TRABAJO DOMICILIARIO N° 2 - ASFALTO

TRABAJO DOMICILIARIO N°2 TEMA: EL ASFALTO REALIZAR UNA INVESTIGACIÓN SOBRE LOS MATERIALES BITUMINOSOS Y TIPOS DE ASFALTO QUE HASTA HOY SE UTILIZA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES:    

EN FRIO EN CALIENTE EMULSIFICADO CON ASFALTO MODIFICADO

1. DEFINICIÓN, ORIGEN, PRODUCCIÓN, DISTRIBUCIÓN O VENTA a) DEFINICIÓN El asfalto es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras, autovías o autopistas. También es utilizado en impermeabilizantes. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por completo de bitumen. Su nombre recuerda el Lago Asfaltites (el Mar Muerto), en la cuenca del río Jordán. Además del sitio mencionado, se encuentra en estado natural formando una mezcla compleja de hidrocarburos sólidos en lagunas de algunas cuencas petroleras, como sucede en el lago de asfalto 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 mucho más económica su obtención de este modo. Sucede algo parecido con la obtención del gas, que también resulta un subproducto casi indeseable en el proceso de obtención de gasolina y otros derivados del petróleo

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2

b) ORIGEN: Es muy conocido que el término "bitumen" se originó en Sanscrito, donde la palabra "jatu" significa alquitrán y "jatubrit" significa la creación de alquitrán, palabra referida al alquitrán producido por resinas de algunos árboles. El equivalente en latin fue originalmente "gwitu-men" (cercano al alquitrán) y por otros "pixtu-men" (alquitrán burbujeado), cuya palabra fue acortada subsecuentemente subsecuentemente a "bitumen" pasada luego del francés fr ancés a inglés. Existen varias referencias al asfalto en la Biblia, aunque la terminología usada puede ser bastante confusa. En el libro del Génesis se refiere al impermeabilizante del Arca de Noe, el cual fue preparado con y sin alquitrán y de la aventura juvenil de Moisés en "Un Arca de Espadaña, pintarrajeada con lodo y con alquitrán". Aun mas confusas son las descripciones de La Torre de Babel. La Versión Autorizada de la Biblia dice: "Ellos tenían ladrillos por rocas y lodo para mortero", la nueva versión autorizada dice: "Ellos usaron ladrillos en vez de piedra y alquitrán en vez de mortero". La traducción de Moffat en 1935 dice: "Ellos usaron ladrillos en vez de piedras y asfalto en vez de mortero"; así como en la nueva versión oficial de la Biblia en español. Tampoco es desconocido que los términos bitumen, alquitrán y asfalto son intercambiables.

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LOS PRIMEROS USOS DEL ASFALTO En las vecindades de depósitos subterráneos de crudo de petróleo, láminas de estos depósitos pueden verse en la superficie. Esto puede ocurrir pos fallas geológicas; la cantidad y naturaleza de este material que se observa naturalmente depende de un número de procesos naturales, los cuales pueden modificar las propiedades del material. Este producto puede ser considerado un "asfalto natural", a menudo siendo acompañado por materia mineral, y la mezcla y dependiendo de las circunstancias por las cuales hayan sido mezcladas. Existen por supuesto grandes depósitos de crudo de petróleo en el medio ambiente y por miles de años estos han correspondido a láminas superficiales de asfalto "natural". Los antiguos habitantes de esas zonas no apreciaron rápidamente las excelentes propiedades impermeabilizantes, adhesivas y de preservación que tenía el asfalto y rápidamente dejaban de usar este producto para su disposición final. Por más de 5.000 años el asfalto en cada una de sus formas ha sido usado como un impermeabilizante y/o agente ligante. Los sumerios, 3.800 AC, usaron asfalto y se recuerda este como el primer uso de este producto. En Mohenjo Daro, en el valle Indus, existen tanques de agua particularmente bien preservados los cuales datan del 3.800 AC. En las paredes de este tanque, no solamente los bloques de piedra fueron pegados con un asfalto "natural" sino que también el centro de las paredes tenía "nervios" de asfalto natural. Este mismo principio se usa actualmente en el diseño de modernos canales y diques. Se cree que Nebuchadnezzar Nebuchadnezzar fue un hábil exponente del uso del asfalto debido a que existe la evidencia que el usaba el producto para impermeabilización de los techos de sus palacios y como un ingrediente en sus caminos empedrados. El proceso de momificación usado por los antiguos egipcios también egipcios también testifica las cualidades preservativas del asfalto, aunque es una m ateria de disputa si se usó asfalto en vez de resinas. Los antiguos usos "naturales" del asfalto descriptos arriba no persisten en dudas en aquellas partes habitadas del mundo donde estos depósitos de asfalto natural estaban fácilmente disponibles. En consecuencia esto parece haber sido poco desarrollo del arte en algún otro sitio. No fue hasta el fin del siglo XIX que alguno de los presentes mayores usos del asfalto fueron introducidos. Sin embargo, esto parecía haber sido algún conocimiento de carpetas alternativas en el periodo intermedio como esta en la grabación que Sir Walter Raleigh, en 1.595 proclamo el lago de asfalto que encontró en Trinidad para hacer el mejor impermeabilizante utilizado en el acollado de

