ASFALTOS NATURALES

TABLA DE CONTENIDO

1. RESUMEN............................................................................................................3

1.1 ABSTRACT...........................................................................................................3

2. ANTECEDENTES................................................................................................4

3. DEFINICION DEL TEMA.HISTORIA DE LOS ASFALTOS NATURALES.........5

4. JUSTIFICACION......................................................................................................7

5.OBJETIVOS.................................................................................................................8

5.1.OBJETIVO GENERAL..............................................................................................8

5.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS..................................................................................8

6. ALCANCE. EL ESTUDIO DE LOS ASFALTOS NATURALES SOLAMENTE

CONTEMPLA EL TERRITORIO COLOMBIANO, LO CUAL ES UNO DE LOS

OBJETIVOS DE ESTE ESTUDIO..................................................................................9

7.GENERALIDADES......................................................................................................................9

7.1.DISEÑO DE MEZCLA.............................................................................................11

8.CLASIFICACIÓN.......................................................................................................12

8.1.ASFALTOS CON ALTO CONTENIDO DE BITUMEN...........................................12

8.2 ASFALTOS CON CONTENIDO MEDIO DE BITUMEN........................................12

8.3 ASFALTOS NATURALES EN COLOMBIA..........................................................13

9. METODOLOGIA.................................................................................................16

10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.................................................17

11. BIBLIOGRAFIA..............................................................................................21

1. RESUMEN

En Colombia los asfaltos naturales como recurso natural son abundantes, y en el cual se muestra en el siguiente trabajo lo que se ha venido desarrollando durante un tiempo largo con el desarrollo de la explotación y manejo de los asfalto naturales como se ha desarrollado en el departamento de caldas con el MAPIA “(Material pétreo impregnado de asfalto) ha resultado ser una alternativa económicamente competitiva y técnicamente apta para su desempeño como material asfáltico en capas de base en la Troncal del Magdalena Medio, donde las condiciones de operación de la carretera exigen de muy buen comportamiento de los materiales”. 1

En la producción de mezclas asfálticas densas en caliente, se debe realizar un ajuste granulométrico al material con lo cual se aporta al material una fracción de agregado grueso para fabricar las mezclas densas en caliente, y se debe realizar un control a nivel térmico en laboratorio y a nivel productivo, fabricar mezclas de muy buena calidad y que se comporten de manera adecuada en la infraestructura. Mediante el ensayo Marshall y la realización de pruebas de módulos dinámicos, se analiza de manera adecuada las características que proporciona dicho asfalto. Los avances realizados y el análisis de los resultados obtenidos en las investigaciones, son muestra de la riqueza que posee nuestro país en tema de asfaltos.

ABSTRACT.

Colombia natural resource natural Asphalts are abundant, which is shown in the next job that has been developing for a long time with the development of the exploitation and management of the asphalt natural as "(material_petreo_impregnado_de_asfalto) has developed in the Department of caldas with MAPIA has proved to be an economically competitive alternative and technically suitable for his performance as asphalt layers base material in" "the core of the Magdalena Medio, where the road operating conditions require very good behavior of materials".

In the production of dense hot asphalt mixtures must be a particle size adjustment to material which contributes to the material a fraction of coarse aggregate to produce dense hot mixtures, and you must perform a heat level control in laboratory and production, manufacture high quality mixes and behave properly in infrastructure. Through the Marshall test and testing of dynamic modules discusses properly the features that provides the asphalt. Progress and analysis of the results obtained in the research are sample of the wealth that has our country themes of asphalt.

1Tecnología en caliente de asfaltos naturales, para pavimentación en vías de primer ordenDavid González Herrera, Carlos Jerónimo Segrera G.

2. ANTECEDENTES

El Material Pétreo Impregnado de Asfalto, MAPIA, es un recurso natural disponible, que se ha ido formando por destilación natural de crudo de petróleo en las capas geológicas inferiores originado por las acciones volcánicas.El asfalto natural se clasifica por su contenido de asfalto, “como un asfalto natural de bajo contenido de bitumen, en razón a que su contenido fluctúa entre (10% y 15%).”2

En la actualidad, y dados los buenos resultados preliminares se ha desarrollado una tecnología en caliente para emplear de forma masiva este material, con altas propiedades mecánicas y de durabilidad el cual se ha empleado en la repavimentación de un tramo de la troncal del Magdalena medio y en vías importantes de la localidad de La Dorada. También existen experiencias positivas en su empleo por tecnología en frío.

Este recurso natural es abundante en Colombia, donde se hallan documentadas experiencias positivas con minas ubicadas en los departamentos de Tolima, Caquetá, Cesar, Boyacá y Santander, en las cuales se aprecia un incremento en la calidad tecnológica, que puede llevar a que su masiva y económica aplicación propicie un mejoramiento sostenible de la red vial urbana y rural. Es de observar, que las características propias de cada yacimiento de asfalto natural obliga a una particular forma tecnológica de aplicación, que debe realizarse con base en las exigencias técnicas específicas de los proyectos.

