf superfici icie e imper imperme meab abili ilizad zada, a, evita evitand ndo o que que se levant levante e por por cambi cambios os bruscos de temperatura o dilataciones que se puedan presentar por diferentes motivos.
2.3.3.
PROPIEDADES MECÁNICAS BÁSICAS
Cuando el asfalto es calentado a una temperatura lo suficientemente alta alta,, por por enci encima ma de su punt punto o de infl inflam amac ació ión, n, este este comi comien enza za a fluidi fluidific ficars arse, e, a veces veces como como un fluido fluido Newto Newtoni niano ano y sus sus prop propied iedad ades es mecáni mecánica cas s pued pueden en defin definir irse se por por su visco viscosid sidad ad.. A temp tempera eratur turas as más más bajas, el asfalto es un sólido visco-elástico, sus propiedades mecánicas son mas compleja complejas s y se describe describen n por su módulo módulo de visco-ela visco-elastici sticidad dad,, conocido como el módulo de stiffness. La viscosidad de un asfalto es usualmente medida en un viscosímetro capilar en una manera similar a la que se miden los aceites lubricantes. 16
Taller de Tecnología y Materiales
2.3.4.
RESISTIVIDAD / CO CONDUCTIVIDAD EL 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. •
•
•
Resi Resist sten enci cia a Diel Dieléc éctr tric ica: a: Asfa Asfalt ltos os duro duros s tien tienen en un resi resist sten enci cia a diel dieléc éctr tric ica a más más alta alta que que la de asfa asfalt ltos os meno menos s visc viscos osos os;; 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. 30ºC. La pérdi pérdida da dielé dieléctr ctrica ica aumen aumenta ta con con el incre incremen mento to de la temperatura. Prop Propied iedad ades es Térmi Térmicas cas:: El asfalt asfalto o es mode moderad radam ament ente e un buen buen material aislante térmico.
3. PROPIEDA PROPIEDADES DES DE LOS LOS MATERIA MATERIALES LES BITUMIN BITUMINOSOS OSOS
Las propiedades físicas – químicas más comunes entre los materiales bituminosos son: o
Viscosidad: Se entiendo como viscosidad a la resistencia que desarrolla un líquido al oponerse a los movimientos de las partículas que lo conforman o se encuentran en su interior. Esta propiedad resulta de gran interés e importanc importancia ia al momento momento de definir definir una emulsión emulsión adecuada adecuada para para cada tratamie tratamiento. nto. Cuando Cuando la emulsión emulsión es de baja viscosi viscosidad dad se puede utilizar para hacer riegos de imprimación imprimación y en gran parte 17
Taller de Tecnología y Materiales para estabilizaciones estabilizaciones de suelo, mientras mientras que si es de alta alta viscosidad, será empleada empleada en tratamientos tratamientos superficiales superficiales y en mezclas abiertas, abiertas, donde donde se debe garantiz garantizar ar que el material material o agregado agregado mineral mineral sea prov provis isto to de una una pelí pelícu cula la de liga ligant nte e sufi sufici cien ente teme ment nte e alta alta en su superficie. La viscosidad es medida en Segundos Saybolt Furol (SFS), segú según n espe especi cifi fica caci cion ones es y norm normas as nort nortea eame meri rica cana nass A.S. A.S.T. T.M. M. y A.A.S.H.O. A.A.S.H.O. En las emulsiones emulsiones aniónicas, el el pH usualmente es superior superior a 10. En las las catiónicas, catiónicas, inferior inferior a 7; algunas algunas veces puede estar tan bajo como 1,5.Cuaderno FIRP S366C Emulsiones asfálticas. o
Penetración Es una medida de la consistencia del producto. Se determina midiendo en décimas de mm la longitud que entra una aguja normalizada en una una mu mue estra stra con con unas unas cond condic icio ione ness espe especi cifi fica cada dass de tie tiemp mpo, o, temperatura y carga. Esto mide si el producto es líquido, semisólido o sóli sólido do.. La cons consis iste tenc ncia ia varí varía a con con la dens densid idad ad,, dism dismin inuy uyen endo do la consistencia al aumentar la densidad.
