Mundo de Los Asfaltos

I.- INTRODUCCIÓN

El asfalto es un producto milenario y que gracias a la tecnología y al desarrollo de la humanidad ha variado su forma, su manejo, e inclusive, sus características, haciéndolo más maleable para el hombre. Es un producto viscoso cuyas características permiten utilizarlo en diferentes ramas de la construcción, por su versatilidad y fácil manejo .Por ejemplo, en vialidad es utilizado como lecho de las carreteras o de las vías por donde transitan los vehículos. Es perfecto como aislante en las estructuras, no el asfalto en sí, pero si un derivado o compuesto a base de este material.

En la impermeabilización de losas es magnífico, y su historia y desarrollo comienza desde los principios de la vida cuando el asfalto era recuperado de las lagunas naturales o conocido como brea y vertido a las losas como impermeabilizante, que para aquel entonces eran más bien unas estructuras (las losas) a base de ramas secas y otros elementos; hoy en día este producto es aplicado en rollos compactos de asfalto y otros materiales que le dan ciertas propiedades y características que lo hacen mucho más versátil en la aplicación en obra.

En fin, es un material importantísimo para la construcción civil y el cual debe ser tomado en cuenta siempre.

Pavimentos Página 1

2013Universidad Nacional de San Martin

II.-OBJETIVOS

Objetivos Generales:

Conocer los diferentes tipos de asfaltos con sus nuevas tecnologías innovadoras que cada vez se están aplicando más en nuestro país y de tal manera no estar al margen de todo ello como futuros profesionales en la construcción de infraestructuras viales.

Objetivos específicos:

Distinguir las características principales de los distintos tipos de asfaltos y desventajas, ya sea por su disposición de material y aspectos climatológicos y topográficos.

Evaluar las especificaciones técnicas de cada tipo de asfalto y de tal manera actuar con criterio al momento de evaluar un proyecto, optando de esta manera si el proyecto es viable con el asfalto recomendado.



III.-ASFALTOS

3.1 DEFINICIÓN:

Es una sustancia negra, pegajosa, sólida o semisólida según la temperatura ambiente; a la temperatura de ebullición del agua tiene consistencia pastosa, por lo que se extiende con facilidad.

El asfalto es un asfalto altamente impermeable, adherente y cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo la acción de cargas permanentes

Se utiliza para revestir carreteras, impermeabilizar estructuras, como depósitos, techos o tejados, y en la fabricación de baldosas, pisos y tejas. No se debe confundir con el alquitrán, que es también una sustancia negra, pero derivada del carbón, la madera y otra sustancia.

3.2 PROPIEDADES:

El asfalto se presta particularmente bien para la construcción por varias razones:

Proporciona una buena unión y cohesión entre agregados, incrementando por ello la resistencia con la adición de espesores relativamente pequeños.



Capaz de resistir la acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos.Impermeabiliza la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de las precipitaciones.Proporciona una estructura de pavimento con características flexibles.En la mayoría de los casos, al asfalto utilizado para pavimentar las calles, es el residuo de las refinerías después de haber destilado del petróleo crudo una gran cantidad de otros productos.

3.3 OBTENCIÓN:

Estos pueden tener dos orígenes; los derivados de petróleos y los naturales:

3.3.1.- ASFALTO NATURAL:

Los depósitos naturales de asfalto suelen formarse en pozos o lagos a partir de residuos de petróleo que rezuman hacia la superficie a través de fisuras en la tierra. Entre ellos destacan el lago Asfaltites o mar Muerto, en Palestina; el lago de la Brea, en la isla de Trinidad, y el lago Bermúdez,



en Venezuela. También se aprovechan los depósitos de rocas asfálticas o rocas impregnadas de asfalto. Otro tipo de asfalto de importancia comercial es la gilsonita, que se encuentra en la cuenca del río Uinta, al suroeste de Estados Unidos, y se utiliza en la fabricación de pinturas y lacas.

Los asfaltos naturales pueden clasificarse como:

Puros o casi puros:

Asfalto del lago Bermúdez, se presenta en el lago del mismo nombre, en Venezuela. Este se ha empleado en la fabricación de asfalto emulsificador para carreteras y calles, en tejados y como impermeabilizante. Aún en nuestros días se usa como aglutinante.

Asociados con material mineral:

El asfalto del lago Trinidad se presenta en el lago de asfalto del lago de la isla Trinidad y es considerado como el depósito más importante de asfalto natural en todo el mundo. Este asfalto es bastante duro y hay que extraerlo usando maquinaria especial para dicho fin, tanto así que resulta apto para soportar el ferrocarril que sirve como medio de transporte en la zona. El asfalto del lago Trinidad contiene bastante materia mineral, algunas fácilmente visibles al microscopio, que se depositan cuando se altera la viscosidad con calor y la viscosidad de sedimentación sigue aproximadamente la ley de Stoke.

Casi todos los usos de éste asfalto exigen una manipulación a temperatura elevada, y las mezclas con materiales bituminosos más blandos o más duros suelen hacerse a temperaturas comprendidas entre 107 y 204 °C. Este asfalto se emplea como material de pavimentación, y en la fabricación de materiales asfálticos para tejados, materiales impermeabilizantes, mástic asfáltico, revestimiento para tuberías y conductos, y para otros usos especializados.



Asfaltos duros:

La gilsonita se emplea mucho en la fabricación de barnices negros mezclándola con aceites secantes y resinas, residuos de petróleo y otros asfaltos. Se emplea también mucho en la fabricación de artículos moldeados termoplásticos, revestimientos para frenos, pisos de mástique, losetas asfálticas, compuestos saturantes para alambres aislados, bandas de transmisión, tejidos impregnados, pinturas para maderas y revestimientos de oleoductos.

La grahamita es una asfaltita que se encuentra en diversos lugares de los Estados Unidos, Cuba y Sudamérica. Los yacimientos de Oklahoma se explotaron bastante durante algunos años, pero en la actualidad casi toda la grahamita empleada procede de las minas de Cuba. La grahamita se diferencia de la gilsonita y pez lustrosa en su contenido más alto de carbono fijo y en que se hincha pero no se funde, cuando se calienta. Su coloración es más negra que la gilsonita y el pez lustrosa.

Sus usos estaban orientados para revestimiento de tuberías, fieltros para techumbres y relleno de juntas de expansión en pavimentos rígidos. En la actualidad ha sido reemplazada por asfaltos de petróleo oxidado.

3.4.- ASFALTO DERIVADOS DE PETRÓLEO:



Los asfaltos más utilizados en el mundo de hoy en día, son los derivados del petróleo, las cuales se obtienen por medio de un proceso de destilación industrial del crudo.

Representan más del 90% de la producción del asfalto. La mayoría de los petróleos crudos contienen algo de asfalto y a veces casi en su totalidad.