3. DEFINICION DEL TEMA.HISTORIA DE LOS ASFALTOS NATURALES.

Alrededor del mundo el asfalto natural ha tenido diversos usos adicionales al construcción de pavimentos tales como impermeabilización, revestimiento de tuberías, llantas entre otros, y su uso se remonta a 5000 años atrás, se tiene registros de su uso en vías desde 3200 a 540 A.C, en Mesopotamia, en 1802 se usó en Francia en el valle del rio Ródano en Francia para el terminado superficial de pisos, puentes y bermas, de ahí Estados Unidos lo importo en 1838 para la construcción de Bermas en Filadelfia, adicionalmente 1870 se pavimentaron unas vías en Nueva Jersey y para 1876 se aplica la primera capa de mezcla asfáltica , con asfalto proveniente del lago Trinidad, y arena de Washington. De este mismo lago es que Cristóbal Colon cientos de años atrás utilizó el betún para reparar las embarcaciones.

2 ecnología en caliente de asfaltos naturales, para pavimentación en vías de primer ordenDavid González Herrera, Carlos Jerónimo Segrera G.

..

Colombia

En cuanto a la Historia Colombiana del asfalto natural, se tiene registro de que para el año de 1928 por encargo del Gobierno nacional, Emil Grosse realizó un estudio sobre los yacimientos de asfalto en Boyacá, estudio en el que se encontraron porcentajes de asfalto bajos (< 9%) y un comportamiento deficiente de los asfaltos en los pavimentos. En el consejo de Tuta (Boyacá), propone la explotación de los yacimientos asfálticos del municipio, para los ingenieros y geólogos de la época, los pobres resultados obtenidos hasta el momento, se debían a la falta de conocimiento del comportamiento del asfalto natural. Se considera entonces la aplicación directa del conglomerado mineral impregnado, para el mejoramiento de las vías, para se propuso un nuevo estudio a cargo de estos Ministerios de Minas y Obras Públicas, se realizaron ensayos y pruebas sobre muestras de asfaltos naturales de diferentes regiones del país. Esto significó un gran avance, y para 1968 tenía conocimiento de una extensa cantidad de yacimientos en la zona Caquetá algunos de estos se encontraban en explotación o estudio, y se utilizaban en vías, de estos estudios se resalta “Asfaltos Naturales, su ocurrencia, propiedades y usos en construcción de carreteras en Colombia”, realizado en 1974 por Dowling, Franco y Russell se estudiaron tres de las existentes, y encontraron que los morteros realizados con asfalto natural eran mezclas con buenas características para pavimentación y tanto en mezcla en frío o en caliente, y que por medio de la adición de otros agregados se obtenían mejores propiedades para su aplicación en carreteras. Por la misma época en el departamento de Caldas durante la construcción de la carretera Dorada – Sonsón, se utilizó MAPIA, para el mejoramiento de una vía de bajo tráfico, pero se obtuvieron resultados de desempeño deficientes debido al desconocimiento del material. En el año de 1981 se realizó la Estabilización de la Sub-Base de un tramo de vía Mariquita –Fresno con asfalto natural, proveniente de la mina Isaza, Caldas. En 1983 se comenzó la explotación de un afloramiento ubicado en el kilómetro 28 de la vía Dorada – Norcasia. Después en el periodo de 1995 - 2001 Se Mejoró las vías alternas y de acceso al desarrollo hidroeléctrico Miel I con el uso del asfalto natural de este afloramiento. De este este proyecto resultó un proceso para la utilización del material con especificaciones muy sencillas y a bajos costos.

Hasta el día de hoy se han mejorado vías internas municipales, instalación de bases asfálticas y carpeta de rodadura, como la colocación de bases asfálticas naturales en los departamentos del Caquetá, Boyacá, Tolima, Santander y Caldas, Mejoramiento de la vía Dorada Norcasia, la vía acceso al Parque Natural de los Nevados tramo de vía La Esperanza – Tabacal.

4.

4. JUSTIFICACION

Los asfaltos naturales provienen de la explotación de yacimientos o minas en las cuales se extrae al pétreo impregnado con ligante asfalto, el cual por medio de una dosificación adecuada satisface el análisis otorgando una excelente relación beneficio /costo con respecto al asfalto convencional.

5. OBJETIVOS.

5.1. OBJETIVO GENERAL.

Elaborar un estado del conocimiento sobre el desarrollo y aplicación de los asfaltos naturales en la construcción, conservación y reparación de pavimentos en Colombia.

5.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.

verificar los beneficios e impactos que proporciona el asfalto natural en las mezclas asfálticas en Colombia.