o
Susceptibilidad Térmica Es la aptitud que presenta un producto para variar su viscosidad en función de la temperatura. Los menos susceptibles son los oxidados, desp despué uéss los los de pene penetr trac ació ión n y los los que que más más susc suscep epti tibl bles es son son los los alquitranes.
o
Punto de reblandecimiento Es una medida de la susceptibilidad térmica. El punto de rebl reblan ande deci cimi mien ento to aume aument nta a cuan cuando do aume aument nta a la dens densid idad ad y la penetración disminuye. Un ensayo para su medida es el de anillo y bola bola (A y B) que consist consiste e en aumen aumentar tar la tempe tempera ratur tura, a, mi midie diendo ndo cuando la bola llega al fondo del recipiente arrastrando el producto bituminoso.
o
Índice de Penetración Valor que da la susceptibilidad térmica de los betunes y se obtiene de otros dos ensayos: el punto de reblandecimiento y el de penetración.
o
Envejecimiento Los Los betu betune ness se pone ponen n en obra obra en estad stado o plás plásti tico co.. Lu Lueg ego o van van endureciendo, aumenta la cohesión y crece la viscosidad y la dureza. Este fenómeno tiene lugar hasta llegar a una dureza determinada. A 18
Taller de Tecnología y Materiales partir de ahí, la cohesión disminuye y el producto se vuelve frágil, muy sensible a los esfuerzos bruscamente aplicados y a las deformaciones rápidas. o
Punto de Fragilidad Fraas El ensayo se aplica a los materiales sólidos o semisólidos y consiste en someter a una película del material que recubre una placa de acero a ciclos cicl os sucesi sucesivos vos de flexión flexión a temper temperatur aturas as decreci decreciente entes. s. Se define define como Punto de Fragilidad Fraas la temperatura en ºC a la que, a causa de la rigidez que va adquiriendo el material, se observa la primera fisura o rotura en la superficie de la película.
o
Punto de inflamación. Es la temperatura a la que arden los vapores del betún o alquitran al apro aproxi xima marr a la supe superf rfic icie ie del del mate materi rial al una una ll llam ama a de prue prueba bas. s. Es interesante que este punto sea de 25 o 30 grados centígrados por encima de la temperatura a la que se manipula el material
o
Ductibilidad Se mide por el alargamiento, antes de producirse la rotura, de una probeta de material bituminoso bituminoso estirada por sus extremos extremos con con una una velocidad constante. Es necesario que un material bituminoso pueda alargarse sin producirse grietas, pero una ductibilidad excesiva no es conveniente conveniente (produce roderas). Para un mismo material la ductibilidad ductibilidad crece al aumentar la temperatura.
o
Oxidación: cuand cuando o reacc reaccion iona a con el aire aire se va endur endurec ecie iendo ndo en forma gradual, por lo que pierde sus características elásticas, pero ganan gran resistencia al envejecimiento.
o
Volatilización: es la evaporación de los materiales más ligeros del material, causando la perdida de las características plásticas.
o
Temperatura: entre mayor es la temperatura mayor es la velocidad de oxidación y volatilización.
19
Taller de Tecnología y Materiales o
Área superfic superficial: ial: el área área expu expues esta ta del del mate materi rial al infl influy uye e en la oxidación y de la volatilización, entre mayor sea más perjudicara al material
4.
APLICACIO APLICACIONES NES DE LOS MATERIAL MATERIALES ES BITUMINO BITUMINOSOS SOS EN LA INGENIER INGENIERÍA ÍA CIVIL
La principal aplicación de los materiales bituminosos y a la que se destina el mayor porcentaje de su producción, se realiza en el campo de la pavimentación de carreteras, formando lo que se ha dado en denominar firm firmes es flexi flexibl bles es.. Otra Otra aplic aplicaci ación ón imp impor ortan tante te,, por el gran gran papel papel que desempeña en la construcción aunque no por el consumo de productos, es la impermeabilización tanto de obras hidráulicas como de edificios edificios.. o
Pavimentos de carreteras Se pued pueden en cons consid ider erar ar las las sigu siguie ient ntes es apli aplica caci cion ones es de prod produc ucto toss bituminosos a firmes de carreteras: riegos sin gravilla (de imprimación, rieg riegos os de adhe adhere renc ncia ia,, de cur curado, ado, de adhe adhere renc nciia), a), rie riegos gos con con gravilla, lechadas bituminos bituminosas as y mezc mezcla lass bitu bitumi mino nosa sass en frío frío o en caliente.