Sin embargo existen algunos petróleos crudos , que no contienen asfalto. En base a la proporción de asfalto que poseen , los petróleos se clasifican en:

Petróleos crudos de base asfálticaPetróleos crudos de base parafinicaPetróleos crudos de base mixta (contiene parafina y asfalto)

El asfalto procedente de ciertos crudos ricos en parafina no es apto para fines viales, por cuanto precipita a temperaturas bajas, formando una segunda fase discontinua, lo que da como resultado propiedades indeseables, tal como la pérdida de ductilidad. Con los crudos asfálticos esto no sucede, dada su composición. El petróleo crudo extraído de los pozos, es sometido a un proceso de destilación en el cual se separan las fracciones livianas como la nafta y kerosene de la base asfáltica mediante la vaporización, fraccionamiento y condensación de las mismas. En consecuencia, el asfalto es obtenido como un producto residual del proceso anterior. El asfalto de petróleo moderno, tiene las mismas características de durabilidad que el asfalto natural, pero tiene la importante ventaja adicional de ser refinado hasta



una condición uniforme, libre de materias orgánicas minerales Extraños.

3.5.-COMPOSICIÓN DE LOS ASFALTOS:

El asfalto es un compuesto constituido fundamentalmente por la mezcla de un gran número de hidrocarburos de diversos

tipos, asociados en cadenas muy variables. La mayoría de estos hidrocarburos están presentes en el petróleo crudo, pero en el proceso de destilación se separan los ligeros, quedando en el asfalto los hidrocarburos pesados.El modelo adoptado para configurar la estructura del asfalto se denomina modelo micelar, el cual provee de una razonable explicación de dicha explicación de dicha estructura, en la cual existe dos fases, una discontinua(aromática) formada por dos asfáltenos y una continua que rodea y solubisa a los asfáltenos, denominado máltenos. Las resinas contenidas en los máltenos son intermediarias en el asfalto, cumpliendo la misión de homogenizar y compatibilizar a los asfáltenos.

3.5.1.- Asfáltenos:



Son estructuras complejas de compuestos aromáticos de color negro o marrón que contienen además del carbón otros elementos químicos tales como nitrógeno, azufre, oxígeno , en general , son compuestos polares, de alto peso molecular.

3.5.2.- Máltenos:

Son sustancias solubles en normal h-heptano y está constituido por resinas, saturados y aromáticos.

Son compuestos muy polares de color marrón o marrón claro, sólidos o semisólidos, solubles en n-heptano y, al igual que los asfáltenos, son compuestos de carbón, hidrógeno y cantidades menores de nitrógeno, oxígeno y azufre. Las resinas son materiales muy adhesivos y actúan como dispersantes o peptizantes de los asfáltenos.



3.5.3.- Aromáticos:

Los aromáticos constituyen entre el 40 y 65 % de la composición total de los asfaltos, son las fracciones de menor peso molecular en la estructura de los asfaltos, representan la mayor proporción de los dispersantes de los asfáltenos peptizados. Los aromáticos son compuestos donde predominan las moléculas insaturadas de peso molecular de entre 300 a 2000, no polares, con especial capacidad para actuar como disolventes de otras cadenas hidrocarbonadas de alto peso molecular.

3.5.4.- Saturados:

Son cadenas lineales y ramificadas, saturadas, no polares.

3.6.- CARACTERÍSTICAS DEL ASFALTO:



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 la acción de agentes envegecedores.Susceptibilidad térmica : variación de sus propiedades con la temperatura.Pureza: definición de su composición química y el contenido de impurezas que posee.Seguridad: capacidad de manejar el asfalto a altas temperaturas sin peligros de inflamación.

3.7.- PROCESOS DEL ASFALTO:

El asfalto cuenta con tres tipos de mejoramiento tanto físicos como químicos, descritos a continuación:

3.7.1.-Proceso químico:

Polimeracion : formación de moléculas más grandes generando una estructura más rígida. Depende del tipo de asfalto y la temperatura. Proceso irreversible pero se puede atenuar.

Oxidación: es una reacción entre el asfalto y el oxígeno es una forma de polimeracion.

3.7.2.-Proceso físico-químico:

Volatilización: evaporización de los componentes más livianos del asfalto. Depende únicamente de la temperatura , proceso reversible pero no se logra el mismo material.

3.7.3.-Proceso físico:



Endurecimiento térmico( reversible) Endurecimiento en la vecindad del agregado(no

reversible) Fatiga.

3.8.- MODOS DE UTILIZACIÓN DEL ASFALTO:

Para poder emplear el asfalto, es necesario reducir su viscosidad y para ello existen cuatro sistemas:

1. Por calentamiento: Aplicaciones (mezclas) en caliente

2. Añadiendo un producto ligero: Asfaltos fluidificados. Asfaltos diluidos

3. Dispersando el asfalto en agua: Emulsiones bituminosas- asfálticas

4. Inyectando vapor de agua: Espuma de asfalto - Asfalto espumado

El asfalto puede emplearse:

1. "Tal cual": Asfalto de penetración-Asfalto convencional

2. Modificado: variando sus propiedades

3. Por oxidación: Oxiasfalto (Breas)

4. Por adición de polímeros: Asfalto polímero-Asfalto polimerizado

Otros métodos: Asfaltos "esenciales" p.e. Multigrado



3.9.- CLASIFICACIÓN DE LOS ASFALTOS POR SU USO EN LA INGENIERIA

Para su estudio dividiremos los asfaltos en tres grupos:

1.- CEMENTOS ASFALTICOS

2.- ASFALTOS REBAJADOS

3.- EMULSIONES ASFALTICAS

3.9.1.- Cementos Asfalticos:

Son productos sólidos o semi-sólidos que se manejan a base de calentamiento y cuya colocación se basa en la preservación decierta temperatura (temperatura de colocación) hasta que el material asfáltico o mezcla se ha colocado en su lugar, después de lo cual vuelve a adquirir la consistencia inicial por enfriamiento (fraguado).

Los C.A. se utilizan para la fabricación de mezclas asfálticas en caliente, elaboradas en plantas estacionarias. Los cementos asfálticos son los productos básicos para los otros dos, que son los rebajados y las emulsiones. Los cementos asfálticos a temperaturas normales, son sólidos osemisólidos y la dureza de éstas, dependerá del contenido deasfáltenos.Se le llama fraguado del C.A. al



endurecimiento del producto y se debe principalmente a la pérdida de temperatura, por tanto los C.A. son productos que se manejan a base de calentamiento, la temperatura máxima oscila entre 200 y 220° C y la mínima será a temperatura ambiente.

El proceso de calentamiento y enfriamiento de los C.A. alrepetirse frecuentemente, le induce una vitrificación alproducto, debido a que las cadenas de carbono se polimerisantransformándose los aceites en resinas y éstas a su vez en asfáltenos, cambiando el comportamiento mecánico del producto.Se ha observado en base a experimentos que para evitar lavitrificación, las capas del producto deben ser gruesas, esto no tiene consecuencia en los impermeabilizantes o pinturas, sin embargo, en las carpetas asfálticas una capa más gruesa servirá como lubricante entre las partículas pétreas evitando la trabazón entre las mismas y disminuyendo la resistencia estructural. La capa de asfalto en el diseño de carpetas dependerá de lascaracterísticas físicas del material pétreo, tales como: absorción, densidad, composición mineralógica, granulometría, contenido de finos y afinidad con el asfalto.

Los cementos asfálticos se utilizan principalmente en aplicaciones viales. Son sólidos a temperatura ambiente y se clasifican por su consistencia de acuerdo al grado de penetración o por su viscosidad. En el Perú se utiliza la clasificación por penetración a 25°C.