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 barcos. En la mitad del siglo XIX se intenta que el asfalto fuera manufacturado para utilizarse superficies de carreteras. El mismo provenía de depósitos naturales europeos. Así fue como se comenzaron a utilizar productos naturales que se obtenían del suelo, dando la llegada al carbón, alquitrán y luego el asfalto manufacturado a partir del crudo de petróleo. Durante el siglo XIX el uso del asfalto estaba limitado por su escasa disponibilidad, no obstante lo cual a mediados del mismo, la roca asfáltica participaba en la pavimentación de calles en Europa y después de 1.870, en USA. El aporte intensivo del asfalto en obras viales ocurrió a principios del siglo XIX debido a dos acontecimientos casi simultáneos: la aparición del automotor con rodado neumático -que sustituyó a la llanta maciza de caucho ideada en 1.869- y la explotación masiva del petróleo cuya industrialización lo convirtió en productor principal de asfaltos. En el primer paso, el automóvil obtuvo pronto el favor del público que reclamó buenos caminos para mayor seguridad y confort. El transporte carretero comercial creó la dependencia "camión-camino" exigiendo amplias carreteras para más y mejores vehículos. En el segundo caso, el petróleo produjo importantes volúmenes de asfaltos aptos para un directo uso vial (cementos asfálticos) y asfaltos diluidos con las fracciones livianas (cut-back). Las emulsiones bituminosas de tipo aniónico aparecieron por entonces (1.905) como paliativo del polvo, mientras que las catiónicas lo hicieron entre 1.951 y 1.957 en Europa y EE.UU. respectivamente; en Argentina las aniónicas comenzaron a producirse a mediados de la década del '30 y las catiónicas a fines del '60. Tanta actividad volcada al campo vial hizo que se hablara de la "era del automóvil y la construcción de carreteras". Los primeros trabajos asfálticos en calles y caminos fueron hechos con procesos sencillos para distribuir tanto el ligante como los áridos (a mano), apareciendo luego lanzas con pico regador y bomba manual. El ritmo de las obras viales y la necesidad de mejorar los trabajos y reducir costos hizo progresar la operación vial. Los métodos manuales se mecanizaron apareciendo: regadores de asfalto a presión, distribuidores de piedra, aplanadoras vibrantes, rodillos con neumáticos de presión controlada, etc. Las mezclas asfálticas en sitio cambiaron niveladoras y rastras por motoniveladoras y plantas móviles o fijas. Las primeras mezclas calientes irrumpieron en el mercado alrededor de 1.870 con plantas intermitentes (pastones) de simple concepción. Hacia 1.900 se había mejorado su diseño incluyendo tolvas de árido, elevadores de materiales fríos y calientes, secadores rotativos, tanques para acopiar asfalto, mezcladoras que permitían cargar vagones a camiones. Entre 1.930 y 1.940 se incorporan cintas transportadoras, colectores de polvo y otros aditamentos, en las décadas del 50 y 60 se desarrollan plantas de mayor capacidad, hacia 1.970 se introducen sistemas computarizados para dosificación y controles de elaboración, polvo y ruido. Todo este proceso mantuvo la operatoria fundamental: secado-cribado-proporcionadomezclado.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 En 1.910 existían en EE.UU. pequeñas plantas en caliente, de mezclado en tambor que hacia 1.930 fueron reemplazadas por las de mezclador contínuo, de mayor producción. En 1.960 el procedimiento de secado y mezclado en tambor fue rescatado y actualmente estas plantas (tambor mezclador) producen mezclas de gran calidad y compiten además en el reciclado de pavimentos. Los silos para acopio de mezcla caliente forman parte de las plantas de tambor mezclador; también suelen encontrarse estos sitios en instalaciones discontinuas para independizar las operaciones de carga de los camiones, o silos de gran capacidad, dotados de revestimiento aislante, permiten al acopio de mezcla caliente durante varios días conservando su trabajabilidad. La terminadora o pavimentadora asfáltica, fue introducida por Barber Greene en 1.937, después de siete años de experimentación, luego producidas por otras compañías con algunas variantes, pero manteniendo el esquema operativo original. En el campo de nuevos materiales ingresaron los aditivos: polímeros, fibras, agregados livianos, betunes sintéticos incoloros y mejoradores de adherencia. Los trabajos asfálticos se diversificaron: lechadas bituminosas, micro aglomerado, carpetas de reducido espesor, mezclas drenantés, mezclas o lechadas en color para pisos o como seguridad vial.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 c) PRODUCCIÓN: La producción de mezclas emulsionadas tienen la gran ventaja que no necesita de equipo especializado, como plantas viajeras o plantas estáticas. En el Perú las mezclas emulsionadas se producen en planta, pero también se pueden preparar en boggie, con cargador frontal o en trompo mezclador de concreto hidráulico, de 11 pie3 de capacidad o menor, dependiendo del volumen de mezcla requerido, donde la producción de mezcla es sencilla y de gran calidad, para esto se necesita de personal capacitado y de un ingeniero que controle la producción de la mezcla. Para el caso de mezclas con emulsiones frías, esta puede ser almacenada en centros de acopio, en donde pueden ser almacenadas hasta un largo periodo de tiempo, dependiendo del tipo de mezcla preparada, para luego ser transportado hacia el lugar de pavimentación. Las mezclas emulsionadas también pueden ser colocadas manualmente, sin necesidad de utilizar equipos especializados como motoniveladoras o pavimentadora, lo cual influye bastante en el costo de pavimentación. El tipo de colocación manual o con pavimentadora, va a depender del tamaño de la obra y volumen de mezcla asfáltica a colocar. Por lo general la colocación manual se realiza cuando se tiene una producción pequeña de mezcla. El orden de mezclado en un trompo o mezcladora es el siguiente: 1° Agua limpia 2° Arena gruesa 3° Piedra chancada de ½”

4° Emulsión Para el caso de las mezclas con emulsiones tibias se deberá entibiar todos los materiales a 70°C antes de vaciarlos al trompo. Después de agregar la emulsión asfáltica se deberá visualizar una mezcla totalmente homogénea respecto al color. DESCRIPCIÓN DE PRODUCTOS ELABORADOS. Los productos para la pavimentación de carreteras están clasifican como mezclas asfálticas en frío y mezclas asfálticas en caliente. Su comportamiento en el momento de aplicación en la carretera es: Mezclas asfálticas en caliente. Son mezclas uniformes de asfalto de alta calidad y agregado bien gradado, compactada muy bien para formar una masa densa y uniforme que debe ser colocada y compactada a temperaturas elevadas (120 – 150 oC). Las proporciones relativas de los componentes de una mezcla determinan las propiedades físicas de la mezcla y, eventualmente el desempeño de la misma como pavimento terminado.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 Las mezclas asfálticas en caliente se transportan en volquetas hacia los sitios de pavimentación. Presentan el inconveniente de que una vez sale de la planta debe consumirse, para evitar la pérdida de calor en la mezcla y la correspondiente aglomeración del producto. En la zona de pavimentación, la mezcla se extiende y compacta. El proceso de curado se efectúa al aire libre, generándose por consiguiente vapores de compuestos orgánicos volátiles hacia la atmósfera. Mezcla asfáltica en frío. La mezcla en frío descargada en volquetas es transportada hasta el sitio de la obra y es extendida con una motoniveladora. Durante el recorrido, la mezcla producida permanece con los fluidos totales que permiten la maleabilidad de la mezcla ejerciendo una lubricación entre las partículas que lo conforman. La mezcla al ser extendida acelera su proceso de curado y va eliminando el agua. El proceso de compactación no debe ser inmediato. Antes de proceder a compactar es necesario esperar un tiempo prudencial para permitir el curado de la mezcla y acercarse al contenido de humedad óptimo para su compactación. En el proceso de compactación se va eliminando el contenido de agua en la mezcla. Terminado el proceso de compactación, se abre la vía al tráfico el cual se encarga de eliminar el agua que pueda contener la mezcla y cerrar aun más la carpeta asfáltica. La resistencia de la carpeta va aumentando con el tiempo. La resistencia máxima debe alcanzarse transcurridos los primeros veinte días. La siguiente tabla presenta las principales diferencias en el comportamiento de las mezclas asfálticas en caliente y las mezclas asfálticas en frío. Resumen de las diferencias más representativas en el comportamiento de las mezclas CARACTERISTICAS

Temperatura almacenamiento Aplicación Curado

MEZCLA ASFALTICA MEZCLA EN CALIENTE ASFALTICA FRIO 0 130-150 C Ambiente

EN

130-150 0C Ambiente Proceso de libre, con Proceso libre, con emisiones de VOCs emisiones de agua.

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d) DISTRIBUCION O VENTA: EMPRESAS QUE BRINDAS SERVICIOS EN LA DISTRIBUCIÓN O VENTA DE ASFALTO EN EL PERÚ:

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CONTACTO: Jr. Cristobal De Peralta Norte, 110 Of. 601, Urb Valle Hermoso De Monterrico Santiago De Surco Lima Tlf.(01)437-8542 Cel.944-300861 Cel.981-118176 RPM.#388052 Cel.998-142091

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DESCRIPCION: Movimientos a tierra - Imprimación asfáltica - Pavimentación Edificaciones - Venta de mezcla asfáltica - Venta de agregados y afirmado - Transporte y alquiler de equipos.

