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TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES MATERIALES

BITUMINOSOS

MATERIALES BITUMINOSOS

CURSO: TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES

DOCENTE: ING. YRMA CAPUÑAY CAPUÑAY

INTEGRANTES:

MATERIALES BITUMINOSOS

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Es una sustancia bituminosa, grasa, oscura y de olor fuerte, que se obtiene de la destilación de ciertas materias orgánicas, principalmente de la hulla, el petróleo, la turba, y la madera.

El alquitrán no se obtiene como producto, sino como subproductos. Normalmente estos son carbones vegetales (hulla, antracita), los calentamos para que se desprendan los hidrocarburos que guardan en su interior y entonces obtenemos el gas ciudad. Este gas va por unas tuberías, y en las tuberías encontramos un residuo viscoso que es a lo que llamamos alquitrán en bruto. Este alquitrán se le somete a un proceso de destilación, donde vamos separando aceites de distinta finura, y al final nos va a quedar sólo la brea. Con la brea y con aceites de distintas densidades, vamos a obtener el alquitrán con el que vamos a trabajar.

Al ser una mezcla compleja de compuestos orgánicos, es muy difícil hablar de una composición o fórmula específicas del alquitrán, ya que ésta varía dependiendo del tamaño de cadena de carbonos, temperatura y el proceso de destilación utilizados.

En cuanto al alquitrán de hulla se conocen alrededor de 300 componentes 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 principalmente de parafinas, olefinas, alcoholes, fenoles, y agua; mientras que en temperaturas superiores a los 1000 °C, el coque comienza a formarse a partir de la hulla y el alquitrán resultante consistirá principalmente en hidrocarburos aromáticos, fenoles, y algunos compuestos de nitrógeno, azufre y oxígeno.

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Estas 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.

Dentro de sus características, tenemos que mencionar que el Alquitran presenta las siguientes propiedades:

viscosidad, cohesión, adherencia, secatividad, durabilidad suceptibilidad.

Actualmente, se utiliza principalmente en la elaboración de diversos productos, como jabones, pinturas, cigarros (donde aparece como residuo de la combustión), plásticos, asfalto (para la pavimentación) y productos químicos. También se utiliza como combustible.

Los alquitranes de mayor punto de fusión, las breas, se utilizan en la fabricación de impermeabilizantes para cubiertas y de aglomerados de carbón.

El alquitrán es un residuo negro y pegajoso compuesto por miles de sustancias químicas. Entre las sustancias que componen el alquitrán del tabaco, se encuentran los hidrocarburos aromáticos policíclicos, aminas aromáticas y compuestos inorgánicos. Es importante señalar que el alquitrán obstruye los pulmones y afecta a la respiración, siendo al igual que los otros componentes de los cigarrillos, causante de la toxicidad de éstos.

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El alquitrán de hulla puede usarse como recubrimiento anticorrosivo, caracterizándose por tener una excelente resistencia al agua salada y una buena resistencia tanto a ácidos como a bases.

Se aplica también para conservar madera (por ejemplo durmientes de ferrocarril) e impermeabilizar techos.

Se usa como materia prima para la producción de varias sustancias químicas, como el carbolineum. De él pueden obtenerse grandes cantidades de naftalina, antraceno, piridina, quinolina y pireno, además de ser importante para la construcción de carreteras

Siendo inflamable, el alquitrán de hulla se usa a veces para calefacción, como combustible de calderas.

Puede usarse para obtener jabón de alquitrán de hulla, que se usa como champú medicinal para matar y eliminar los piojos y como tratamiento para la caspa y la psoriasis. Cuando se usa como tratamiento médico en los Estados Unidos, los preparados de alquitrán de hulla se consideran fármacos de venta libre sin receta médica.

El alquitrán se aplica como pintura, para dar capas impermeables, para fines terapéuticos, como materia prima en producción de benceno, tolueno, etc.

La destilación de alquitrán crudo de carbón produce a medida que aumentan las temperaturas: aceites ligeros, aceites medios o fénicos, aceites pesados y aceite antracénico.

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La brea es el residuo de la destilación total de alquitrán de hulla, y es sólida a temperaturas normales. El uso principal de la brea de alquitrán de hulla es para el aglomerado de carbón menudo, pero también tiene otros usos: como dieléctrico en la fabricación de electrodos.

BREA SOLIDA

* Brea solido en bloques, de forma circular rectangular, estas se comercializan desde 1kilo, 5 kilos, 10 kilos, 14 kilos, 15 kilos.