Son recomendados para la construcción de carreteras, autopistas, caminos y demás vías y forman parte de la capa estructural de una vía, brindando propiedades de impermeabilidad, flexibilidad y durabilidad aún en presencia de los diferentes agentes los externos tales como el clima, la altura, la temperatura ambiental y condiciones severas de tráfico.

3.9.2.- Los tipos de Cementos Asfálticos son:

Cemento Asfáltico 60/70Cemento Asfáltico 85/100Cemento Asfáltico 120/150

3.10.-ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:

Cemento asfaltico 60/70



Cemento asfaltico 85/100

cemento asfaltico 120/150



3.11.-CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS:

Excelente adherencia.Óptima ductilidad, plasticidad y elasticidad que le otorgan gran manejo, eliminando así la fragilización.Adecuada dureza y viscosidad, lo cual permite su uso específico para cada condición de clima.Presentan bajo índice de susceptibilidad térmica, permitiendo un comportamiento estable ante las variaciones de temperatura del ambiente.Excelente estabilidad a la oxidación.Muy resistente al agua y a la mayoría de ácidos y álcalis.

Usos y aplicaciones

Los cementos asfálticos se emplean con éxito en la construcción de carreteras, pistas de aeropuertos, impermeabilizaciones y revestimientos. Son de fácil aplicación en caliente y no se requiere de maquinaria especializada.



Los cementos asfálticos se usan para formular los asfaltos líquidos y emulsiones asfálticas, para aplicación en frío.

IV.- ASFALTOS LIQUIDOS

Según la terminología del "Asphalt lnstitute", Asfalto líquido se define como: "Material asfáltico cuya consistencia blanda o fluida hace que se salga del campo en que se aplica el ensayo de penetración, cuyo límite máximo es300".También son conocidos y denominados como asfalto rebajados o cutbacks.

4.1.- COMPONENTES:

Están compuestos por una base asfáltica (cemento asfáltico) y un fluidificante volátil que puede ser bencina, kerosene, aceite o agua con emulsificador. El fluidificante se agrega con el propósito de dar al asfalto la viscosidad necesaria para poderlo mezclar y trabajar con los áridos a baja temperatura. Una vez elaborada la mezcla, los fluidificantes se evaporan, dejando el cemento asfáltico que envuelve y cohesiona las partículas de agregado.

4.2.-CLASIFICACIÓN:

De acuerdo al grado de volatilización del fluidificante (más o menos volátil) los asfaltos líquidos se pueden clasificar en tres tipos:

Curado Rápido (RC) Curado Medio (MC) Curado Lento (SC)

4.2.1.-Curado rapido



Estos asfaltos tienen como fluidificante bencina o nafta, se designan con las letras RC (rapid curing) seguidas con un número que indica el grado de viscosidad cinemática que tienen ,medida en centistokes.1ST = 10E-4 M2\SEG Las características del solvente son:

Alta volatilidadPunto de ebullición bajo

4.2.3.-Curado medio:

Asfaltos cuyo fluidificante es kerosene, se designan con las letras MC (medium curing)seguidas con el número correspondiente a la viscosidad cinemática que tienen. Los asfaltos MC son los siguientes:

4.2.3.-Curado lento:

Asfaltos cuyo fluidificante es aceite, relativamente poco volátil, se designan con las letras SC (slow curing) seguidas con el número correspondiente a la viscosidad cinemática que tienen. Los SC más usados fueron SC-70 y SC-250

4.3.-CARACTERIZACION FISICA DE LOS ASFALTOS LIQUIDOS

La mayoría de ensayos para la caracterización de los cementos asfálticos son utilizados en la caracterización de asfaltos líquidos.

4.3.1.- Viscosidad cinemática

Se utiliza para la clasificación de asfaltos líquidos. El procedimiento de ensayo es similar al utilizado en la determinación de la consistencia de los cementos asfálticos, con la diferencia que para asfaltos líquidos se determina a 60ºcentígrados. En la preparación de la muestra es importante controlar la pérdida de volátiles.



4.4.1.-Ensayo para determinar el punto de inflamación

Su objetivo es manejar con seguridad el producto durante el proceso de calentamiento. Para los MC se utiliza la copa abierta Clevelandy para los RC y SC la copa abierta de Tag. A diferencia del ensayo para cementos asfálticos la copa debe ser de vidrio y no de metal (Bronce), además se calienta en un baño de agua y no con llama directa.

C U R A D O 4.4.2.-Ensayo para determinar el contenido de agua

Su objetivo es determinar la cantidad de agua presente en los asfaltos líquidos, ya que contenidos altos de agua pueden producir espuma durante el calentamiento generando un alto riesgo para el operador.



Se coloca un determinado volumen de ligante en una retorta de vidrio o metal y se le adiciona naftao xilol, a la retorta se le adiciona un condensador que evacua en un colector graduado. Al calentar yen presencia de agua, esta se une con el solvente en el colector; permitiendo así leer su contenido.

4.4.3.-Ensayo de destilación

Su objetivo es determinar la proporción y características de los disolventes que contiene un asfalto líquido. Se utiliza para determinar las cantidades de disolventesdestilados a distintas temperaturas, estudiando así suscaracterísticas de evaporación y velocidades de curado. Terminada la destilación se obtiene un residuo asfáltico el cual no es igual al que queda después del curado; aunque tiene

características similares. Este residuo es llamado cemento asfáltico residual.



4.4.4.- Curado en un asfalto liquido

Proceso de evaporación de los disolventes que contiene, este se inicia inmediatamente el asfalto líquido se expone a los agentes atmosféricos y se da por terminado cuando se ha evaporado el máximo disolvente; ya que una pequeña proporción de este queda incorporado en el asfalto permanentemente. A este proceso se debe que el producto final de un asfalto líquido es un cemento asfáltico, de mayor penetración.

4.5.-VARIABLES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DEL CURADO

En el proceso de volatilización de los solventes intervienen varios factores y estos inciden de manera diferente en la velocidad y tiempo de curado, según las características del proyecto. Las variables directas son:

Temperatura ambiente Velocidad del viento Superficie del ligante expuesta Esfuerzos mecánicos Características mineralógicas del agregado pétreo Sistema utilizado en la elaboración de la mezcla

asfáltica

4.6.-APLICACIÓN DE LOS ASFALTOS LIQUIDOS

Curado Rápido (RC) Riegos de liga, tratamientos superficiales.