Analizar los tipos de procesos de explotación y extracción del asfalto natural. Mencionar los usos, aplicaciones y tecnologías para los asfaltos naturales en

Colombia. Estudio de clases de asfaltos naturales y la clasificación según sus características

técnicas en actividades de pavimentación.

6. ALCANCE. El estudio de los asfaltos naturales solamente contempla el territorio colombiano, lo cual es uno de los objetivos de este estudio.

En la búsqueda de materiales de bajo costo, con alta disponibilidad y propiedades que garanticen el cumplimiento del desempeño previsto por el diseño de las mezclas asfálticas, en Colombia se ha desarrollado algunos proyectos viales con el uso de asfaltos naturales presentados usualmente como material pétreo impregnado de asfalto (MAPIA), esto, en vista que este material se encuentra en abundancia en Colombia, y su procesamiento implica un bajo impacto ambiental. Lo que lo convierte en una buena alternativa para sustituir los pavimentos tradicionales.

El MAPIA puede ser utilizado como material de estabilización tanto como para bajos, medios y altos volúmenes de tránsito, en las capas de sub-base, base o en afirmados, aportando durabilidad, y disminuyendo los espesores de estas capas, de igual manera el MAPIA en combinación con agregado fino, se utiliza como tratamiento superficial para impermeabilizar la capa de rodadura, en cuanto a las mezclas densas en caliente, esta se pueden realizar, agregando una fracción gruesa de acuerdo a un ajuste granulométrico adecuado, y un tratamiento térmico, esto indica una gran versatilidad del material, lo que ha significado en Colombia el desarrollo, de normativa para los asfaltos naturales, que al ser sometidos a los ensayos convencionales para comprobar sus propiedades mecánicas y dinámicas, se ha encontrado un buen desempeño, comparable a los asfaltos producido por las grandes compañías de asfalto Colombianas.

Considerando lo anteriormente expuesto, los ingenieros que intervienen en el proceso del desarrollo vial en Colombia deben conocer el estado actual de esta tecnología en el país, tanto sus características, y propiedades, como sus requerimientos técnicos y usos, por esta razón el presente documento plantea un resumen del estado del conocimiento de este material para el caso Colombiano.

7. GENERALIDADES.

Partiendo de la base que el asfalto es un componente natural de los petróleos, que se obtiene cuando por medio del proceso de destilación se separa los diferentes hidrocarburos presentes en el petróleo y se recupera este como un producto residual, Se entiende que este proceso se puede presentar de forma natural, la destilación del petróleo de esta forma se puede dar por la acción de volcanes a grandes profundidades, donde el contacto del petróleo y el calor producido por masas ígneas, produce asfalto natural, durante este proceso también puede ocurrir la expulsión de estas sustancias en los estratos inferiores, sustancias que suben en forma de gas por fallas y grietas de las rocas, se condensan y acumulan en las capas más superficiales formando, petróleo crudo el cual, a lo largo del tiempo experimenta un proceso de oxidación y se convierte en asfalto natural, en la superficie se mezcla con los materiales allí presentes, con lo que se

obtiene el MAPIA, son estos yacimiento los que se encuentra en Colombia en abundancia.

La mayor diferencia del proceso de formación de los asfaltos convencionales y los asfaltos naturales, es que el proceso se ha realizado a más baja temperatura y en un tiempo mucho más largo.

De acuerdo al proceso expuesto anteriormente se entiende porque los asfaltos pueden presentarse sobre la superficie en forma de flujos superficiales, rocas impregnadas (MAPIA) o venas de asfalto.

Este MAPIA por medio de un análisis, un ajuste granulométrico y un tratamiento térmico se modifica para convertirse en una MEZCLA ASFALTO NATURAL, estas mezclas pueden usarse para capas de afirmado, sub-base (Sub-base Asfáltica Natural SAN), base (Base Asfáltica Natural BAN) y capas de rodadura (Rodadura Asfáltica Natural RAN).

Las formaciones de flujos superficiales se pueden encontrar como manantiales, donde se encuentra el petróleo y los asfaltos líquidos los cuales estos llegan a la superficie a través de una fisura o falla, lagos que son manantiales de gran tamaño, como los lagos de asfalto de Trinidad y Tobago. Filtraciones se observa en el asfalto que se encuentran en la base de una montaña o peñasco, estas filtraciones se presentan debido el peso de las formaciones o el aumento de temperatura, Venas llenas de asfalto, asfaltos duros que se encuentran llenando fisuras.