Los precios en ferreterías varían de acuerdo a la posición de esta o de la provincia en la que se compre, cuyos precios varían de s/ 3.00 a s/4 por kilo

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BREA LIQUIDA

Se pueden vender en galones de 159 litros o bidones, para carreteras estas se comercializan mediante 2000 a más galones que son transportados mediante camiones especiales.

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Es el material constituido por betunes naturales u obtenidos como residuo de la destilación del petróleo, de consistencia sólida, quebradiza, insoluble en agua que se utiliza como pavimento de caminos y como revestimiento impermeable de tejados y cubiertas.

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El principal componente del asfalto es el bitumen, también conocido como betún, el bitumen es la fracción residual, es decir, el fondo que queda tras la destilación fraccionada de petróleo, se trata de la parte más pesada y que tiene el punto de ebullición más alto del proceso. Aunque comúnmente se los suele confundir y usar los términos indistintamente, no se debe confundir al betún con el asfalto, ya que este último es una mezcla de betún con minerales.Además, el asfalto es un material que se encuentra presente en la composición del petróleo crudo.

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Los compuestos que constituyen a los asfaltos le proporcionan características de consistencia, aglutinación y ductibilidad; es sólido o semisólido y tiene propiedades cementantes a temperaturas ambientales normales.

Al calentarse se ablanda gradualmente hasta alcanzar una consistencia líquida.

Sus características físicas más destacadas son la viscosidad, su pegajosidad y su intenso color negro.

El asfalto es un líquido viscoso constituido esencialmente por hidrocarburos o sus derivados, a continuación enlistamos algunas de sus características:

Consistencia: Se refiere a la dureza del material, la cual depende de la temperatura. A altas temperaturas se considera el concepto de viscosidad para definirla.

Durabilidad: Capacidad para mantener sus propiedades con el paso del tiempo y acción de agentes envejecedores.

Susceptibilidad Térmica: Variación de sus propiedades con la temperatura.

Seguridad: capacidad para manejar el asfalto a altas temperaturas sin peligros de inflamación.

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Su uso primordial se da como aglomerante en mezclas asfálticas a instancias de la construcción de carreteras, autovías y autopistas, ya que es capaz de unir fragmentos de varios materiales y dar cohesión al conjunto a través de transformaciones en su propia masa que dan lugar al origen de nuevos compuestos.

Entre los usos que se le da al asfalto existen dos muy importantes, por un lado, como mencionamos, para la construcción de pavimentos de carreteras y autopistas, por sus características adherentes, cohesivas y altamente resistentes que permiten que reciba cargas importantes y permanentes. Y también como impermeabilizante de techos, por ejemplo, ya que es muy poco sensible a la humedad y da resultados efectivos contra la acción del agua que proviene de las lluvias.

Por sus propiedades de resistencia al agua y su durabilidad, el asfalto se utiliza en muchas aplicaciones en la construcción. Para proteger contra humedad y para impermeabilización contra agua (con una o varias capas), se utilizan tres tipos de asfalto: Tipo A, un material blando, adhesivo, que fluye fácil, para aplicaciones subterráneas o en otras aplicaciones a temperaturas moderadas; Tipo B, un asfalto menos susceptible, para usarlo en aplicaciones sobre el nivel del suelo, pero donde las temperaturas no excedan 125ºF; Tipo C, para aplicaciones sobre el nivel del suelo; puede ser en superficies verticales expuestas a la luz solar directa u otras áreas en que las temperaturas excedan los 125ºF.

Por sus cualidades impermeables y su durabilidad el asfalto se emplea en construcción para impedir el paso del agua, amortiguar vibraciones y expansiones y servir como pavimento.

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A.ASFALTOS OXIDADOS O SOPLADOS

Estos son asfaltos que han sido sometidos a un proceso de deshidrogenación y posteriormente a un proceso de polimeración.

Este asfalto es expuesto a una eleveda temperatura pasándole una corriente de aire con el objetivo de mejorar sus características y ser empleado en aplicaciones más especializadas.

El proceso de oxidación en los asfaltos presenta las siguientes modificaciones físicas:

Aumento del peso específico. Aumento de la viscosidad. Disminución de la suceptibilidad térmica.

B.ASFALTOS SÓLIDOS O DUROS

Asfaltos con una penetración a temperatura ambiente menor que 10.