Curado Medio (MC)



Bacheo Curado Lento (SC) Riego de liga

V.-EMULSIONES ASFALTICAS

Las emulsiones asfálticas simplifican significativamente el procedimiento de significativamente el procedimiento de asfaltado de carreteras, ya que se aplican en asfaltado de carreteras, ya que se aplican enfrío, lo cual presenta un ahorro considerable, frío, lo cual presenta un ahorro considerable, en la energía requerida para fundir el asfalto, en la energía requerida para fundir el asfalto, sino en la maquinaria que se requiere para sino en la maquinaria que se requiere para hacer el fundido in situ. Hacer el fundido in situ.En el caso del asfalto caliente, éste no se puede aplicar en condiciones climáticas adversas como aplicar en condiciones climáticas adversas como lluvia, alta humedad, etc., pero las emulsión es lluvia, alta humedad, etc., pero las emulsiones asfálticas no tienen ese problema, ya que el medio asfálticas no tienen ese problema, ya que el medio en el cual viene el asfalto es precisamente agua. en el cual viene el asfalto es precisamente aguaMediante el uso de emulsificantes apropiados, se puede controlar ampliamente el tiempo de ruptura puede controlar ampliamente el tiempo de ruptura de las emulsiones, ya que es posible tener de las emulsiones, ya que es posible tener emulsiones de rompimiento rápido, lento e emulsiones de rompimiento rápido, lento e intermedio. Esto permite tener un amplio control intermedio. Esto permite tener un amplio controlen el uso de las emulsiones para IS diferentes en el uso de las emulsiones para IS diferentes tipos de aplicación. tipos de aplicación.Las emulsiones permiten la aplicación de los asfaltos (modificados o no) sobre el substrato asfaltos



(modificados o no) sobre el substrato pétreo a bajas temperaturas, con un control pétreo a bajas temperaturas, con un control amplio en el tiempo de rompimiento de laamplio en el tiempo de rompimiento de la emulsión.

5.1.-TIPOS DE EMULSIONES ASFÁLTICAS

Emulsiones anionicas:

En este tipo de emulsiones el agente .En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad emulsificante le confiere una polaridad negativa a los glóbulos, o sea que éstos negativa a los glóbulos, o sea que éstos adquieren una carga negativa. adquieren una carga negativa.

Emulsiones cationicas:

En este tipo de emulsiones el agente. En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad emulsificante le confiere una polaridad positiva a los glóbulos, o sea que éstos positiva a los glóbulos, o sea que éstos adquieren una carga positiva. adquieren una carga positiva. Este tipo de emulsiones produce una buenaEste tipo de emulsiones produce una buena adhesión química entre el sistema asfáltico y adhesión química entre el sistema asfáltico yel sustrato pétreo. el sustrato pétreo. Esto es importante para el buen desempeño. Esto es importante para el buen desempeño del asfalto. del asfalto.



Los emulsificantes son los que, producida la emulsión, se sitúan en su mayor parte en la emulsión, se sitúan en su mayor parte en la “interfase”. Su parte hidrofóbica se dirige hacia el “interfase”. Su parte hidrofóbica se dirige hacia el asfalto y su parte polar hacia el agua. asfalto y su parte polar hacia el agua. Los emulsificantes estabilizan el sistema. Los emulsificantes estabilizan el sistema.

5.2.-ROMPIMIENTO DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS

El rompimiento en la emulsión de asfalto esla unión de la fase dispersa (asfalto) y separación de la fase dispersante (solución jabonosa), el agua se evapora y los aditivos y químicos se incorporan al cemento asfáltico mejorando sus cualidades físicas y químicas.

La carga que tiene el material pétreo neutraliza la carga de las partículas de asfalto en la emulsión, permitiendo que se acerquen unas a otras para formar agregados de gran tamaño; estos agregados son los que se depositan sobre el material pétreo formando una capa asfáltica. Durante este proceso el agua es eliminada del sistema asfalto-pétreo.



En general, los factores que influyen en la ruptura de la:

Emulsión aniónica :la evaporación de la fase acuosa.la difusión del agua de la emulsiónla absorción superficial de una parte del emulsificante en el material pétreo

Emulsión catiónica:

La absorción de la parte polar del emulgente por los agregados (hace que las partículas del asfalto se adhieran inmediatamente a las partículas del material pétreo, aun en presencia de humedad).La forma de rompimiento de las emulsiones asfálticas catiónicas mejora la adherencia y permite una mejor distribución de la mezcla dentro de la masa del agregado pétreo; adicionalmente permite proseguir los trabajos de asfaltado en regiones con climas húmedos o durante una temporada de lluvias, garantizando la apertura de caminos al tránsito en un corto período de tiempo.

5.3.-CLASIFICACIÓN DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS:

5.3.1.-Emulsiones de Rompimiento Rápido:



Estas se utilizan para riegos de liga y carpetas por el sistema de riegos .Las emulsiones CRS se utilizan para los tratamientos superficiales simples, las especificaciones técnicas de ASTM/AASTHO indican que existen dos tipos de viscosidades. Una viscosidad de 20-100 que es representada con un subíndice 1 (CRS1) y la otra 100-400 SF que se representa con un subíndice 2,(CRS2).

5.3.2.-Emulsiones de Rompimiento Medio:

Estas normalmente se emplean para carpetas de mezcla en frío elaboradas en planta, especialmente cuando el contenido de finos es menor o igual al 2%, así como en trabajos de conservación tales como bacheos, renivelaciones y sobre carpetas.

5.3.3.-Emulsiones de Rompimiento Lento:

Estas se emplean para carpetas de mezcla en frío elaboradas en planta y para estabilizaciones asfálticas.

Se utiliza la emulsión que pueda ser controlado su esparcimiento en la vía sin ocasionar derrames innecesarios y cuyo esparcimiento sea uniforme, eso se lo consigue solamente con una viscosidad equilibrada.



6.1.-VARIABLES QUE AFECTAN LACALIDAD DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS

Existen muchos factores que afectan la producción de Emulsiones Asfálticas, almacenaje, uso y ejecución de una emulsión asfáltica. Entre las variables que tienen un significativo efecto son:

Propiedades químicas del cemento asfáltico base. Dureza y cantidad del cemento asfáltico base.Tamaño de la partícula de asfalto en la emulsión.Tipo y concentración del agente emulsificante.Condiciones de manufacturación como temperatura, presión, y corte de las partículas de asfalto.La carga iónica de las partículas en la emulsión.• Metodología y equipo empleado en la elaboración dela emulsión.La propiedad del agente emulsificante. La adición de modificadores químicos o polímeros. La dureza y el pH del agua. El pH de la emulsión.

6.2.-USOS DE LAS EMULSIONES CATIONICAS

El asfalto es un importante material termoplástico que es ampliamente usado en la construcción y sus usos se hacen extensivos a las emulsiones asfálticas catiónicas, entre los que destacan:

1. Usos generales.2. Juntas para pavimentos hidráulicos.3. Adhesivos.4. Selladores.5 .Impermeabilizantes.6. Recubrimiento de tubería especial.7. Para tratamientos superficiales, para pavimentos asfálticos, en carreteras y aeropistas:- Riegos de impregnación.- Riegos de imprimación o penetración.-



Riegos negros con emulsión diluida.- Riegos de liga.de sello con arena o gravilla seleccionada.8. Bacheo.9. En la masa o mezcla asfáltica, para carreteras y aeropistas.10. Mezcla cerrada y mezcla abierta.11. Grava - emulsión y arena – emulsión.12. Penetración.13. Impregnación.