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CONTACTO: Avenida Del Pinar, 152 - Of. 1005 Chacarilla Del Estanque - Santiago De Surco - Lima Tlf.(01)372-7601 Tlf.(01)247-3957 Cel.998-046384 DESCRIPCION: Emulsión asfáltica:

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- Rotura rápida - Rotura media - Rotura lenta - Rotura controlada - Superestables - Modificada con polímeros - Especiales Bitucote Plus® Mejorador de adherencia tipo amina para asfaltos. Bitusoil® Aglutinante orgá

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CONTACTO: Avenida República De Colombia, 671 - Of. 603 - San Isidro - Lima Tlf.(01)204-5100 Tlf.(01)440-6239 Tlf/Fax.(01)441-7577 Tlf.(01)422-0440 Tlf.(01)4225221. DESCRIPCION: Asfaltos modificados - Con polímetros SBS - Asfaltos modificados para tratamiento SAMI Página 9

TRABAJO DOMICILIARIO N°2 - Sellantes elastoméricos para fisuras, grietas y juntas Emulsiones asfálticas - Convencionales: rápida, media, lenta y de rotura controlada (CQS)

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CONTACTO: Lima Tlf.(01)494-2247 Cel.998-283286 Nextel.828*3286 Cel.945-133934 RPM.#364849 DESCRIPCIPN: [email protected] PAVIMENTOS Y EDIFICACIONES S.A.C. es una empresa en la rama de la ingeniería civil, que cuenta con profesionales altamente calificados dentro de este rubro; donde su principal objetivo es orientar a la ingeniería.

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CONTACTO: Jirón Porta, 130 - Of. 607 - Miraflores - Lima Tlf.(01)243-3671 Cel.987-965765 Nextel.411*5158 CONTACTOS: PAVIMENTACIONES S.A.C., fue fundada el 18 de Agosto del 2004, dedicada principalmente a: -Producción y colocación de mezclas asfálticas (obras de pavimentación asfáltica a nivel de base granular, asfálticos, losas de concreto y adoquinados).

2. TIPOS DE ASFALTOS Y ALQUITRANES UTILIZADOS EN PAVIMENTACIONES Página 10


A) Asfaltos oxidados o soplados: Estos son asfaltos sometidos a un proceso de des hidrogenación y luego a un proceso de polimeración. A elevada temperatura se le hace pasar una corriente de aire con el objetivo de mejorar sus características y adaptarlos a aplicaciones más especializadas. El proceso de oxidación produce en los asfaltos las siguientes modificaciones físicas: − Aumento

del peso específico. − Aumento de la viscosidad. − Disminución de la susceptibilidad térmica.

B) Asfaltos sólidos o duros: Asfaltos con una penetración a temperatura ambiente menor que 10. Además de sus propiedades aglutinantes e impermeabilizantes, posee características de flexibilidad, durabilidad y alta resistencia a la acción de la mayoría de los ácidos, sales y alcoholes. C) Fluxante o aceite fluxante: Fracción de petróleo relativamente poco volátil que puede emplearse para ablandar al asfalto hasta la consistencia deseada; frecuentemente se emplea como producto básico para la fabricación de materiales asfálticos para revestimientos de cubiertas. D) Asfaltos fillerizados: Asfaltos que contienen materias minerales finamente molidas que pasan por el tamiz # 200. E) Asfaltos líquidos: También denominados asfaltos rebajados o cutbacks, son materiales asfálticos de consistencia blanda o fluida por lo que se salen del campo en el que normalmente se aplica el ensayo de penetración, cuyo límite máximo es 300. Están compuestos por una fase asfáltica y un fluidificante volátil, que puede ser bencina, queroseno o aceite. Los fluidificantes se evaporan (proceso de curado), quedando el residuo asfáltico el cual envuelve y cohesiona las partículas del agregado. Son asfaltos líquidos los siguientes productos: 1. Asfalto de curado rápido: cuando el disolvente es del tipo de la nafta o gasolina, se obtienen los asfaltos rebajados de curado rápido y se designan con las letras RC (Rapid Página 11

TRABAJO DOMICILIARIO N°2 Curing), seguidos por un número que indica el grado de viscosidad cinemática en centiestokes. 2. Asfalto de curado medio : si el disolvente es queroseno, se designa con las letras MC (Medium Curing), seguidos con un número que indica el grado de viscosidad cinemática medida en centiestokes. 3. Asfalto de curado lento: su disolvente o fluidificante es aceite liviano, relativamente poco volátil y se designa por las letras SC Slow Curing), seguidos con un número que indica el grado de viscosidad cinemática medida en centiestokes. 4. Road oil : Fracción pesada del petróleo usualmente uno de los grados de asfalto líquido de curado lento (SC). F) Asfaltos emulsificados: 1. Emulsiones asfálticas: Los asfaltos modificados con polimeros elevan la vida util de un pavimento de dos a tres veces (segun el caso a aplicar) con un costo adiccional de hasta un 25% sobre la mezcla asfaltica. Esta plenamente probado que los asfaltos convencionales poseen propiedades satisfactorias tanto mecanicas como de adhesion en una amplia gama de aplicaciones y bajo distintas condiciones climaticas y de transito. sin embargo, el creciente incremento de volumen del transito y la magnitud de las cargas, y la necesidad de optimizar las inversiones, provoca que, en algunos casos, las propiedades de los asfaltos convencionales resulten insuficientes. Por ejemplo, con los asfaltos convencionales, aun con los grados mas duros, no es posible eliminar el problema de las deformaciones producidas por el transito canalizado (ahuellamiento), especialmente cuando se deben afrontar condiciones de alta temperatura. Además, con la simple adopción de asfaltos más duros se corre el riesgo de fisuraciones por efectos térmicos cuando las temperaturas son muy bajas. Con ciertas mezclas abiertas, alternativa generada por razones de confort y seguridad, con los ligantes convencionales no se alcanzaría una resistencia mecánica suficiente a causa de una insuficiente cohesión y adhesividad, lo que unido al bajo contenido de ligante de estas mezclas podria redundar en una disminución en su durabilidad. Del mismo modo, las nuevas capas superficiales delgadas serian menos durables cuando se vean sometidas a altas intensidades de tránsito. 2. Emulsión asfáltica inversa: emulsión asfáltica en la que la fase continua es asfalto, usualmente de tipo líquido, y la fase discontinua está constituida por diminutos glóbulos de agua en porción relativamente pequeña. Este tipo de emulsión puede ser también aniónica o catiónica.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 G) Otros tipos 1. Roca asfáltica: roca porosa como arenisca o caliza, que se ha impregnado con asfalto natural a lo largo de su vida geológica. 2. Producto asfáltico de imprimación: asfalto líquido de baja viscosidad que penetra en una superficie no bituminosa cuando se aplica a ella. 3. Pintura asfáltica: producto asfáltico líquido que a veces contiene pequeñas cantidades de otros materiales como negro de humo, polvo de aluminio y pigmentos minerales. 4. Gilsonita: tipo de asfalto natural duro y quebradizo que se presenta en grietas de rocas o filones de los que se extrae. H) Productos prefabricados 1. Para rellenos de juntas: tiras prefabricadas de asfalto mezclado con sustancias minerales muy finas, materiales fibrosos, corcho, etc., de dimensiones adecuadas para la construcción de juntas1. 2. Paneles: compuestos generalmente de una parte central de asfalto, minerales y fibras, cubierta por ambos lados con una capa de fieltro impregnado de asfalto y revestido en el exterior con asfalto aplicado en caliente. Con anchuras de 90cm a 1.20m, con un espesor de 9cm a 25mm y de la longitud que se desee. 3. Tablones: mezclas premoldeadas de asfalto, fibras y filler mineral, reforzadas a veces con malla de acero o fibra de vidrio. Con longitudes de 90cm a 2.40m y anchuras de 15 a 30cm. Pueden contener arena silícea lo que los hace parecer ligas. 4. Bloques: hormigón asfáltico moldeado a alta presión. El tipo de áridos empleados, la cantidad, tipo de asfalto, el tamaño y el espesor de los bloques pueden variarse según las necesidades de empleo.