Además de ser aglutinante e impermeabilizante, se caracteriza por su 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 empleada en ocasiones para ablandar el asfalto hasta la consistencia deseada; frecuentemente se emplea como producto básico para la fabricación de materiales asfálticos para revestimientos de cubiertas.

D.ASFALTOS LÍQUIDOS.

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Dentro de los asfaltos líquidos encontramos los siguientes productos:

a) Asfalto de curado rápido :

Es aquel cuyo 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 Curing), seguidos por un número que indica el grado de viscosidad cinemática en centiestokes.

b) Asfalto de curado medio:

El disolvente de este asfalto es queroseno, y se designa con las letras MC(Medium Curing), seguidos con un número que indica el grado de viscosidad cinemática medida en centiestokes.

c) Asfalto de curado lento:

El 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.

.

E. EMULSIONES ASFALTICAS

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Son parte de los asfaltos líquidos.

Es un sistema heterogéneo de dos fases normalmente inmiscibles (no se mezclan), como son el asfalto y el agua, al que se le incorpora una pequeña cantidad de un agente activador de superficie, tensoactivo o emulsificante de base jabonosa o solución alcalina, que mantiene en dispersión el sistema, siendo la fase continua el agua y la discontinua los glóbulos del asfalto, en tamaño, entre uno a diez micrones.

Cuando la emulsión se pone en contacto con el agregado se produce un desequilibrio que la rompe, llevando a las partículas del asfalto a unirse a la superficie del agregado.

El agua fluye o se evapora, separándose de las particulas pétreas recubiertas por el asfalto. Existen emulsificantes que permiten que esta rotura sea instantánea y otros que retardan éste fenómeno.

Sirven especialmente para una máxima estabilidad de mezclado. Se las emplea para dar un buen acabado con agregados compactos y asegurar una buena mezcla estabilizada. .

Las emulsiones asfálticas deben tener una buena adherencia.

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APLICACIONES

MANTENIMIENTO DE PAVIMENTOS

PAVIMENTACION VIAL

IMPERMEABILIDAD

ASFALTO EN FRÍO

ASFALTO EN CALIENTE

MORTERO ASFALTICO

MICRO-PAVIMENTOS

Entre otras una de las más importantes.

MEMBRANAS ASFALTICAS

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A. PAVIMENTACION VIAL

Son Intervenciones de mantenimiento de las capas constituidas por uno o más materiales que se colocan sobre terreno natural o nivelado para aumentar su resistencia y servir para la circulación de personas o vehículos. Los materiales más utilizados en pavimentación vial son los pavimentos flexibles (mezcla asfáltica) o pavimentos rígidos (concreto). En este informe hablaremos de los pavimentos flexibles.

1) ASFALTO EN FRÍO:

Es una mescla formada por agregados (áridos de 8-12 mm), y ligantes bituminosos (asfaltos líquidos). Los asfaltos líquidos más adecuados para estas mezclas son:

RC-250 clima cálido y medianamente húmedo.

MC-250 clima templado y medianamente húmedo.

CSS-1 ó SS-1 clima frío, templado y húmedo.

En las mezclas en frío se usan asfaltos líquidos, por lo cual la mezcla se efectúa sin calentar los agregados y el asfalto se calienta a una temperatura relativamente baja, solo para obtener la viscosidad (Fluidez) necesaria de mezclado.

Características:

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Únicamente se interrumpe el tráfico en la zona a reparar. La circulación se restablece inmediatamente después de la compactación.

El aglomerado es drenable, de forma que se evita la formación de charcos sobre la zona pavimentada, disminuyéndole riesgo para el tráfico en presencias de lluvias.

Sólo deberán colocarse y compactarse mezclas cuando la temperatura ambiental sea de por lo menos 10ºC, sin bruma ni lluvia.

Es aquel que se prepara in situ.

Es más económico.

Dura menos, por ello se usa en vías locales y con poco transito.

2) ASFALTO EN CALIENTE:

Las mezclas en caliente son las de mayor estabilidad de todas las mezclas asfálticas y consisten en mezclar el agregado

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pétreo y el cemento asfáltico a alta temperatura (135 a 165ºC). Los cementos asfálticos típicos son: CA 60-80 y CA 80-100.

Características:

Es aquel que se prepara en una planta dosificadora de asfalto.

Más caro que el asfalto en frío.

Mejor calidad. Se usa para vías principales

y con mucho transito. A simple vista se distingue

por que tiene áridos de mayor tamaño.