6.3.-VENTAJAS DE LAS EMULSIONES ASFALTICAS

Es un ligante asfáltico no contaminante ni peligroso, ya que contiene peligroso, ya que contiene del 35 al 40% de del 35 al 40% de agua como solvente .agua como solvente.Su manejo es sencillo y seguro, gracias a su manejo es sencillo y seguro, gracias a su baja viscosidad abaja viscosidad a temperatura ambiente. Tiene un límite de almacenamiento y es muy amplio, ya que puede ser amplio, ya que puede ser almacenado por semanas o meses, debido entre otras cosas a semanas o meses, debido entre otras cosas a la igualdad la igualdad de las densidades de sus de las densidades de sus componentes. Tiene una gran adhesión con cualquier agregado pétreo, a pesar de agregado pétreo, a pesar de condiciones de humedad adversas debido a la enorme humedad adversas debido a la enorme dispersión de las dispersión de las partículas de asfalto de partículas de asfalto de tamaño muy pequeño y al uso de agentes tamaño muy pequeño y al uso de agentes emulsificantes de tipo catiónico. Se aplica en un lapso muy corto de tiempo, lo que permite la pronta funcionalidad de la que permite la pronta funcionalidad de la obra en que se esté usando.



Presenta un bajo costo de la fase dispersante, que es el agua.Se emplean materiales pétreos locales, lo que elimina la transportación de este tipo de materiales por grandes distancias.El equipo de aplicación es mucho más sencillo debido a que todos sus componentes se aplican a temperatura ambiente.

6.4.-Especificaciones técnicas:

VI.-ASFALTOS MODIFICADO CON POLÍMEROS

INTRODUCCIÓN:

La modificación de un asfalto es una nueva técnica utilizada para el aprovechamiento efectivo de asfaltos en la pavimentación de vías. Esta técnica consiste en la adición de polímeros a los asfaltos convencionales con el fin de mejorar sus características mecánicas, es decir, su resistencia a las deformaciones por factores climáticos.



Los objetivos que se persiguen con la modificación de los asfaltos con polímeros, es contar con ligantes mas viscosos a temperaturas elevadas para reducir las deformaciones permanentes (ahuellamiento), de las mezclas que componen las capas de rodamiento, aumentando la rigidez.

6.1.- DEFINICIÓN DE POLÍMERO:

Los polímeros son sustancias de alto peso molecular formadas por la unión de cientos de miles de moléculas llamadas monómeros (compuestos químicos con moléculas simples). Se forman así moléculas de formas diversas: cadenas de forma de escalera, cadenas unidas o termos fijas que no pueden ablandarse al ser calentadas, cadenas largas y sueltas. Algunas modificandores poliméricos que han dado buenos resultados, se enlistan a continuación:

Homopolimeros: que tienen una sola unidad estructural(monómero)

Copo limeros :tienen varias unidades estructurales distintas (EVA,SBS).

Elastómeros: al estirarlos se sobrepasa la tención de fluencia, no volviendo a su longitud original al cesar la solicitación. tiene deformaciones pseudo plásticas con poca plasticidad.

6.2.-ASFALTO MODIFICADO CON POLÍMERO:

Los materiales asfalticos modificados son el producto de la disolución o incorporación en el asfalto, de un polímero o de hule molido de neumáticos, que son sustancias estables en el tiempo y a cambios de temperatura, que se le añaden al material asfaltico para modificar sus propiedades físicas y reo lógicas. Y disminuir su susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como la oxidación.

Los modificadores producen una actividad superficial iónica, que incrementa la adherencia en la interface entre el material pétreo y el material asfaltico, conservándola aun en presencia del agua. También aumentan la resistencia de



las mezclas asfálticas a la deformación y a los esfuerzos de tensión repetidos y por lo tanto a la fatiga y reducen el agrietamiento, así como la susceptibilidad de las capas asfálticas a la variaciones de temperatura. Estos modificadores por lo general se aplican directamente al material asfaltico, antes del mezclarlo con el material pétreo.

6.3.-PROPIEDADES Y ESPECIFICACIONES DE LOS ASFALTOS MODIFICADOS.

Los asfaltos modificados con polímeros se constituyen de dos fases; al agregar pequeñas partículas de polímero hinchado y la otra por asfalto.

Esta micro morfología bifásica y las interacciones existentes entre las moléculas del polímero y los componentes del asfalto son la causa del cambio de propiedades que experimentan los asfaltos modificados con polímeros.

El efecto principal de mezclar polímeros con los asfaltos es mejorar la relación viscosidad-temperatura, permitiendo mejorar de esta manera el comportamiento del asfalto tanto a altas como a bajas temperaturas.

El asfalto es un material interesante que ha sido usado para construcción de pavimentos desde muchos años atrás, sin embargo, dependiendo de su fuente de origen, tiene un intervalo definido de temperatura donde muestra su mejor desempeño. Este intervalo de forma práctica se define en temperaturas positivas por arriba de 10°C y hasta 60°C, ya que por arriba de este intervalo el asfalto comienza a ablandarse, adquiriendo un comportamiento plástico.



Nota: Deformación que experimenta el asfalto cuando empieza a ablandarse por efecto de la temperatura.

Por el otro lado, cuando el asfalto experimenta temperaturas menores a los 10°C y particularmente temperaturas negativas, el asfalto se convierte en un sólido rígido, que puede ser tan duro que no resiste deformaciones y puede sufrir fallas como fracturas cuando experimenta dichas deformaciones.

Nota: Comportamiento rígido del asfalto cuando se somete a temperaturas menores a los 0°C y se somete a deformaciones.

Aquí es donde conviene preguntar: ¿Cómo mejorar el intervalo de temperatura de desempeño del asfalto con objeto de hacerlo más versátil a cambios climáticos y condiciones variadas de deformación?

¿PORQUE MODIFICAR LAS PROPIEDADES DEL ASFALTO?



TEMPERATURA DE DESEMPEÑO EN PAVIMENTOS

La respuesta a la pregunta del párrafo de arriba se contesta con el uso de aditivos modificadores del asfalto. En el mercado existen diferentes agentes modificadores del asfalto. La mayoría de estos son de naturaleza polimérica y entre otras cosas, permiten extender la temperatura de efectividad del asfalto como agente ligante en el diseño de pavimentos.

6.4.-PRINCIPALES MODIFICADORES UTILIZADOS EN EL ASFALTO

6.4.1.-POLÍMERO TIPO I

Mejora el comportamiento de mezclas asfálticas tanto a altas como a bajas temperaturas.

Son polímeros elastómeros radiales a base de estireno, se usa en carpetas delgadas y estructurales de pavimentos con alto índice de tránsito, con vehículos pesados y climas fríos o calidos.

6.4.2.-POLÍMERO TIPO II

Mejora el comportamiento de mezclas asfálticas a bajas temperaturas.

Son polímeros elastomericos lineales, con una configuración de caucho de estireno, butadieno latex o neopreno latex.

Se utiliza en todo tipo de mezclas asfálticas en las que se requiera mejorar su comportamiento en climas fríos.

6.4.3.-POLÍMERO TIPO III



Mejorar la resistencia al ahuellamiento de las mezclas asfálticas, disminuye la susceptibilidad a la temperatura y mejora su comportamiento a altas temperaturas.

Es un polímero tipo plastomero, se utiliza en climas calientes, en mezclas asfálticas para carpetas estructurales y alto índice de tránsito.

6.4.3.-HULE MOLIDO DE NEUMÁTICOS

Mejora la flexibilidad y resistencia a la tensión de las mezclas asfálticas, reduciendo la aparición de grietas por fatiga o cambios de temperatura.

Es fabricado con base en la molienda de neumáticos.