o
Impermeabilizaciones Una de las aplicaciones más antiguas de los productos bituminosos ha sido sido la im impe perm rmea eabi bili liza zaci ción ón de obra obrass frent rente e al paso paso del del agua agua procedente del terreno, de lluvia o contenida en depósito o tanques, así como en la protección de estructuras frente a la acción erosionante del agua en movimiento.
o
Impermeabilización de edificios El agua puede penetrar en una construcción a través de juntas entre las piezas que forman la cubierta, a través de fisuras, por paredes batidas por las lluvias y el viento, y también las humedades pueden proceder del terreno y ascender por capilaridad en los muros o en los cimientos. La protección contra las humedades debe realizarse en la fase constructiva del edificio ya que "a posteriori" y una vez que han aparecido goteras y humedades es más difícil y aventurado realizar esta protección. La impermeabilización puede realizarse:
o
En masa 20
Taller de Tecnología y Materiales Mezc Mezcla land ndo o con con los los demá demáss comp compon onen ente tess del del horm hormig igón ón ti tier erra ra de diatomeas impregnada de asfalto o emulsiones asfálticas. asfálticas. o
Pinturas asfálticas Pi Pintu nturas ras aplic aplicada adass en calien caliente te de alqui alquitr trán án o de betú betún, n, o pintu pinturas ras aplicadas en frío de cutbacks o emulsiones. Es aplicable aplicable en superficies superficies como: como: exterior exteriores es para para la imp imperme ermeabil abilizac ización ión de terrazas terrazas,, tejados tejados,, azoteas, paredes medianeras y en general todas las zonas exteriores que no estén sometidas a tránsito significativo y que por su situación se precise impedir el paso del agua. Puede aplicarse sobre cualquier super superfi fici cie e de albañi albañile lerí ría a exter exterio ior, r, baldosas baldosas,, cemen cemento, to,fibrocemento fibrocemento,, piedra, etc., y sobre otros materiales como, espuma de poliuretano,, galvanizados poliuretano galvanizados,, zinc zinc,, aluminio aluminio,, PVC PVC,, etc.
o
Membranas asfálticas prefabricadas Son telas telas orgáni orgánicas cas o inorg inorgáni ánicas cas satur saturada adass de un betún betún flui fluido do y recub recubie iert rtas as por varias varias capas capas super superfi ficia ciale less de un betún betún de mayor mayor dure dureza za per pero que que teng tenga a la sufi sufici cie ente nte flex flexiibili bilida dad d para para que que las las membranas puedan enrollarse y desenrollarse sin fisurarse. En muchas ocasiones se terminan en la superficie exterior o vista con una lámina de aluminio, o con un arenado.
o
Revestimiento e impermeabilización de canales Tienen por finalidad impermeabilizar impe rmeabilizar y proteger la superficie s uperficie de la obra mediante la creación de una membrana continua que evite la pérdida de agua, crear una superficie resistente a la erosión que proporcione 21
Taller de Tecnología y Materiales una una pérd pérdid ida a de carg carga a lo más más redu reduci cida da posi posibl ble e y esta estabi bili liza zarr los los márgenes de la obra. Hay dos tipos de impermeabilización impermeabilización de canales: uno consistente en la aplicación de hormigones asfálticos y otro en la realización de tratamientos impermeables.
o
Impermeabilización de presas de tierra y escollera Se reviste el paramento de aguas arriba por medio de una o dos capas de hormi hormigón gón asf asfálti áltico co de modo que se cree un revestimiento impermeable de unos 20 a 25 cm.