Según fuente (1) la composición química de un asfalto contenido en el MAPIA de la mina Isaza es:

Fracción Resultado (% peso)Saturados 9.86

Aromáticos 29.71

Resinas 51.63

Asfáltenos 8.79

Al analizar su índice de solubilidad (Is) se obtiene un asfalto tipo sol-gel apropiado para emplearlo en pavimentación, este resultado es soportado por alguna de las propiedades físicas demostradas después de la homogeneización de la mezcla, donde la penetración a 25 °C es de 50 décimas de milímetro, que se podría emplear en vías del alto tráfico, y de temperatura superiores a 24°c aquí cabe destacar que el asfalto natural antes de ser ajustada la granulometría presenta gran variación en los resultados de penetración, esto se debe a que las capas más superficiales son más “duras” debido al proceso de

oxidación los valores más bajos de penetración corresponden a estas capas y va variando conforme la profundidad.

A este material se adiciona agregados gruesos para mejorar la fricción interna e incrementar la resistencia mecánica. Esta granulometría no necesariamente debe cumplir con los requerimientos granulométrico planteados por el artículo 450 del INVIAS, éstas se refieren a las mezclas asfálticas a las cuales se le suministra la totalidad de la granulometría. El asfalto natural por su proceso de formación contiene una granulometría, la cual se debe ajustar de manera que la granulometría obtenida aporte las mejores propiedades mecánicas, obtenidas en los ensayos, por lo que no se deben aplicar los husos especificados necesariamente.

Adicionalmente se presenta un PG: 52 – 16, aunque podría llegar a ser 55-16, pues las condiciones de la vía donde fue implementado llegaron a los 55 °C y este demostró un buen desempeño, esto indica que las mezclas con asfalto natural pueden ser tan buenas como las producidas por asfaltos convencionales.

7.1. DISEÑO DE MEZCLA

En términos resumidos el procedimiento que se debe cumplir para diseñar una mezcla con asfalto natural comprende los siguientes pasos (según fuente 1):

Análisis granulométrico del MAPIA

Determinación del contenido del ligante del MAPIA

Ajuste granulométrico preliminar mediante el aporte de nuevos áridos.

Diseño de la mezcla en laboratorio de acuerdo a criterios Marshall, la dosificación de las proporciones de MAPIA, para la determinación de los contenidos de ligante conservando como punto de referencia el ajuste granulométrico, de manera que el contenido de asfalto fluctúen entre 4,5% y 6,5% del peso total de la mezcla. Sin salirse del ajuste, de esta manera se fabrican probetas con pesos cercanos a los 1200g.,

8. Clasificación

Los depósitos de asfalto natural, se pueden separar en tres grandes grupos:

8.1. Asfaltos con alto contenido de bitumen

Dentro de este grupo están clasificados los asfaltos sólidos o asfaltitas. Poseen un contenido de bitumen mayor del 80%, se encuentran en forma de vetas y bolsas que atraviesan generalmente estratos del cretáceo con espesores de pocos centímetros hasta varios metros, contienen pocas impurezas o materia orgánica insoluble, y presentan un alto contenido de asfaltenos. Sus puntos de ablandamiento son altos, mayores de 132°C. vez a su formación metamórfica; gracias a las grandes presiones y temperaturas, la pérdida de éstos es casi total. Según sus características físicas se agrupan en tres tipos:

Gilsonita: Es uno de los asfaltos nativos de mayor pureza; posee baja gravedad específica, bajo carbón fijo y bajo contenido de azufre.

Grahamita: Presenta un alto contenido de carbón fijo; al aplicarle calor se hincha pero no se funde. Su color en polvo es más negro que las demás asfaltitas.

Glace Pitch: Es un intermedio entre la gilsonita y la grahamita. Tienen un punto de fusión y gravedad específica más altos.

8.2 Asfaltos con contenido medio de bitumen.

Generalmente se presentan como un depósito de afloramiento, de unos pocos metros cuadrados o en extensiones que abarcan varias hectáreas (Lagos de asfalto). Contienen bitumen en proporción del 15% al 80% y se encuentran asociados con materiales pétreos tipo gravas, arcillas, arenas y materia orgánica. Tal vez sean los asfaltos más conocidos, como el del lago Pitch Lake que se encuentra en la Isla Trinidad (Antillas Occidentales). Este depósito consta de un 54% de bitumen natural, 36% de materia mineral y un 10% de agua y materia orgánica. Debido a que la composición y propiedades del lago son notablemente consistentes, ésto ha

fomentado su uso particularmente en mezclas de especificación precisa para capas de rodamiento en carreteras.

8.3 Asfaltos con contenido bajo de bitumen .

Áridos (rocas y suelos) asociados con proporciones reducidas de productos bituminosos (Rocas asfálticas). Estos depósitos normalmente consisten en vetas, bolsas o impregnaciones de estratos, por lo general areniscas, con espesores de pocos centímetros.varios metros. Con menos frecuencia se han encontrado asociados con pizarras y lutitas algo calcáreas o en intercalación de depósitos de calcita. La proporción de bitumen es menor que la existente en un lago de asfalto y generalmente varía entre el 3% y el 15%, aunque puede llegar hasta el 40%. El asfalto natural de Norcasia (Caldas) pertenece a éste grupo.