Se utiliza en carpetas delgadas de granulometría abierta y tratamientos superficiales.

7.1.-FUNDAMENTOS DE LA MODIFICACIÓN.

Los pavimentos sufren deterioro. Los tres principales factores que influyen en este deterioro son:

1. Clima. 2. Deformaciones por tránsito. 3. Tiempo. El clima tiene que ver fundamentalmente con la temperatura promedio a la que se ve expuesto el pavimento y variaciones de temperatura por cuestiones climáticas y humedad propiciada por lluvia, así como las bajas temperaturas en los meses de invierno.

Las deformaciones se deben al tránsito vehicular. Los pavimentos se diseñan para una carga promedio que genera una deformación debida a la circulación de vehículos.



8.1.-PROBLEMÁTICA EN EL EMPLEO DE ASFALTOS MODIFICADOS

1.- Aun cuando se han incrementado las instalaciones para efectuar la incorporación de polímeros o hule molido de llanta a los cementos asfálticos, el tipo de equipo, la tecnología empleada, no siempre son los adecuados.

2.- En muchas de las plantas de emulsiones no cuentan con la tecnología para hacer las modificaciones.

3.- Falta implementar más laboratorios con equipo adecuado para el control de calidad de campo.

4.-Prácticamente no existen laboratorios equipados para desarrollar las pruebas de calidad completas, que incluyan la reología del asfalto.

9.1.-TÉCNICAS PARA MODIFICAR LOS ASFALTOS

Cuando se añaden polímeros a los asfaltos,las propiedades del asfalto modificado depende de los siguientes parámetros:

Tipo de polímero a emplearse ya sean elastómeros o platomeros.Su forma básica Naturaleza y grado de asfalto Tipo de equipo Tiempo y temperatura el mezclado Compatibilidad del polímero

El proceso apropiado de modificadores es variable de acuerdo al tipo de polímero, polímeros del tipo SBS requieren etapas de molienda y otros como el tipo EVA requieren solamente proceso de agitación.

Para tipo I SBS:

Etapa 1: evaluar el asfalto base

Etapa 2: incrementar la temperatura del asfalto



Etapa 3: proceso de molienda y/o homogenización asfalto-polimero. Se requiere de un molido de arto corte.

Etapa 4:controlar la calidad a atraves de microscopia óptica

Etapa 5:finalización de la reacción. Control de calidad realizando corrida de pruebas de asfalto modificados después de 24 horas de reacción .

Las temperaturas de mezclado oscilan entre 180ºc y 190ºc. y el tiempo de mezclado varia dependiendo de la dispersión del polímero.

Para el tipo II. Latex SBR.

La operación de modificación se lleva a cabo a una temperatura de 160-170ºc. la adicción del latex se realiza mediante una bomba de diafragma que puede ser adicionada mediante aire o motor eléctrico. El tiempo de agitación depende del equipo empleado .los tiempos normales para todo proceso del latex y mesclado oscilan entre 1.5 y 2 horas.

10.1.-CAMBIO DE PROPIEDADES EN EL LIGANTE ASFALTICO

el objetivo perseguido con las adiciones de polímero en el asfalto, es cambiar las propiedades físicas y reologicas del ligante , buscando:

Aumenta la viscosidad Disminuye la penetración Aumenta el punto de reblandecimiento del asfalto aumenta entre 8 y 12 grados.Aumenta el punto de inflamación Disminuye su susceptibilidad a las variaciones de temperaturaEleva la recuperación elástica del asfalto hasta arriba del 30 %Eleva la resilencia por encima de 25



Amplio rango de temperatura en el manejo y almacenamientoMayor intervalo de plasticidad Mayor resistencia al envejecimiento

Las propiedades que estos imparten depende de los siguientes factores:

Tipo y compocision del polímero incorporadoCaracterísticas y estructura coloidal del asfalto baseProporciona relativa del asfalto base

11.1.- DURABILIDAD DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS PREPARADAS CON LIGANTES

MODIFICADOS CON POLÍMEROS.

Dependiendo del diseño y condiciones climáticas, las carpetas asfálticas pueden ser elaboradas por tres tipos de mezclas de polímeros.

1) Mezclas drenantes 2) Mezclas resistentes y rugosas para capas delgadas y3) Mezclas densas

Las ventajas que los asfaltos modificados poseen sobre los convencionales son entre otros los siguientes:

• Mayor plasticidad.• Mayor Cohesión• Mejora el modulo elástico• Mayor resistencia a la humedad.• Mayor resistencia al envejecimiento

11.3.-PROCESO CONSTRUCTIVO DEL ASFALTO MODIFICADO

El proceso de elaboración del asfalto modificado se realiza con los siguiente pasos:



1. se transfieren asfalto al tanque modificado ( 34400 ltrs)

2. una vez terminado el proceso de transferencia de asfalto, se inicia la agitación .

3. se somete el asfalto a calentamiento a una temperatura controlada de 185º-190ºc

4. se dosifica el polímero (1260 kg) dependiendo del volumen del tanque (34400 ltrs) para preparar un concentrado al 3.7% de polímero.

5. El polímero se agrega al molino a una velocidad de 20 a 25 kg/minuto.

6. El asfalto debe mantenerse en un rango de temperatura de 180º a 190ºc. al mismo tiempo es agitado por aproximadamente 5 horas en condiciones de agitación constante y en rango de temperatura antes mencionado.

7. Después de que el periodo de dispersión a transcurrido, se debe observarse que el polímero este incorporado completamente.

8. Para bajar la concentración a 3.4%, se agregan 3262 ltrs de asfalto al tanque de modificado.

9. El asfalto se debe controlar a una temperatura de 175º=3ºc por una hora, antes de pasar al proceso de emulsificacion.

12.1.-APLICACIONES DE UN ASFALTO MODIFICADO

El asfalto modificado puede ser aplicado de diferentes maneras, dependiendo del uso y necesidades que se requieran cubrir. A continuación se describen algunas aplicaciones del modificado:

Concreto asfaltico:

Se caracteriza por reducir la deformación permanente, mayor sea la resistencia ala fatiga, uso de capas mas delgadas y mejor resistencia ala post-compactacion.se



aplica en pavimentos de pistas de aeropuertos donde las exigencias son muy elevadas, también el “Rolled asphalt” donde la reflexion de fisuras es muy usual (transitos muy intensivos, alta carga de tránsito y elevado peso )

Mezclas abiertas:

Se caracteriza por la menor post-compactacion y retención del agua y mejor adhesividad del agregado. Se aplica en pavimentos de drenaje o donde las cargas de transito no sean elevadas.

Membrana absorvedora intercapa de esfuerzos:

Se caracteriza por la capacidad para absorver movimientos horizontales producidos por grietas de varios milímetros, mantenimiento de las propiedades elásticas en un amplio rango de temperaturas, buena adhesividad a la vieja y nueva capa de asfalto y posibilita utilizar capas asfálticas más delgadas.

Tratamientos superficiales:

Se caracteriza por su mejor retención del agregado, su mayor rango de uso incluidos caminos con tránsito pesado, su mejor resistencia a la atracción y por su formulación de asfalto diluidos y emulsiones. Se aplica en asfaltos diluidos y modificados para ser usados en tratamientos superficiales o riegos de liga.