Producción de Asfaltos en el Perú Tiene mayor variedad en la producción de asfaltos es la refinería Conchán, Produciendo asfaltos para pavimentación y asfaltos de uso industrial. Página 13


Los asfaltos que produce Petroperú, se hacen en base a especificaciones técnicas vigentes que permanentemente son actualizadas dando como resultado una calidad Innovada y Mejorada. En este sentido, cuidadosos y estrictos controles de calidad demuestran que los asfaltos que produce Petroperú cumplen con los requerimientos de entidades mundiales tales como: -Asociación Americana de Carreteras Estatales y transportes Oficiales – Norma AASHTO M20/ M81 Y AASHTO MP1 (SUPERPAVE). -Sociedad Americana para Ensayos y Materiales – Normas ASTM D946/D2028. -Instituto Del Asfalto USA -Instituto Francés de Petróleo En razón a ello, presentan una calidad de exportación, teniendo aplicabilidad diversa y éxito en países con climas calurosos, templados, fríos y frígidos. Petroperú exporta asfalto a Ecuador, Bolivia y Chile. 1. Asfaltos de Pavimentación Los asfaltos de pavimentación que se producen en el Perú son los siguientes: 

Asfaltos de Pavimentación Sólidos

Se denomina así a los asfaltos que son clasificados de acuerdo a su onsistencia, mediante el ensayo de penetración. Los asfaltos de pavimentación sólidos producidos en el Perú son: CAP PEN 40/50, CAP PEN 60/70, CAP PEN 85/100, CAP PEN 120/150 De estos tipos de asfaltos los de mayor demanda en el mercado nacional son: CAP PEN 60/70 y CAP PEN 85/100 

Asfaltos de Pavimentación Líquidos

Estos asfaltos son los denominados asfaltos líquidos o y son Cutbacks clasificados de acuerdo a su tiempo de curado. En el Perú se producen los siguientes tipos de asfaltos líquidos: 

Asfaltos de Pavimentación Líquidos de Curado Rápido

Se producen los siguientes tipos: RC-250 : Siendo de mayor demanda en el mercado Nacional 85% aproximadamente.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 RC-70 : Se vende en menor proporción que el RC-250, siendo del orden del 15% de demanda

nacional de asfaltos líquidos de curado rápido. 

Asfaltos de Pavimentación Líquidos de Curado Medio

Se produce el siguiente tipo: MC-30 : Este tipo de asfalto de curado medio es el de mayor demanda en el mercado nacional. 

Asfaltos de Pavimentación Líquidos de Curado Lento

Este tipo de asfaltos no se produce en el Perú, debido a que no existe demanda en el mercado nacional. Los asfaltos de curado rápido representan aproximadamente el 90% de la demanda nacional, mientras que los de curado medio sólo el 10% La demanda nacional de asfalto para pavimentación, en la actualidad, está por debajo de la capacidad de producción que tenemos en las refinerías de Conchán, Talara y L a Pampilla. Esta demanda es aproximadamente de 2,000 a 2,500 barriles de asfalto por día, mientras que la capacidad de producción es de 15,000 barriles de asfalto por día aproximadamente.

Uso de Cementos Asfálticos Graduados por Penetración en Función a l clima

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Los rendimientos aproximados de los asfaltos de pavimentación de acuerdo a su aplicación recomendados por Petroperú se muestran a continuación. Rendimiento Aproximado de Asfaltos de Pavimentación

En este cuadro se muestran rendimientos aproximados, para efectos de cálculo de mayor Página 16

TRABAJO DOMICILIARIO N°2 exactitud es importante considerar los siguientes aspectos: diseño en función al tipo de mezcla y otros factores tales como: clase de suelo, clima, terreno, intensidad del tránsito y materiales disponibles para la mezcla. 1. Asfaltos Industriales Este tipo de asfaltos se utilizan como impermeabilizantes y dentro del mercado nacional se producen, para estos fines, los asfaltos oxidados y asfaltos de menor grado de penetración como CAP PEN 10/20 y CAP PEN 20/30.

3. ENSAYOS DE LABORATORIO PARA ASFALTOS UTILIZADOS EN PAVIMENTACIONES a) ENSAYO DE CONSISTENCIA Página 17

TRABAJO DOMICILIARIO N°2 La consistencia describe la viscosidad o grado de fluidez del asfalto a cualquier temperatura. El asfalto es un material termoplástico: o sea se necesita una temperatura estándar para las comparaciones Tradicionalmente, los grados (clasificación) estuvieron basados en la consistencia a una temperatura estándar

b) PRUEBA DE PENETRACIÓN La consistencia del asfalto puede medirse con un método antiguo y empírico, como es el ensayo de penetración, en el cual se basó la clasificación de los cementos asfálticos en grados normalizados. En la figura 3.52 puede verse el ensayo de penetración normal. Consiste en calentar un recipiente con cemento asfáltico hasta la temperatura de referencia, 25ºC (77ºF), en un baño de agua a temperatura controlada. Se apoya una aguja normalizada, de 100 g de peso sobre la superficie del cemento asfáltico durante 5 segundos. La medida de la penetración es la longitud que penetró la aguja en el cemento asfáltico en unidades de 0,1 mm. Ocasionalmente el ensayo de penetración se realiza a distinta temperatura en cuyo caso puede variarse la carga de la aguja, el tiempo de penetración, o ambos.

c) PRUEBA DE VISCOSIDAD Las especificaciones de los cementos asfálticos clasificados según su viscosidad se basan por lo común en los rangos de viscosidad a 60ºC (140ºF). También se especifica generalmente una Página 18

TRABAJO DOMICILIARIO N°2 viscosidad mínima a 135ºC (275ºF). El propósito es dar valores límites de consistencia a estas dos temperaturas. Se eligió la temperatura de 60ºC (140ºF) porque se aproxima a la máxima temperatura superficial de las calzadas en servicio pavimentadas con mezclas asfálticas en los Estados Unidos y en cualquier otra parte del mundo en donde la construcción de caminos progresa; y la de 135ºC (275ºF), porque se aproxima a la de mezclado y distribución de mezclas asfálticas en caliente para pavimentación. Para el ensayo de viscosidad a 60ºC (140ºF) se emplea un viscosímetro de tubo capilar. Los dos tipos más comunes en uso son: el viscosímetro de vacío del Asphalt Institute (Fig. 3.47) y el viscosímetro de vacío de Cannon-Manning (Fig. 3.48). Se calibran con aceites normalizados. Para cada viscosímetro se obtiene un "factor de calibración", cuyo uso se describe luego. Generalmente, los viscosímetros vienen calibrados por el fabricante quien suministra estos factores.