8.3 Asfaltos Naturales en Colombia.

En el país, existe una gran cantidad de yacimientos de mezclas asfálticas naturales. En ocasiones estos depósitos asfálticos presentan alta variabilidad en el contenido del ligante bituminoso, la granulometría de los agregados, o la existencia de otras sustancias, lo cual dificulta su empleo eficiente. Se identifican depósitos principalmente en los Departamentos de Boyacá, Caquetá, Caldas, Cundinamarca y Tolima.

Algunos de estos yacimientos y minas son:

Boyacá El petróleo crudo, que dió lugar a las rocas asfálticas de la región central de este Departamento, se asocia con las pizarras bituminosas del grupo Villeta. Las sustancias bituminosas fueron expulsadas debido al efecto de macizos intrusivos profundidad; la condensación y acumulación se presentó especialmente en las areniscas de grano medio a grueso del piso de Guaduas y en las areniscas sueltas del paleoceno1[1]. Mina de Asfalto Natural de Pesca (Boyacá) Las minas se presentan en bancos de diferente espesor, separados por cintas de pizarras. Están constituidos principalmente por areniscas de grano medio, de color blanco, impregnadas de asfalto, cuya concentración varía con la profundidad. En la superficie el material es duro y el bitumen está oxidado, transformándose en una sustancia muy firme y a medida que se profundiza, se hace más blando, dejándose extraer con mayor facilidad. En la profundidad el grano es grueso, con guijarros de cuarzo redondeados.

Caquetá “Los depósitos de asfalto natural se encuentran casi en su totalidad en la Formación Pepino, la cual comprende areniscas de estratificación cruzada y gruesas capas de conglomerados. La mayoría de estos depósitos están formados por la impregnación de areniscas, aunque en ciertas localidades se han encontrado conglomerados impregnados de asfalto”2[2]. Las gravas conglomeráticas tienen un carácter homogéneo, bien gradado, no plástico y son abundantes. Asfalto Natural de la Mina Pavas (Caquetá) Este depósito está localizado en el norte de la carretera de Florencia – Puerto Rico en el kilómetro 58. El material ha sido empleado en carreteras y caminos como capa de rodadura en espesores aproximados de 5cm; se utilizó en la reconstrucción y extensión de la pista del aeropuerto de Florencia. Después de varios años de uso estas superficies muestran pocos signos de deterioro.

Cesar Estas asfaltitas se han utilizado en la construcción de tramos experimentales como modificador de cementos asfálticos, específicamente para la elaboración de mezclas en planta, en la rehabilitación del tramo Magangué - Puerta de Hierro (Bolívar), en el sector de concesión Buga – Tuluá (Valle del Cauca) y en la vía Mariquita – Fresno (Tolima). Actualmente se ha logrado una buena incorporación del asfalto, permitiendo una buena homogenización con resultados de buenas características de resistencia, deformación y susceptibilidad térmica de la mezcla.

Santander (Asfaltitas de Rionegro) Estos asfaltos naturales no han sido explotados comercialmente. Yacimiento de Asfalto Semifluido (Santander) El asfalto aflora de una región aluvial que descansa sobre una formación del Cretáceo. Se encuentra en los alrededores de la quebrada La Tigra y se presenta en forma de resumideros, algunos de los cuales tienen la forma de promontorios de unos 30cm de altura, con una boca central por la cual mana el asfalto en una forma semifluída especialmente en las horas del día de temperaturas elevadas. Poseen de un 88.7% a 93.7% de bitumen, un 3.6% a 7.2% de materiales pétreos y un 3.3% a 3.9% de material vegetal. Yacimiento de Asfalto Sólido (Santander) En la misma región de La Tigra se hallan varias vetas de asfalto sólido que llegan a medir hasta 8m de espesor; se encuentra estratificado en una zona de calizas altamente fracturadas. Este asfalto puede ser clasificado como una Gilsonita.

Tolima “Debido a fenómenos diastróficos que han acusado fallas en los terrenos sedimentarios del Departamento, el petróleo que se originó en el Cretáceo se ha ido escurriendo por los planos de falla y es así como se encuentran derrames de aceite bituminoso en varios lugares” Asfalto Natural de la Mina de San Pedro (Tolima)

Ubicada a 4 kilómetros del antiguo Armero, tiene una extensión de 100 hectáreas, formada por capas de suelos de depósito clasificados como gravas areno limosas o conglomerados con intercalaciones casi horizontales de rocas metamórficas y suelos finos, que se superponen a un manto de conglomerados asfálticos. Los estratos de estos conglomerados asfálticos alcanzan espesores de 20 metros, encontrando casi la misma composición granulométrica en los metros cúbicos explotados; los contenidos de asfalto varían entre un 2.3% y 6.4% y los contenidos de agua se encuentran entre un 3% y un 8% dependiendo de la exposición del material durante la explotación. El asfalto tiene buena capacidad ligante que ha permitido su uso en afirmados, en capas de bases y subbases presentando permanencia de las propiedades mecánicas de las capas y alta capacidad de soporte.