VII.-ASFALTO FUNDIDO

Se denomina asfalto a la sustancia que fue utilizada en impermeabilización de construcciones y como agente adhesivo y protector. A partir del siglo XX su interés



económico incrementó, cuando comenzó a emplearse en la pavimentación de carreteras.

El petróleo es la materia prima a partir de la cual se obtiene la mayor parte del asfalto que se emplea tanto en pavimentación como en el resto de las aplicaciones para las cuales se utiliza este producto.

Un alto porcentaje del asfalto producido se dedica a la preparación de diferentes tipos de mezclas con grava o piedra, que constituyen el material con el cual se fabrican las capas superiores de las carreteras.

Los derivados de refinado de petróleo ofrecen la posibilidad de obtener asfaltos líquidos de densidad y viscosidad controlables. Ello hace que se puedan preparar recubrimientos asfálticos condiciones de adherencia y resistencia adecuadas a cada circunstancia.

Está constituido por una mezcla en proporciones variables de Betún de refinería natural, arena, grava y filler convenientemente amasado en caliente que se aplica a temperaturas de 220ºC - 260ºC dejándolo discurrir sin compactación.

Dependiendo de la formulación empleada en su fabricación, pueden añadírsele características determinadas de acuerdo con su uso, así como ser coloreado.

Se adhiere a la mayoría de los materiales usuales: piedra, hormigón, madera, cristal, entre otros.

Es un material de la familia de los productos bituminosos, similar al bien conocido Aglomerado Asfáltico para



carreteras, pero con características un tanto diferentes e incluso opuestas a éste y por tanto, con otras utilidades. Como pavimento continuo que es, NO requiere juntas de dilatación.

7.1.-LOS TIPOS DE ASFALTO FUNDIDO MÁS

UTILIZADOS :

Para estanqueidad.Para revestimientos de aceras, plazas, garajes, naves industriales, etc.

7.2.-CUALIDADES PRÁCTICAS:

Colocación sencilla y secado rápido.

No requiere apisonado.

Es impermeable.

Gran facilidad de mantenimiento, reparación y

limpieza.

Es insoluble en Agua.

Posibilidad de ser coloreado en la masa.

7.3.-PROPIEDADES FÍSICAS:

Resistencia a las acciones mecánicas: compresión y punzonamiento, desgaste y envejecimiento.

Material termoplástico de cierta flexibilidad.

Rechaza la penetración de las raíces de los árboles y plantas en general, excepción hecha de las raíces de bambú.

Es anti-inflamable y anti-deslizante.



7.4.-LUGARES DE APLICACIÓN:

Zonas deportivas - viscoelasticidad del asfalto fundido

El asfalto fundido debido a su viscosidad, es un material idóneo para realizar sobre él una gran diversidad de deportes , particularmente aquellos donde intervienen balones y pelotas. En este campo de aplicación cabe resaltar su gran utilización al sur de Europa, en especial para el juego de la Pelota Vasca.

Suelos de establos en asfalto fundido

El asfalto fundido se utiliza la mayoría de las veces en los establos no calefactados por sus cualidades de ser un producto antideslizante, higiénico, caliente para los pies y de fácil mantenimiento.

Organización de los ríos - Impermeabilidad de los terraplenes y seguridad de los taludes

El asfalto fundido puede ser empleado como impermeabilización de base para los terraplenes y como protección de los diques y de las orillas. Ni el asfalto fundido ni el betún emiten sustancias perjudiciales para la salud o para el medio ambiente. Por eso la impermeabilización de los depósitos de agua han sido realizadas desde los tiempos remotos con materiales bituminosos.



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Desguaces e instalaciones hidrográficas

El asfalto fundido protege el suelo y las capas freáticas de las sustancias peligrosas para el agua. Por su ausencia de vacíos (huecos) y su densidad, no absorbe agua, por lo que no puede hincharse ni estrecharse. Es además inerte frente a numerosas sustancias químicas y se le puede hacer más resistente con tratamientos especiales.

Chapas radiantes

Utilizadas para calentar los suelos, consisten en poner sobre el forjado del edificio, normalmente de hormigón, unos tubos radiantes y verter sobre ellos el asfalto fundio, de forma que estos queden embutidos en nuestro material, colocando posteriormente sobre esta primera capa una segunda de este mismo material. Estas capas radiantes se caracterizan por ser de poco espesor y estar listas inmediatamente para su uso.

Asfaltos fundido resistentes a los ácidos

La resistencia del asfalto fundido a los ácidos puede aumentarse no empleando granulados minerales calcáreos. Los asfaltos fundidos resistentes a los ácidos se utilizan principalmente en los locales agrícolas (por ej. Silos de ensilaje) y como capas industriales (por ej. Empresa de galvanoplastia y fabricantes de baterías).





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Arte y diseño

El asfalto fundido ofrece posibilidades infinitas para la decoración de plazas, calles, aceras etc. Con este material además de la mencionada decoración urbana, pueden realizarse esculturas.

El asfalto fundido aumenta la seguridad en los túneles

El asfalto fundido aplicado como pavimento de los túneles, por una parte, protege el zócalo contra la humedad y la sal del deshielo, y por otra, si dicho pavimento es de color claro contribuye a aumentar la seguridad del tráfico reduciendo el coste de la iluminación.

Aparcamientos subterraneos

En los aparcamientos subterráneos, el asfalto fundido, que es por naturaleza impermeable a los líquidos, protege las partidas de construcción en hormigón contra la sal del deshielo y evita la caída de agua de las plantas superiores a las inferiores. La acción débil de los carburantes y de los aceites sobre los revestimientos en asfalto fundido no perjudican a este material. Cuando se necesite reparar un trozo de este pavimento, el parking podrá ser utilizado poco tiempo después de la intervención.

VIII.-ASFALTO ESPUMADO

INTRODUCCIÓN:

El asfalto espumado, expandido o celular, es una tecnología relativamente reciente a pesar que su uso se



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registra desde 1957. El asfalto espumado es una técnica que permite expandir y mezclar el asfalto con diversos tipos de agregado para producir estructuras de pavimento de relativa alta capacidad de soporte y económicas. Esta tecnología se puede considerar como una aplicación alternativa a los otros tipos de aplicaciones de asfalto, mezclas en caliente y mezclas en frío (emulsiones asfálticas y asfaltos diluidos o cortados).

La expansión del asfalto permite producir mezclas asfálticas de un modo muy diferente a los sistemas tradicionales. La mezcla íntima que se produce entre el asfalto y el agregado es también diferente, sin embargo, este tipo de mezclas tiene un comportamiento estructural similar a una mezcla tradicional. Las mezclas con asfalto espumado presentan ventajas especiales frente a las mezclas tradicionales, siendo las más importantes las de tipo energéticas y ambientales.

El asfalto espumado puede ser usado como un agente estabilizador con una variedad de materiales que van desde gravas chancadas de buena calidad, hasta suelos marginales con plasticidad relativamente alta. También puede ser usado para reciclar materiales asfálticos (RAP).Las mezclas con asfalto espumado pueden ser confeccionadas tanto en terreno como en una planta central.