Para la colocación de la mezcla La superficie deberá estar seca o ligeramente húmeda. La temperatura de la mezcla no deberá ser inferior a 110ºC al comienzo y 85ºC al término del proceso.

Para la aplicación de un asfalto en caliente se hace necesario aplicar primero el riego de imprimación.

RIEGO DE IMPRIMACION:

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Consiste en la aplicación de un material asfaltico, en forma de película, sobre la superficie de la sub-rasante o de un material granular no tratado.

APLICACIONES:1. Impermeabilizar la superficie.2. Revertir y pegar sobre la superficie las partículas

sueltas.3. Endurecer la superficie.4. Promover la adherencia entre la superficie sobre

la cual se colocará y la primera capa de mezcla asfáltica.

5. Entre todas etas y demás aplicaciones, la más importante es la de adherir las capas de asfalto.

B. MANTENIMIENTO DE PAVIMENTACIONES ASFALTICAS. Estas se pueden dar en dos formas, tales como:

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1) MORTEROS ASFALTICOS:

Son la mezcla de agregados pétreos, emulsión asfáltica, agua y aditivos que son aplicados en capas delgadas sobre el pavimento existente.El mortero asfaltico se utiliza para el mantenimiento o curado de una pavimentación asfáltica.

Características de aplicación:

Sellan el pavimento actual contra la intrusión de agua y restauran sus propiedades.

El mortero asfáltico utiliza en su mezcla emulsión asfáltica convencional la cual requiere que por evaporación logra su curado en varias horas.

Es típicamente usado en pavimentación de calles y áreas urbanas

Para su aplicación se deberá tener en cuenta los siguientes pasos:

1.º. Limpiar la superficie.2.º. Revisar el buen

estado de la maquina.

3.º. Aplicar el relleno

2) MICRO-PAVIMENTOS.

Los micro-pavimentos y los morteros asfalticos sirven para el mantenimiento y curado de los pavimentos con asfalto, casi con los mismos componentes. A continuación le presento las diferencias que tiene el micro-pavimento con relación a los morteros asfalticos.

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Características:

El micro-pavimento utiliza emulsiones modificadas con polímeros las cuales por reacción química forzan a la humedad a ser expulsada de la mezcla permitiendo ser abierta al tráfico en menos de una hora.

El micro-pavimento se aplica en todo tipo de caminos, carreteras y autopistas. 

C. APLICACIONES DE ASFALTO COMO IMPERMEABILIZANTE .

MEMBRANAS ASFALTICAS:

La membrana asfáltica es una lámina pre -elaborada, impermeable y flexible, fabricada con asfaltos modificados y reforzados con una malla central de polietileno.

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SE UTILIZA PARA:

Impermeabilizar todo tipo de techos, (terrazas, planos inclinados, bóvedas, etc.), además de pisos, canales, piletas, diques, represas, etc.

EXTRACCION :

Los asfaltos son derivados del petróleo, y por ello lo encontramos en las refinerías. Para esta zona de Lambayeque las empresas que procesan el asfalto obtienen su materia prima en una de las Refinería De PETROPERU, la que está ubicada en la cuidad Talara

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ubicada en el departamento de Piura.

LISTADO DE PRECIOS

N° DESCRIPCION DE PRODUCTO UNIDMED

PRECIOS/.

01 ASFALTO EN CALIENTE M3 502.00

02 ASFALTO EN FRÍO M3 430.00

03 COLOCACION DE CARPETA ASFALTICA EN FRÍO M2 32.00

04 COLOCACIÓN DE LA CARPETA ASFÁLTICA EN CALIENTE

M2 40.00

05 RIEGO DE IMPRIMACION (MC-30) M2 4.40

06 MAQUINA ESPARCIDORA HORA 177.00

07 RODILLO TANDEM HORA 177.00

08 RODILLO NEUMÁTICO DYNAPAC HORA 177.00

Estos resultados nos facilito la empresa ASFALPACA EIRL, que es una de las empresas lambayecanas que se dedican a la venta de asfalto en frio y caliente.

La utilización de los asfaltos en el departamento de Lambayeque se llevan a cabo por convenios entre las municipalidades distritales o instituciones privadas a través de las Gerencias de Desarrollo Urbano con el Gobierno Regional de Lambayeque.

La comercialización de los asfaltos se realiza de manera directa entre el Gobierno Regional y Petroperú.

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La utilización de los asfaltos en la zona están destinadas a desarrollar el asfaltado vial en zonas nuevas de los gobiernos locales.