El viscosímetro se monta en un baño de agua a temperatura constante, controlado termostáticamente (Fig. 3.49). Se vuelca asfalto precalentado en el tubo grande hasta que alcanza el nivel de la línea de llenado. El viscosímetro lleno se mantiene en el baño por un cierto tiempo hasta que el sistema alcance la temperatura de equilibrio de 60ºC (140ºF). Se aplica un vacío parcial en el tubo pequeño para inducir el flujo, porque el cemento asfáltico a esta temperatura es muy viscoso para fluir fácilmente a través de los tubos capilares del viscosímetro. En la figura 3.49 se muestra un dispositivo para el control del vacío. También se conecta al sistema una bomba de vacío. Luego que el baño, viscosímetro y el asfalto se han estabilizado en 60ºC (140ºF), se aplica vacío y se mide con un cronómetro el tiempo, en segundos, que tarda el cemento asfáltico en fluir entre dos de las marcas. Multiplicando este

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 tiempo por el factor de calibración del viscosímetro se obtiene el valor de la viscosidad en poises, la unidad patrón para medir viscosidad absoluta.

El viscosímetro de vacío del Asphalt Institute tiene muchas marcas para medir el tiempo. Seleccionando el par apropiado, se puede usar para asfaltos con una amplia variación de consistencias. Los cementos asfálticos para pavimentación son lo suficientemente fluidos a 135ºC (275ºF) para fluir a lo largo de tubos capilares bajo fuerzas gravitacionales únicamente. Por lo tanto, se usa un tipo distinto de viscosímetro, ya que no se requiere vacío. El más usado es el viscosímetro de brazos cruzados Zeitfuchs (Fig. 3.50). También se lo calibra con aceites normalizados.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 Como estos ensayos se hacen a 135°C (275ºF), para el baño se requiere un aceite claro apropiado. Se monta el viscosímetro en el baño (Fig. 3.51) y se vuelca el asfalto en la abertura mayor hasta que llegue a la línea de llenado. Como antes, se deja que el sistema alcance la temperatura de equilibrio. Para que el asfalto comience a fluir por el sifón que está justo encima de la línea de llenado, es necesario aplicar una pequeña presión en la abertura mayor o un ligero vacío en la menor. Entonces el asfalto fluirá hacia abajo en la sección vertical del tubo capilar debido a la gravedad. Cuando el asfalto alcanza la primera de las marcas se comienza a medir el tiempo hasta que alcanza la segunda. El intervalo de tiempo, multiplicado por el factor de calibración del viscosímetro, da la viscosidad cinemática en centistokes. Es necesario destacar que las medidas de viscosidad para 135ºC (275ºF) se expresan en centistokes y para 60ºC (140°F), en poises. En el ensayo de viscosidad cinemática, la gravedad induce el flujo (resultados en centistokes) y la cantidad de flujo a través del tubo capilar depende de la densidad del material. En el ensayo de viscosidad absoluta, los resultados se dan en poises, y el flujo a través del tubo capilar se induce por medio de un vacío parcial, siendo los efectos gravitacionales despreciables. Estas unidades poises y stokes o centipoises y centistokes - pueden ser convertidas unas en otras aplicando, simplemente, un factor debido a la densidad.

d) PRUEBA DE PESO ESPECÍFICO DE ELEMENTOS ASFALTICOS SOLIDOS

1.-OBJETIVO:

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El objetivo de este ensayo es, el de conocer el PESO ESPECIFICO, del producto asfáltico, este dato es útil para hacer las correcciones de Volumen cuando este se mide a temperaturas elevadas. Se emplea también como uno de los factores para la determinación de los huecos en las mezclas asfálticas para pavimentaciones compactadas.

2.- FUNDAMENTO TEÓRICO:

El peso específico es la relación en peso para volúmenes iguales de betún y agua refinados ambos a la temperatura de 25º C. su determinación comprende una muestra de betún a la temperaturas y medio ambiente, este ensayo desempeña además un rol interesante en la que respecta a la clasificación permitiendo establecer si se trata de betumenes de petróleo o de yacimientos asfálticos lacustres, de Trinidad, Bermuda Cuba, etc. O del alquitrán y sus derivados. El peso especifico del cemento asfáltico como subproducto de la destilación artificial del petróleo, rara vez excede de 1.04: el del alquitrán llega a 1.30 y los asfaltos naturales de los yacimientos lacustres de 1.20 a 1.40. Este valor debe estar entre 0.93 a 0.97 [gr/cc.] para el MC250 utilizado en el ensayo según especificaciones. Aunque normalmente no se especifica, es deseable conocer el peso específico del betún asfáltico. Este conocimiento es útil para hacer las correcciones de volumen cuando este se mide a temperaturas elevadas. Se emplea también como uno de los factores para la determinación de los huecos en las mezclas asfálticas para pavimentación compactadas. El peso específico es la relación del peso de un volumen determinado de material al peso de igual volumen de agua, estando ambos materiales a temperaturas especificadas. Así un peso específico de 1.05 significa que el material pesa 1.05 veces lo que el agua a la temperatura fijada. Todos los líquidos y la mayor parte de los sólidos sufren cambios de volumen cuando varía la temperatura. Se expansiona cuando se le calientan y se contraen cuando se enfrían.

Para fijar condiciones determinadas aplicables a un valor dado del peso específico, debe indicarse la temperatura del material y del agua. Así por ejemplo, P.E. a 15/15º Cº indica que la determinación se ha hecho con ambos materiales a una temperatura de 15 ºC el peso especifico del betún se determina normalmente por el método del picnómetro, descrito en los métodos AASHO y ASTM. 3.- RESUMEN DEL ENSAYO: Página 22

TRABAJO DOMICILIARIO N°2 Inicialmente se pesa el picnómetro vacío (seco y limpio) y en seguida, con agua destilada y luego con cemento asfáltico, ambos a 25ºC. La relación entre la masa de la muestra del asfalto, respecto a la masa del agua destilada contenida en el picnómetro, es denominada peso específico del asfalto. La determinación del peso específico permite realizar correcciones de volumen para diferentes temperaturas, como también calcular los vacíos de mezclas bituminosas. 4.- EQUIPO: • Picnómetro resistente al calor • Baño de agua • Termómetro • Charolas • Estufas • Balanza de exactitud 0,01 g

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 e) PRUEBA DE FLOTACIÓN Se utiliza para determinar la consistencia de los materiales asfálticos semisólidas que son más viscosos que el grado 3,000 o que tienen una penetración mayor que 300, ya que estos materiales no pueden ensayarse convenientemente con el uso ya sea de la prueba de viscosidad de Saybolt Furol o de la prueba de penetración. AASHTO T 50 - ASTM D 139 Esta prueba caracteriza el comportamiento al flujo o consistencia de ciertos materiales bituminosos, que por su bajo grado de dureza no pueden ser ensayados utilizando el método de penetración. Este ensayo es utilizado para medir la consistencia del residuo de destilación de los asfaltos rebajados de fraguado lento. Se utiliza para la determinación de la consistencia del residuo asfáltico de algunas emulsiones especiales. Se coloca una película de asfalto en un anillo que se hace flotar en agua a una determinada temperatura y se mide el tiempo en que el agua tarda en romper la película de asfalto f) PRUEBA DE DUCTILIDAD