o
o
Los asfaltos asfaltos oxidado oxidados s cuen cuenta tan n con con un una a ampli amplia a varie varieda dad d de materia prima prima para la fabricaci fabricación ón de membran membranas as asfáltic asfálticas, as, usos: materia sellador de pozos petroleros, aplicaciones hidráulicas, revestimientos de cañerías cañerías,, sellados sellados asfálticos asfálticos para rellena rellenarr cavidade cavidadess debajo debajo de pavimen pavimentos tos rígidos rígidos (hormigó (hormigón), n), como protecci protección ón anticorr anticorrosiv osiva a para fundaciones de tanques, columnas y otras construcciones. Habida da cuen cuenta ta que que el asfa asfalt lto o es un Asfalto Asfalto de pavime pavimenta ntación ción Habi material material altamen altamente te imperme impermeable able,, adheren adherente te y cohesiv cohesivo, o, capaz capaz de resistir altos esfuerzos y fluir bajo la acción de cargas permanentes, se utiliza fundamentalmente en la construcción de pavimentos, pues: Confiere Confiere una buena unión y cohesión entre agregados, repuntando repuntando por ello la resistencia con la adición de espesores relativamente pequeños. Capaz de resistir la acción mecánica de disgregación ocasionada por las cargas de los vehículos. Baja susceptibilidad térmica; lo que implica que cuando se ponga en obra tenga tenga comportam comportamien iento to plásti plástico, co, ya que este material material viscoso viscoso 22
Taller de Tecnología y Materiales cuando se calienta puede llegar a deformarse permanentemente y cuand cuando o está está somet sometido ido a bajas bajas tempe temperat ratur uras as se fragi fragiliz liza a pudie pudiend ndo o llegar a romperse. Impermeabiliza la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de las precipitaciones
5. CONCLUSIONES En el presente presente trabajo trabajo se hace una revisión revisión del tema tema de los los materiales materiales bituminosos, haciendo énfasis en la importancia que éstas tienen en la moderna tecnología tecnología del proceso proceso de asfaltado asfaltado de carreteras. carreteras. Estas tienen tienen un sinnúmero sinnúmero de ventajas sobre el asfalto caliente o el rebajado, por lo que que es importante extender extender el empleo empleo de este este tipo de tecnología. tecnología. La utilizac utilización ión de esta tecnología tecnología proporci proporciona ona un ahorro ahorro en el proceso proceso de asfa asfalt ltad ado o de las las carr carret eter eras as,, reve revest stim imie ient nto o de mu muro ros, s, tech techos os,, etc. etc. Proporcionando una mayor seguridad y mejor calidad de vida para el usuario de las mismas.
23
Taller de Tecnología y Materiales 6. BIBLIOGRAFIA o
o o
o
Lu and U. Isacsson, “Characterization of Styrene-Butadiene-Styrene Polymer Modified Butimens-Comparison Butimens-Comparison of Conventional Conventional Methods and Dynamical Mechanical Analysis”, Journal of Testing and Evaluation, JTEVA, 25 (4), 383-390 (1997) (199 7) Bouldin, M. and Collins, A.; "Rheology and Micro-Structure of Polymer Asphalt Blends", Shell Development Co., Presented at the Meeting of Rubber Division, ACS, Las Vegas (1990) Krauss, G.; G.; "Modification "Modification of Asphalt Asphalt Block Polymer Polymer of Butadiene Butadiene and Styrene", Rubber Chem. Tech., 55, 1389 (1982)
WEBGRAFIA
7. o o o o
o
http://es.wikipedia.org/wiki/Norma_UNE http://www.asfaltex.com/UserFiles/1/File/normativa/Capitulo_2.pdf http://www.camineros.com/docs/cam043.pdf http://www.ampeperu.gob.pe/documentos/NormasTecnicasAprobadas ComisionPermaneceRNR/CE.010%20PAVIMENTOS_URBANOS.pdf ComisionPermane ceRNR/CE.010%20PAVIMENTOS_URBANOS.pdf http://www.slideshare.net/alebruno/clasificacion-de-los-materialespresentation
24
