Capítulo Tercero

MATERIAL AGLUTINANTE

TECNOLOGIA DEL ASFALTO

EXPOSITOR:

ING. NESTOR HUAMAN GUERRERO

1.1 RESEÑA HISTORICA

El asfalto es uno de los materiales más antiguos utilizados por el hombre.Excavaciones arqueológicas revelan de su empleo en épocas anterioresa nuestra era. En Asia, Mesopotania; El asfalto era usado comoaglutinante en trabajos de albañilería y construcción de estrados. Losreservorios de agua de los baños sagrados eran impermeabilizados conasfalto.

Se usó en pavimentación en 1802 en Francia; 1838 en Filadelfia (USA) yen 1909 se inicia el uso del “ Asfalto derivado del Petróleo “, el cual porsus características de economía y pureza en relación a asfaltos naturales,constituyen actualmente la principal fuente de abastecimiento.

1.0 DEFINICIÓN DE ASFALTO Y RESEÑA HISTORICA

ASFALTO MATERIAL AGLUTINANTE

1.2 DEFINICION

ASFALTO: material aglutinante de consistencia variable, de color oscuro, se

puede encontrar naturalmente y/o por refinación de petróleos. Está

constituido por mezcla compleja de hidrocarburos no volátiles de elevado

peso molecular.

Los asfaltos naturales pueden encontrarse en depresiones de la cortezaterrestre constituyendo los “ Lagos de Asfalto “ (Trinidad, Bermudas) oaparecen impregnados en poros de rocas formando las llamadas “ RocasAsfáltitas “ (Gilgonita). Se encuentran también mezclados con impurezasminerales.

Actualmente, la mayor parte del asfalto producido y empleado en el mundo

es extraído del petróleo del cual es obtenido exento de impurezas.

2.0 : TÉCNICAS DE PRODUCCIÓN DE ASFALTOS

2.1 CEMENTOS ASFALTICOS

Son preparados especialmente por presentar cualidades y consistenciaspropias para uso directo en la construcción de pavimentos asfálticos. Esideal para aplicaciones en trabajos de pavimentación por sus propiedadesAGLUTINANTES, IMPERMEABILIZANTES, FLEXIBILIDAD,DURABILIDAD Y ALTA RESISTENCIA A LOS ACIDOS Y ÁLKALIS ENGENERAL. Se clasifican de acuerdo a su consistencia medida por laviscosidad dinámica o absoluta y por su penetración (PEN).

Los asfaltos se producen por el refino del Petróleo en Unidades deDestilación Primaria y de Vacío. El producto obtenido del fondo de ladestilación primaria (crudo reducido) es destilado a 26 mm Hg. de presiónde vacío y alta temperatura ( del orden de 700° F). El producto obtenido porlos fondos de la torre de vacío se llama “ Residual Asfáltico “ o CementoAsfáltico de Petróleo – CAP, semisólido a temperatura ambiente. DichoCAP es obtenido a diferentes viscosidades las que miden su consistencia.

La VISCOSIDAD de un cemento asfáltico es inversamente proporcional con el valorde la PENETRACIÓN, los mismos que se identifican como sigue:

CAP.PEN 60/70: Cemento Asfáltico de Petróleo de Penetración 60 a 70

CAP.PEN 85/100: Cemento Asfáltico de Petróleo de Penetración 85 a 100

GRADO DE PENETRACIÓN Aguja de Penetración

W = 100 Grs.

T = 5 Segundos

En Brasil se producen:

CAP 7, 20, 55 (Penetración 90, 50 y 20): el N° indica su viscosidad absoluta ó

dinámica en poise.

CAP PEN 30/45, PEN 50/60, PEN 85/100, PEN 150/200: El N° indica el grado

de penetración.

En Perú se producen CAP PEN de diferentes rangos de penetración según lasviscosidades obtenidas en las refinerías de Petroperú y Repsol.

Viscosidad Absoluta ó Dinámicaó Poise

Dureza

(Décimas mm)(Ensayo de Laboratorio)

(Unidad)

Poise = FxT

A

F= Dina

T= Tiempo

A= Área

RECUPERACION Y REFINADO DE PRODUCTOS

ASFALTICOS DEL PETROLEO

2.2: ASFALTOS DILUIDOS CON SOLVENTES DE PETROLEO

ASFALTOS LIQUIDOS Ó RECORTADOS Ó CUT BACKS

Son ligantes asfálticos resultantes de la dilución de Cementos Asfálticoscon algún derivado de Petróleo. Los diluyentes se evaporan después dela aplicación.