Algunos ingenieros consideran que la ductilidad es una característica importante de los cementos asfálticos. Sin embargo, generalmente se considera más significativa la presencia o ausencia de la misma, que su grado real. Algunos cementos asfálticos que tienen un grado muy alto de ductilidad son también más susceptibles a la temperatura. Es decir, que la variación de la consistencia puede ser mayor debido al cambio de temperatura. La ductilidad de un cemento asfáltico se mide con un ensayo tipo "extensión" para el que se moldea una probeta de cemento asfáltico en condiciones y medidas normalizadas. Se la lleva a la temperatura de ensayo de la norma, generalmente 25ºC (77ºF) y se separa una parte de la probeta de la otra a cierta velocidad, normalmente 5 cm por minuto, hasta que se rompa el hilo de asfalto que une ambos extremos de la muestra. La ductilidad del asfalto es la distancia (en centímetros) a la cual se rompe dicho hilo.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 g) PRUEBA DE PUNTO DE LLAMA Cuando se calienta un asfalto, libera vapores que son combustibles. El punto de inflamación, es la temperatura a la cual puede ser calentado con seguridad un asfalto, sin que se produzca la inflamación instantánea de los vapores liberados, en presencia de una llama libre. Esta temperatura, sin embargo, está bastante por debajo, en general, de la que el material entra en combustión permanente. Se la denomina punto de combustión (fire point), y es muy raro que se use en especificaciones para asfalto.

El ensayo más usado para medir el punto de inflamación del cemento asfáltico es el de "vaso abierto Cleveland" (COC), que consiste en llenar un vaso de bronce con un determinado volumen de asfalto, y calentarlo con un aumento de temperatura normalizado. Se pasa una pequeña llama sobre la superficie del asfalto a intervalos de tiempo estipulados. El punto de inflamación es la temperatura a la cual se han desprendido suficientes volátiles como para provocar una inflamación instantánea.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 h) PRUEBA DE DESTILACIÓN DE ASFALTO Se efectúa mediante la ebullición de una cantidad determinada de material, midiendo el volumen total destilado. El residuo obtenido da el contenido de betún asfáltico, el que se somete a diferentes ensayos. La destilación en los asfaltos cortados, determina la cantidad de solvente y su naturaleza, con lo cual se puede prever el tiempo de curado. En las emulsiones asfálticas, determina la cantidad de agua. OBJETIVO: Esta prueba tiene por objeto determinar las proporciones de agua y de residuo asfalticos contenidas en la emulsión: el residuo de la destilación puede utilizarse para efectuar las pruebas de penetración, ductilidad y Solubilidad. EQUIPOS: 



         

Alambique de acero inoxidable de aprox. 95 mm de diámetro interior x 241 mm de altura con su tapa y cierre tipo prensa. Mechero anular de latón con agujeros sobre su circunferencia interior y regulador para la entrada de aire. Tubo de conexión de vidrio entre alambique y refrigerante con cubierta metálica. Refrigerante tipo Liebig de vidrio. Probeta graduada de 100 ml Dos termómetros -2 a + 300ºC con graduaciones al grado. Codo de vidrio entre refrigerante y probeta Mechero Bunsen. Dos soportes metálicos del tipo Universal. Aro porta alambique. Pinza porta refrigerante. Tubo de goma para conexión.

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PROCEDIMIENTO DE PRUEBA 1) Pese exactamente 200 gr de una muestra representativa de la emulsión en el alambique previamente pesado W1 (incluyendo tapa, abrazadera, termómetro y demás accesorios) 2) Tape perfectamente el alambique usando el tornillo de presión y colocando entre la abrazadera y el alambique un empaque. 3) Introduzca los termómetros en los respectivos orificios de la tapa, con su correspondiente tapón de corcho; de tal forma que el bulbo de uno de los termómetros quede a 6mm del fondo del alambique y el otro a 165mm del fondo. 4) Monte el equipo, conectando al alambique con el refrigerante y el quemador de gas anular a una distancia de 15 cm del fondo del alambique. Coloque un mechero en el tubo conector del refrigerante aplique suficiente calor para prevenir la condensación del agua en este tubo. Encienda el quemador anular y ajuste la flama. 5) Cuando la temperatura del termómetro colocado en el fondo marque aproximadamente 205° C (para muestras con polímero 175° C), mueva el quemador anular al fondo del alambique. Incremente la temperatura de la muestra hasta 260| C (para emulsionesmodificadas hasta 204° C) y mantenga esta temperatura por 15 min. Si esta temperatura incrementa más o si el tiempo se excede, la prueba debe ser realizada nuevamente. 6) Después de los 15 min, inmediatamente pese el alambique y los accesorios W2. 7) El tiempo total de la destilación será de 60 +- 15 min. 8) Bajo una campana de extracción, con guantes y lentes de seguridad, quite la tapa del alambique y mezcle la muestra usando una espátula. Vacíe el contenido a un vaso de precipitado. Agite con movimiento circular el residuo y vacíe en los moldes necesarios para las pruebas posteriores. 9) Mida el volumen de aceite destilado en un cilindro graduado y anote el dato. Nota: - Siempre vacíe el residuo de la destilación en un vaso de precipitado y agite para asegurar que la muestra es uniforme. - Vacíe el residuo de la prueba tan rápido como sea posible, después de retirar el calentamiento. - Si la temperatura del termómetro que está en el fondo cae rápidamente, indica que se esta formando espuma. Si se presenta espumeo, apague el calentamiento hasta que la espuma desaparezca, y caliente más lentamente. El quemador anular debe ser colocado más retirado del fondo del alambique para evitar la formación de espuma. Página 27

TRABAJO DOMICILIARIO N°2 i)

PRUEBA DE SOLUBRIDAD DE BETUNES

Permite obtener el grado de pureza de los productos asfálticos, a través de su disolución en tetracloruro de carbono, tricloroetileno u otros solventes adecuados; posteriormente mediante un proceso de filtración, se determina la cantidad de material insoluble. AASHTO T 44 - ASTM D 2042 Este ensayo indica la porción de constituyentes cementantes activos en el asfalto ensayado es decir se utiliza para medir la pureza del asfalto. En esta prueba las sales, el carbono libre y los contaminantes inorgánicos, se consideran impurezas. Es un procedimiento para medir la pureza del cemento asfáltico Una muestra es sumergida en un solvente donde se disuelven sus componentes cementantes activos, en tanto que las impurezas (sales, carbono libre, contaminantes inorgánicos) no se disuelven, sino que se depositan en forma de partículas. Por definición, un asfalto es totalmente soluble en sulfuro de carbono. Si al realizar el ensayo de un material quedara un residuo insoluble, el resultado del ensayo permitiría juzgar sobre la cantidad de asfalto puro que contiene dicho material. Por otro lado, la propiedad de solubilidad, sirve para comprobar la uniformidad de composición de un producto de este tipo y para determinar la cantidad de asfalto de que consta un pavimento.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 j)

DURABILIDAD O RESISTENCIA AL ENVEJECIMIENTO

Ensayo de película delgada en horno Este no es en realidad un ensayo, sino un procedimiento destinado a someter a una muestra de asfalto a condiciones de endurecimiento aproximadas a aquellas que ocurren durante las operaciones normales de una planta de mezclado en caliente. Para medir la resistencia al endurecimiento del material bajo estas condiciones, se hacen al asfalto ensayos de penetración o de viscosidad antes y después del ensayo. Se coloca una muestra de 50 ml de cemento asfáltico en un recipiente cilíndrico de fondo plano de 140 mm (5,5 pulgadas) de diámetro interno y 10 mm (3/8 pulgada) de profundidad. El espesor de la capa de asfalto es de 3 mm (1/8 pulgada) aproximadamente. El recipiente conteniendo a la muestra se coloca en un plato que gira alrededor de 5 a 6 revoluciones por minuto durante 5 horas dentro de un horno ventilado mantenido a 163ºC ( 325ºF). Luego se vuelca el cemento asfáltico en un recipiente normalizado para hacerle el ensayo de viscosidad o de penetración.