ASFALTO NATURAL DE NORCASIA (CALDAS) .

La mina de asfalto natural se encuentra ubicada en el kilómetro 28 sobre la carretera Dorada – Norcasia, cerca al corregimiento de Isaza. A este material se le ha denominado informalmente MAPIA (Material agregado pétreo impregnado de asfalto). “Geológicamente, los mantos asfálticos se encuentran ubicados en rocas del terciario conformado por sedimentitas representadas por el Grupo Honda, que son lutitas rojas con intercalaciones de areniscas, arenas y gravas con cantos de rocas metamórficas e ígneas intrusivas. El suelo predominante es una matriz arenosa con breves apariciones de material granular redondeado” Su explotación se ha hecho a tajo abierto utilizando para ésto una retroexcavadora. El material se obtiene por estratos separados de acuerdo con su contenido de asfalto (asfalto natural de poco, medio y alto porcentaje de asfalto). La mina cuenta con un depósito donde se almacena la roca asfáltica por un tiempo que puede ir desde quince días hasta seis meses, pretendiéndose con ésto obtener un curado previo a la colocación, mediante la evaporación de algunos volátiles presentes en el material y de esta manera mejorar su calidad. La mina no cuenta con una tecnología adecuada para su explotación, el proceso se hace rudimentariamente Mina de asfalto natural de Norcasia Caldas. Vista general (Ago/99) 39 de 235 Mina de asfalto natural de Norcasia Caldas. Estratos (Ago/99) El asfalto natural de Norcasia (Caldas) ha sido utilizado en la construcción del pavimento de la vía Dorada – Norcasia, que conduce al Proyecto Hidroeléctrico Miel I; así mismo se ha empleado en la pavimentación de la red vial interna de dicho proyecto. Son aproximadamente 50 kilómetros de pavimento con esta roca asfáltica. El uso del material como capa de rodadura tiene un manejo empírico que responde a criterios subjetivos como puede verse que inicialmente “el material a utilizar se cargó en volquetas en una proporción de tres partes de asfalto natural con poco contenido de asfalto, por una parte con alto porcentaje de asfalto”, pero actualmente (Febrero de 2000) se mezcla en la mina en una proporción de dos partes de asfalto natural por una de material granular dosificado con el cucharón de la retroexcavadora. La superficie sobre la cual va a

colocarse el material está previamente preparada, si se encuentra demasiado seca se aplica agua; las volquetas descargan directamente sobre la vía y el material se extiende con motoniveladora, se mezcla homogéneamente y posteriormente se procede a compactar con rodillo liso hasta alcanzar la densidad requerida. Finalmente se permite el tránsito vehicular.

9. Aplicaciones de los Asfaltos Naturales.

Los asfaltos naturales tienen variados usos en la industria, que también depende de su presentación y la clase de material con el que se trate, desde minerales como gilsonita, los betunes y las asfaltitas, hasta las mezclas con agregados, como las arenas asfálticas, MAPIA y las rocas asfálticas.

En la Industria Petrolera:las asfaltitas y la gilsonita, se emplean como aditivos en la cementación de pozos profundos de petróleo y gas, de esta manera mitigar las perdidas por circulación, mientras que al mismo tiempo se aliviana la mezcla de cemento y su escurrimiento en formaciones de alta porosidad.

En Industria de las Pinturas:las asfaltitas también son un excelente aditivo en pinturas aplicado como revestimiento protector para embarcaciones marinas, equipos y maquinarias industriales, chasis de automotores (aumenta la resistencia al calor) y piscinas para ataque químico de minerales en plantas de concentración, etc.

En Tintas graficas:La gilsonita, es utiliza en la fabricación de tintas para litografía, fotograbado, rotograbado e impresión de textos y nuevas tintas. Fundamentalmente, abarata costos con respecto a las películas formadas por otras resinas de hidrocarburos. Brinda a las tintas bajo desgaste, alto brillo y alta adhesión.

En Aditivos y Epoxis:Como resina natural tiene una amplia compactibilidad con los elastómetros y obviamente con otras resinas, proporcionando alta resistencia al corte y al descascaramiento.

En la industria de la construcción, los asfaltos naturales también presentan gran utilidad, y tiene presencia en actividades como:

Material de Construcción:

Se combina con fibras o partículas de madera a manera de ligante para la fabricación de chapas o placas de alta resistencia para viviendas y edificios comerciales

Sidedurgia:Es usada como un aditivo junto al carbón ( tipo “Cardif” ) en las arenas de moldeo metalúrgicas. Su volatibilidad y su poder reductor produce una película ideal entre el líquido metálico y la arena del molde disminuyendo las posibilidades de defectos en piezas fundidas.