Los diluyentes utilizados funcionan como “ Vehículos “ resultandoproductos menos viscosos que pueden ser aplicables a temperaturas másbajas. De acuerdo al “ Tiempo de Cura” determinado por la naturaleza deldiluyente utilizado se clasifican en:

– RC: Asfaltos de CURA RAPIDA (26% Nafta ó gasolina pesada)

– MC: Asfaltos de CURA MEDIA (30% Kerosene)

– LC: Asfaltos de CURA LENTA (35 % diesel)

Cada uno de éstos tipos de ligantes presentan diferentes rangos deViscosidad Cinemática ó Relativa ó Centistokes (cSt) determinada enfunción de la cantidad del diluyente empleado en la mezcla. Se definecomo la relación entre la viscosidad absoluta y la masa específica delfluido a la misma temperatura y presión.

La viscosidad se mide según el tiempo que demora en vaciarse la BotellaSaybol Furol ( Boca).

Unidades: Centistokes (cSt) y Saybolt Furol (SSF), utilizadas a diversastemperaturas .

En Perú se producen:

RC-500, RC-250: El N° indica su viscosidad cinemática en SSF (SegundosSaybolt Furol)

MC-30, MC-70: El N° indica su viscosidad cinemática en SSF.

EMULSION ASFALTICA

CEMENTO

ASFALTICO

AGUA AGENTE

EMULSIVO

En algunas ocasiones, la emulsión puede contener otros aditivos,

como estabilizantes, mejoradores de recubrimiento, mejoradores

de adherencia o agentes de control de rotura.

2.3: ASFALTOS DILUIDOS CON AGUA

EMULSIONES ASFÁLTICAS

Dispersiones CAP en fase acuosa, con tiempo de ruptura variable, el cualdepende entre otros factores de la cantidad de “Agente Emulsificante”, laviscosidad depende de la ligación del residual asfáltico.

La cantidad de emulsificante varia entre 0.2 a 1.0% V y la cantidad deasfalto en un orden de 60 a 70%.

Antes de la ruptura es de color “marrón” y depósitos “negros”constituyendo esta característica un elemento auxiliar para la inspecciónocular y constatación rápida de las condiciones del producto .

Las partículas de Asfalto dispersas en la emulsión son visibles almicroscopio variando su tamaño de 1 a 10 micras.

COMPONENTES DE LA EMULSIÓN

CEMENTO ASFÁLTICO

El cemento asfáltico es el elemento básico de la emulsión

asfáltica y en la mayoría de los casos, constituye entre un 50 y un

75% de la emulsión.

Si bien la dureza de la base de cemento asfáltico puede variar, la

mayoría de las emulsiones es hecha con asfaltos con un rango de

penetración 60 – 250. En ocasiones, las condiciones climáticas

pueden requerir una base asfáltica más dura o más blanda. En

cualquier caso, la compatibilidad química entre el agente

emulsivo y el cemento asfáltico es esencial para la producción de

una emulsión estable.

AGUA

El segundo componente en una emulsión asfáltica es el agua. Su

contribución a las propiedades deseadas en el producto final no

puede ser minimizada. El agua puede contener minerales u otros

elementos que afectan la producción de emulsiones asfálticas

estables. Consecuentemente, el agua potable puede no ser

adecuada para las emulsiones asfálticas.

El agua encontrada en la naturaleza puede ser inadecuada debido a

las impurezas, sea en solución o en suspensión coloidal. Preocupa

particularmente la presencia de iones de calcio y de magnesio.

Estos iones favorecen la formación de una emulsión catiónica

estable. De hecho, frecuentemente se adiciona cloruro de calcio a

las emulsiones cationicas, con el objetivo de aumentar la

estabilidad durante el almacenamiento.

AGENTES EMULSIVOS

Las propiedades de las emulsiones asfálticas dependen en gran

medida en los agente químicos utilizados como emulsivos. El

emulsivo es un agente tensio-activo o surfactante. El agente

emulsivo mantiene las gotitas de asfalto en suspensión estable

y controla el tiempo de rotura. Es también el factor

determinante en la clasificación de las emulsiones como

aniónicas, catiónicas o no-ionicas.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- LOS ASFALTOS Y SUS APLICACIONES : PETRO PERU

Ing. Ricardo E. Bisso Fernández

- EMULSIONES ASFALTICAS : INSTITUTO DEL ASFALTO

Manual Básico de Emulsiones Asfálticas – Manual Series N° 19

- ENSAYOS DE LABORATORIO – MTC

- ESPECIFICACIONES TECNICAS GENERALES PARA

CONSTRUCCION DE CARRETERAS : EG- 2000