Ensayo de película delgada rodante en horno Este ensayo es una variante del anterior, desarrollado por agencias del oeste de los Estados Unidos. El propósito es el mismo pero cambian los equipos y procedimientos de ensayo. La figura 3.55 muestra el horno usado para el ensayo de película delgada rodante y también el frasco de diseño especial para contener la muestra. Se vuelca en el frasco una determinada cantidad de cemento asfáltico y se lo coloca en un soporte que rota con cierta velocidad alrededor de un eje horizontal, con el horno mantenido a una temperatura constante de 163ºC (325ºF). Al rotar el frasco, el cemento asfáltico es expuesto constantemente en películas nuevas. En cada rotación, el orificio

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 del frasco de la muestra pasa por un chorro de aire caliente que barre los vapores acumulados en el recipiente. En este horno, se puede acomodar un mayor número de muestras que en el horno del ensayo de película delgada. El tiempo requerido para alcanzar determinadas condiciones de endurecimiento en la muestra es también menor para este ensayo.

k) VELOCIDAD DE CURADO Conforme al tipo de solvente utilizado en la mezcla estos asfaltos pueden clasificarse tres tipos dependiendo de la velocidad de curado del solvente.   

Asfalto cortado de curado rápido. Asfalto cortado de curado medio. Asfalto cortado de curado lento.

Todos los asfaltos cortados poseen una nomenclatura específica para cada tipo, donde las letras van acompañadas de un número el cual indica su grado de viscosidad. Asfalto cortado de curado rápido. Este tipo de asfalto cortado se designa con las letras RC, cuyo fluidificante es Bencina, la cual permite un menor tiempo de evaporación, por su alto nivel de volatización. A continuación los principales asfaltos de curado rápido:

Asfaltos de curado rápido

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Asfalto cortado de curado medio. Asfalto cortado cuyo fluidificante es Kerosene, el cual es un solvente menos volátil que el solvente anterior. Estos asfaltos poseen como nomenclatura las letras MC. Los asfaltos cortados de curado medio más utilizados son los de a continuación

Asfalto cortado de curado lento. Corresponden a asfaltos cortados cuyo fluidificante es aceite, por o que el grado de volatización es mínimo. Estos ligantes se designan con las letras SC, seguidos por el número correspondiente a la viscosidad cinemática que posee. Los asfaltos de curado lento más utilizados fueron los SC – 70 y SC – 250, pero actualmente la norma AASHTO ha discontinuado su uso debido al tiempo de quiebre que requerían.

l)

RESISTENCIA A LA ACCIÓN DE AGUA Y SEDIMENTACIÓN

Es la resistencia que los agregados de suelo tienen a desintegrarse o romperse frente a la acción del agua y manipulación mecánica (laboreo). Se debe considerar como factor importante el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecánicas causan destrucción en la estructura. También existen relaciones entre estabilidad de los agregados y algunos constituyentes del suelo: - Contenido de arcilla: Si bien la arcilla favorece la estabilidad estructural, no siempre su presencia asegura estabilidad; por ejemplo, la presencia de sodio en el complejo de cambio. - Contenido de materia orgánica. - Óxidos de Fe y Al: pueden actuar solos o en combinación con materia orgánica.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 Porosidad: Representa el porcentaje total de huecos que hay entre el material sólido de un suelo. Es un parámetro importante porque de él depende el comportamiento del suelo frente a las fases líquida y gaseosa, y por tanto vital para la actividad biológica que pueda soportar. Contenido de agua: Se emplea para determinar la existencia de contaminaciones indebidas oasegurarsequenoseproduciráespumaduranteelcalentamientodelproducto. El método se basa en la destilación are flujo de una muestra del asfalto, junto con un disolvente volátil no miscible con el agua, el cual, al evaporarse, facilita el arrastre de agua presente, separándose de ella al condensarse.

m) MEDIDA DE CANTIDAD DE AGUA Y SEDIMENTACIÓN El contenido de agua y sedimentos de un gasóleo es el resultado de las prácticas de almacenaje y manipulación del producto desde su producción hasta su utilización. La contaminación por agua puede aparecer como resultado de la aspiración de aire húmedo dentro de las instalaciones de almacenamiento (cuando la temperatura desciende se produce la condensación de humedad). El agua puede contribuir al bloqueo de filtros y causar corrosión en los componentes del sistema de inyección. La formación de sedimentos y gomas en los combustibles sigue dos procesos paralelos que se afectan mutuamente: la oxidación de productos y la condensación en insolubles. En las fracciones ligeras es habitual mejorar la estabilidad inhibiendo la oxidación de hidrocarburos, pero en los destilados medio este método no es eficaz por lo que se usan dispersantes. Ello es debido al mayor contenido de heteroátomos y aromáticos condensados que éstos presentan, lo que les confiere una gran inestabilidad, más compleja que la mera oxidación de hidrocarburos.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 4. ENSAYOS DE ASFALTOS EMULSIFICADOS DEFINICION: Las emulsiones asfálticas corresponden a un asfalto líquido cuyo fluidificante es el agua. Estos dos líquidos inmiscibles conforman una mezcla en la cual uno de ellos se dispersa en el otro, en forma de gotas diminutas, denominándose al primero fase dispersa (Asfalto) y al segundo fase continua (Agua). Para lograr una estabilidad entre la fase continua y dispersa es necesario incorporar un agente emulsificador, generalmente de base jabonosa o solución alcalina. Los agentes emulsificantes forman una película protectora alrededor de los glóbulos de asfalto instituyéndoles una determinada polaridad en la superficie, lo que hace que estos se repelan manteniendo estable la emulsión. Cuando la emulsión se pone en contacto con los áridos, se produce un desequilibrio eléctrico que rompe la emulsión llevando las partículas de asfalto a unirse a los áridos y el agua fluye o se evapora separándose de la mezcla. Existen agentes emulsificadores que permiten que este quiebre sea instantáneo y otros más poderosos que retardan este fenómeno. Lo que implica que las emulsiones se clasifiquen en: Emulsiones asfálticas de quiebre rápido, RS. Emulsiones asfálticas de quiebre medio, MS. Emulsiones asfálticas de quiebre lento, SS. Emulsiones asfálticas de quiebre rápido: Emulsiones designadas con las letras RS. Poseen un porcentaje relativamente bajo de emulsificante y es menos estable, este tipo de ligante es la más adecuada para la construcción de tratamientos superficiales por su facilidad de empleo y excelente adherencia a los áridos. Emulsiones asfálticas de quiebre medio: Segundo tipo de emulsión. Son utilizadas Principalmente para mezclas en frío ya sea esta en planta o en sitio. Emulsiones asfálticas de quiebre lento: De igual modo que la emulsión anterior es usada para mezclas en frío, además de utilizarse en estabilización de suelos, riegos de liga en proporción 1:1 en agua, lechadas asfálticas y riegos negros. Dado la existencia de áridos cargados eléctricamente, con polaridad positiva ó negativa, se ha de necesitar emulsiones eléctricamente afines con los áridos. Esta característica se la da el agente emulsificador, el cual puede cargar positiva o negativamente la emulsión, las primeras llamadas emulsiones catiónicas las cuales son afines a áridos de carga negativa (que son los más comunes en Chile), como son los de origen silíceo o cuarzoso y las segundas llamadas emulsiones aniónicas que son afines con áridos de carga positiva, como los de origen calizo. Es la dispersión homogénea de pequeños glóbulos de cemento asfáltico cubiertos por un emulsificante, dentro de una fase continua acuosa. Su fabricación requiere dos tipos de energía: - Una mecánica, aportada por un molino coloidal que fragmenta el asfalto en forma de gotas esféricas.   