Explosivos:Orientada fundamentalmente a la fabricación de explosivos de alto poder calorífico.

Otros usos específicos:

- Aislamiento eléctrico- Cintas de frenos- Moldeado para cajas de baterías- Materiales termoplásticos

Definitivamente tiene un aplicación importante en la pavimentación, que resulta para en este caso particular su uso más importante. La incorporación de la asfaltita al ligante asfáltico convencional, del tipo comúnmente empleado en mezclas asfálticas en caliente para pavimentación de calles y rutas, produce importantes mejoras de sus propiedades.

Produce un considerable aumento de la viscosidad del ligante modificado a altas temperaturas, sin que se vean afectadas sus propiedades a bajas temperaturas, tambien disminuye el ahuellamiento lo que se traduce en una mejora en su resistencia a la deformación.

Sus ventajas se resumen en un aumento de la estabilidad Marshall, del orden del 40% en las mezclas asfálticas, un aumento de la resistencia al agua de las mezclas, lo que garantiza una buena adherencia, y aumento del módulo de elasticidad dinámico de la mezcla, siendo más resistentes a las deformaciones permanentes bajo el accionar de cargas lentas.

En el caso del MAPIA este puede ser utilizado de las siguientes maneras:

• En la elaboración de parcheos de poco espesor, el material puede ser utilizado tal y como se extrae de las canteras o minas, y en otras actividades de mantenimiento de vías con poco transito.

  • Con el uso de emulsiones para fabricar concretos asfalticos en frío, mediante la

adición de la granulometría necesaria, también funciona para la reparación de vías.

  • Con pavimentos asfalticos recuperados u otros agregados granulares, es

pueden fabricar bases para estructuras de pavimento en vías con altos volúmenes de transito.

  • Definitivamente en fabricación de mezclas asfálticas en caliente, simplemente

corrigiendo granulometría, o agregando aditivos, tanto para vías con altos volúmenes de transito como para vías secundarias.

Las características técnicas de los asfaltos naturales o de los materiales pétreos impregnados de asfaltos (MAPIA), posee muchas variables, desde el contenido de asfalto en la mezcla, hasta las características de los pétreos implicados en ella, pero en cualquiera de los casos es posible evaluar los parámetros que tienen lugar en las mezclas preparadas de concretos asfalticos. Las mismos requerimientos técnicos para MDC y Mezclas en frio, aplican para las mezclas tipo MAPIA.

En el caso de los asfaltos naturales es normal que estos por su misma naturaleza y distribución natural presenten, entre otros, problemas de adherencia, alta absorción, excesos y deficiencias de asfalto combinado con una distribución igualmente aleatoria de los agregados (gradaciones no homogéneas) y desgaste en los agregados, razón por la cual se plantea la utilización de los aditivos.

10. Tecnologías en Colombia para Asfaltos Naturales en Pavimentos.

Como se mencionó antes, los asfaltos naturales tienen gran aplicación en pavimentos, y actualmente se utilizan mucho en la reparación de vías principalmente, ya sea por su fácil extracción, o directa utilización, todo se traduce en que reduce costos a la hora del mantenimiento, que sin lugar a dudas el rubro más alto que se contempla, cuando se decide construir un vía con pavimento flexible. Esta razones resumen las tecnología aplicadas a los asfaltos naturales en actividades como:

Parcheo: Debido a su contenido de asfalto que puede variar desde un 5%, hasta un 54%, los asfaltos naturales en Colombia, son utilizados directamente de la fuente para elaborar

parcheos en las vías deterioradas, principalmente las de la red secundaria del país, puesto que las vías de primer orden, exigen características técnicas de diseño para elaborar parcheo, y la red tercearia en el país, es casi un 90% en afirmado. Entonces teniendo por lo general el MAPIA y las rocas asfálticas, tiene el contenido de agregados y asfaltos suficiente para poder usarse en parcheos de este tipo, la actividad simplemente consiste en aplicar el material sobre la caja y compactarlo, esto puede ser con mezcla en frio o en caliente, se obtienen prácticamente los mismos resultados.

Soluciones superficiales:No estamos hablando de tratamientos superficiales directamente, si no, de bacheo y parches superficiales, que no requieren del cajeo para confinar la mezcla, este tipo de solución utilizando asfaltos naturales, se ha practicado comúnmente con mezclas en caliente, pero utilizando aditivos para adherencia, es posible realizar estas reparaciones con mezclas en frio.