- Una físico - química, que evita que los glóbulos se unan unos con otros, la cual es aportada por el emulsificante, que disminuye la tensión interracial entre el asfalto y el agua y crea una carga eléctrica en la superficie de los glóbulos.

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

Por estar las emulsiones asfálticas constituidas por fases continua y discontinua, es indispensable conocer su comportamiento durante el tiempo y es por eso que los ensayes tendientes a medir la calidad de dichas emulsiones se agrupan para definir la composición, (destilación y carga de partícula), consistencia (viscosidad) y estabilidad (demulsibilidad, sedimentación y mezcla cemento).

Destilación El ensaye de destilación se usa para determinar las proporciones relativas de cemento asfáltico y agua presentes en la emulsión. Algunos grados de asfalto emulsificado, también contienen aceites; la destilación entrega información acerca de la cantidad de este material en la emulsión. También este ensayo permite analizar el residuo mediante ensayes adicionales como, penetración, solubilidad y ductilidad, que son descritos en los cementos asfálticos. El procedimiento de ensaye es muy similar al descrito para asfaltos cortados. Una muestra de 200 gr de emulsión se destila a 260ºC. La diferencia al destilar una emulsión es que se usa un recipiente de hierro y anillos quemadores en vez de un matraz de vidrio y mechero Bunsen. El equipo está diseñado para evitar los problemas que pueden originarse con la formación de espuma al calentar la emulsión. La temperatura final de destilación de 260ºC se mantiene durante 15 min. Con el objeto de obtener un residuo homogéneo. Los grados medio y rápido de las emulsiones catiónicas pueden incluir aceite en el destilado, cuya cantidad máxima está limitada por especificaciones. El material destilado, se recibe Página 34

TRABAJO DOMICILIARIO N°2 en una probeta graduada, incluye tanto el agua como el aceite presentes en la emulsión. Ya que estos dos materiales se separan, las cantidades de cada uno de ellos pueden determinarse directamente en la probeta graduada.

Carga de partícula El ensaye de carga de partícula se hace para identificar las emulsiones catiónicas de rotura rápida y media. Se materializa sumergiendo un par de electrodos, positivo (ánodo) y negativo (cátodo), conectados a una fuente de corriente eléctrica continua, en una muestra de emulsión. Luego de 30 minutos, o cuando la intensidad de corriente decrece 2 miliamperes, se observan los electrodos y se determina cual tiene una capa apreciable de asfalto depositado. Si está en el cátodo, estamos en presencia de una emulsión asfáltica catiónica.

Viscosidad Se utiliza el ensaye Saybolt-Furol, para medir la consistencia de las emulsiones asfálticas. Por conveniencia y precisión se usan dos temperaturas de ensaye, las cuales cubren el rango de trabajo. Estas temperaturas son 25º y 50ºC (77 ó 122ºF). Su elección depende de las características viscosas de la emulsión, según su tipo y grado.

Para hacer el ensayo a 25ºC se calienta una muestra hasta la temperatura de ensayo, revolviéndola cuidadosamente. Se la vuelca a través de un colador en un tubo normalizado que tiene un orificio tapado. Se saca luego el tapón y se mide el tiempo que tardan en salir 60 ml de asfalto. Este intervalo de tiempos medidos en segundos, es la viscosidad de Saybolt Furol. Es obvio que cuanto más viscoso es el material, mayor es el tiempo que necesita un determinado volumen para fluir por el orificio. Por lo tanto un incremento en el número de viscosidad indica un aumento en la viscosidad de la emulsión.

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TRABAJO DOMICILIARIO N°2 Para el ensayo a 50ºC, se debe calentar la muestra a 50ºC ± 3ºC y se la vuelca, colocándola, en el tubo. Se la lleva a la temperatura de ensayo, se saca el tapón y se cronometrea el tiempo, como ya se describió antes

Demulsibilidad o Desemulsión El ensaye de demulsibilidad indica la rapidez relativa a la cual los glóbulos coloidales de asfalto en las emulsiones del tipo rápido quebraran cuando se esparce en delgadas capas sobre un suelo o agregado. El cloruro de calcio hace que los diminutos glóbulos de asfalto presentes en las emulsiones asfálticas coagulen.

En este ensaye, una solución de cloruro de calcio y agua se mezcla totalmente con la emulsión (muestra de 100gr), luego se coloca sobre un tamiz 1,4 mm para determinar cuántos glóbulos de asfalto coagulan y se lava. Al ensayar las emulsiones CRS se usa una solución de cloruro de calcio muy débil. Las especificaciones prescriben la concentración de la solución y la cantidad mínima de asfalto que debe ser retenida en el tamiz 1,4mm (Nº14). La cantidad de residuo asfáltico retenido nos da el grado de coalescencia.

Se espera que estas emulsiones tengan un alto grado de demulsibilidad ya que se desea que quiebren inmediatamente al entrar en contacto con el agregado.

Sedimentación El ensaye de sedimentación indica la tendencia de las partículas de asfalto a perder la estabilidad, durante el almacenamiento de la emulsión. Detecta la propensión de los glóbulos de asfalto a sedimentar durante el almacenamiento. Este ensayo sirve también como indicador de la calidad de la emulsión aun cuando esta no sea almacenada. Una falla en el ensaye de sedimentación indica que algo anda mal en el proceso de emulsificación. Se colocan dos muestras de 500 ml en sendos tubos de vidrio graduados y se los deja descansar tapados, durante 5 días. Luego se toman pequeñas muestras de las partes superior e inferior de cada tubo, se coloca cada muestra en un recipiente y se pesa. La muestra se calienta hasta que evapore toda el agua y luego se pesa el residuo. Los pesos obtenidos se usan para encontrar la diferencia entre el contenido de cemento asfáltico de las porciones superior e inferior del cilindro. Esto da una medida de la sedimentación.

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TRABAJO DOMICILIARIO N° 2 - ASFALTO

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