Concretos Asfalticos:Para tal elaboración es necesario regirse por Especificaciones Técnicas Generales de Construcción de Carreteras del Instituto Nacional de Vías y las disposiciones expuestas en el artículo 450 de este documento. Para este tipo de mezclas debido a las características propias de los asfaltos naturales, no es posible utilizar el material directamente de la fuente, por lo que resulta necesario una corrección de granulometría, además, no todas las fuentes son aptas para tal fin, a pesar de que el asfalto impregna a los agregados de forma natural, estos suelen poseer una cantidad de asfalto superior a la necesaria, que puede llegar a más del 10%, lo que se traduce en una mezcla extremadamente blanda, entonces no obtendremos los resultados que esperamos y tampoco aprovecharemos las ventajas que antes se mencionaban. Frecuentemente el MAPIA es el asfalto natural empleado para tal fin, y no precisamente los asfaltos minerales como la gilsonita y las asfaltitas, debido a que estos materiales se comportan mejor como aditivos en una mezcla con asfaltos hidrocarburados.

11. METODOLOGIA.

la forma precisa de realizar dicho estudio es la recopilación de información y datos de asfaltos naturales en el territorio colombiano y ,enseguida analizar datos ye investigaciones para determinar los impactos generados por este tipo de aglomerante.

12.

10.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

1. Como se observa en el estudio realizado por Corasfalto sobre el asfalto natural obtenido de la mina Isaza y usado en la troncal del Magdalena Medio, donde el PG del asfalto extraído fue de un 52-16, este asfalto tuvo muy buen comportamiento en condiciones de temperaturas superiores a los 52 grados Celsius, con lo cual se concluye que los asfaltos naturales pueden llegar a tener excelentes propiedades cohesivas en condiciones críticas.

2. El estudio de tecnologías que permitan obtener aun mejores propiedades de la ya encontradas en las mezclas con asfaltos naturales debe continuar, ya que la idea a futuro es aprovechar al máximo, este material abundante en Colombia que implica menos costos, y menor impacto ambiental, se recomienda continuar el desarrollo de tecnologías que mejoren el comportamiento de la mezcla, dado que módulos obtenidos en los ensayos de la evaluación de la fatiga muestra valores similares a las mezclas densas convencionales.

3. Los asfaltos naturales, al igual que otros compuestos derivados del petróleo resultan aportando grandes ventajas a las mezclas asfálticas, ya sea de forma técnica como lo hacen las asfaltitas y gilsonita siendo aditivos eficientes, como en el factor económico, como se manifiesta a la hora de usar MAPIA en la conservación y mantenimiento de vías.

4. Según los estudios realizados hasta la fecha, se demuestra que los asfaltos naturales se pueden utilizar exitosamente como reemplazo de los asfaltos convencionales tanto en tecnología en frío como en caliente, en todos los niveles de tránsito incluyendo transito pesado

5. Las mezclas de asfalto natural fabricadas con MAPIA, en cuanto a granulometría no pueden ser reguladas bajo la luz de las granulometrías especificas en el INVIAS ya que al contener una porción importante de áridos finos, posee una naturaleza distinta, ya que las especificaciones INVIAS están dirigidas a mezclas donde se aporta la totalidad de los agregados. Por lo que se debe definir una franja granulométrica teniendo en cuenta el resultado de esta en cuanto a desempeño.

6. Se deben realizar ajustes dependiendo las condiciones dadas según el proyecto y material, ya que en el caso de estas mezclas no siempre se satisface los requerimiento de las especificaciones generales, en cuanto materiales condiciones y desempeño.

13. BIBLIOGRAFIA

1. TECNOLOGÍA EN CALIENTE DE ASFALTOS NATURALES, PARA PAVIMENTACIÓN EN VÍAS DE PRIMER ORDEN DAVID GONZÁLEZ HERRERA, CARLOS JERÓNIMO SEGRERA G.

2. INIIBEROAMERICANA DE NEGOCIOS E INVERSIONES S.A.S.

3. ANEXO 06 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ESPECIFICACIONES TECNICAS PARA EL DISEÑO Y LA CONSTRUCCIÓN DE CAPAS ESTRUCTURALES DEPAVIMENTOS CON ASFALTOS NATURALES EN FRIO

4. ESPECIFICACIÓN PARTICULAR PARA EL DISEÑO Y LA CONSTRUCCIÓN DE CAPAS ESTRUCTURALES DE PAVIMENTOS CON ASFALTOS NATURALES EN FRIO.

5. CONSULTORIA PARA LA EVALUACION, CARACTERIZACION DE OBRA Y PRESUPUESTO DE LOS TRABAJOS PARA EL MANTENIMIENTO Y MEJORAMIENTO EN “MAPIA” (MATERIAL PÉTREO IMPREGNADO DE ASFALTO) DE LA VIA DORADA – NORCASIA, SECTOR PONTONA – ISAZA, INCLUIDA EN EL PROGRAMA DE PAVIMENTACION DE LA GOBERNACION DE CALDAS.