8.1.-CARACTERISTICAS DE ASFALTOS ESPUMADOS:

El asfalto espumado es una técnica relativamente nueva en su uso que permite producir mezclas asfálticas de un modo muy diferente a los sistemas tradicionales.le confiere ventajas adicionales en comparación a otro tipo de técnicas constructivasAdmite mayor tolerancia en la especificación de agregados y los

procesos. Las mezclas con asfalto espumado pueden ser confeccionadas tanto en terreno como en una planta central.

8.2.-PRODUCCIÓN DEL ASFALTO ESPUMADO:

Se logra mediante un proceso de expansión dentro de una cámara:

•Inyección de agua fría (1 a 2% del peso del asfalto)

•Inyección de aire comprimido

•Masa de asfalto caliente (160º C - 180º C)

Se produce un intercambio de energía entre el asfalto y el agua, lo que eleva la temperatura de las gotas de agua hasta los 100 C.



el agregado debe ser incorporado mientras el asfalto se encuentra en estado de espuma.las gotitas de asfalto se aglutinan con las partículasmás finas (especialmente con aquellas fracciones menores a 0.075 mm). «Dispersión del asfalto»

Se produce espuma:

El asfalto espumado se caracteriza en función de dos propiedades empíricas:

•Razón de expansión (Ex) = V espumado/V original

•Vida media (t1/2)

La razón de expansión y vida media son medidas que dependen de muchos factores:

•Temperatura del asfalto

•Dosis de agua inyectada

•Presión bajo la cual el asfalto y el agua son inyectados

•Uso de aditivos anti-espumantes o espumantes

•Viscosidad del asfalto

•tamaño del recipiente (Laboratorio)



El mejor espumado es generalmente considerado como aquel que optimiza tanto la Razón de Expansión como la Vida Media

8.3.-PROCEDIMIENTO DE DISEÑO:

El procedimiento básico para el diseño de mezclas con asfalto espumado se resume en los siguientes pasos:

A. Optimización de las propiedades de la espumaB. Caracterización del agregadoC. Determinación del contenido óptimo de humedad de la

mezclaD. Determinación del contenido óptimo de asfaltoE. Caracterización de las propiedades mecánicas de las

mezclas



B. Caracterización del agregado:

El Índice de Plasticidad

C) Determinación del contenido óptimo de humedad de la mezcla:

contenido óptimo de humedad (70% - 80% de la humedad óptima AASHTO de los agregados)se recomienda como contenido óptimo de humedad, el 75% de la humedad óptima de compactación obtenida mediante el ensayo Proctor Modificado.

D) Determinación del contenido óptimo de asfalto:

5 mezclas con distintos contenidos asfálticos (1% – 3 % de asfalto)La Tracción Indirecta (en estado seco o saturado), se determina sobre probetas cilíndricas (100mm de diámetro por 63.5 mm de espesor)compactadas con 75 golpes del martillo MarshallProbetas curadas durante 72 horas en un horno a 40º C. El estado saturado se logra sumergiendo las probetas en agua durante 24 horas a 25 ºC.

E) Caracterización de las propiedades mecánicas de las mezclas:

propiedades mecánicas más utilizadasCBRTracción IndirectaMódulo ResilienteCompresión no ConfinadaEstabilidad MarshallResistencia a la Fatiga



8.4.-VENTAJAS DEL ASFALTO ESPUMADO:

La Principal ventaja del asfalto espumado en comparación con los métodos tradicionales de mezclado en caliente, son del tipo energético. La estabilización con asfalto espumado requiere de un reducido consumo de energía en comparación con el método tradicional de mezcla en caliente. Se han medido ahorros de energía de más de 80 % sobre los métodos tradicionales, en tramos experimentales de estabilización con asfalto espumado (para soluciones estructuralmente equivalentes).

La principal ventaja del asfalto espumado con respecto a las emulsiones asfálticas son del tipo técnico-económicas:

El uso del asfalto espumado reduce los costos de transporte. Para un mismo volumen de asfalto residual, el transporte del asfalto en forma de emulsión, requiere transportar adicionalmente un volumen de 35 a 40% de agua.- Menores costos en el proceso de manufactura.- El material tratado con asfalto espumado puede ser colocado, compactado y abierto al tráfico en un menor tiempo después del mezclado.- El material tratado permanece trabajable por mayores períodos de tiempo y puede ser usado en condiciones climáticas adversas.

8.5.-APLICACIONES DE LOS ASFALTOS ESPUMADOS: 8.5.1.-Reciclado en frío de pavimentos asfálticos:

Consiste en la recuperación del material de un pavimento asfáltico existente, el cual es mezclado con asfalto espumado y adiciones.

8.5.2.-Estabilización de suelos:



Consiste en la estabilización de suelos de relativa baja plasticidad

(IP<16) con asfalto espumado

Ambas aplicaciones pueden ejecutarse mediante tecnología en sitio y en planta:

La tecnología en sitio requiere de un equipo fresador-mezclador. Existen varios modelos y configuraciones para este tipo de equipos, pero en general todos poseen un tambor de fresado-mezclado

En la tecnología en planta el material es fresado, retirado y transportado hasta una planta donde se incorpora el asfalto espumado y se homogeneiza la mezcla.

IX.-ASFALTOS MULTIGRADOS

9.1.-DEFINICION:

Los asfaltos Multigrado están modificados químicamente a través de la incorporación de reactivos específicos y procesos químicos, realizados en plantas especialmente diseñadas para ese propósito. Se inicia el proceso a partir de asfaltos tradicionales CA 24 o CA14 los cuales son modificados por etapas, programadas para obtener el producto deseado, un asfalto con baja susceptibilidad térmica, alta viscosidad, penetración de acuerdo a los parámetros tradicionales, obteniéndose un producto de alta adhesividad al árido, resistencia a la fisuración por fatiga a bajas temperaturas, resistencia al ahuellamiento y deformaciones plásticas.

9.2.-PROPIEDADES DE LOS ASFALTOS MULTIGRADOS:

Mejoran la resistencia al ahuellamiento Aumentan la resistencia al envejecimiento y la

estabilidad de la mezcla asfáltica Elevan el "Indicé de Penetración" del asfalto ligante



Menor susceptibilidad térmica del asfalto Aumento en la estabilidad Marshall de la mezcla Mejora la adherencia de los agregados pétreos

9.3.-APLICACIONES DE LOS ASFALTOS MULTIGRADOS:

El asfalto Multigrado es utilizado en mezclas en caliente, por sus características visco-elásticas superiores, para la pavimentación de carreteras y autopistas con altas exigencias de cargas de tránsito, proporcionando a las mezclas resistencia a la deformación permanente y fisuras por fatiga a bajas temperaturas (agrietamiento térmico), estas características determinan un aumento en la temperatura superior de desempeño y una disminución en la temperatura inferior de trabajo, lo que aumenta el rango de temperaturas en el cual el ligante Asfáltico se desempeña adecuadamente.

Sus propiedades de ligante dúctil y sus características reológicas lo hacen un material a considerar en las soluciones que se necesitan hoy en la pavimentación de carreteras de altas solicitaciones.

9.4.-ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN

El asfalto siempre debe ser almacenado y manipulado a la temperatura más baja posible, consistente con el uso eficiente.

A granel se almacena en estanques aislados térmicamente, equipados con sistema de calentamiento para mantener el producto a la temperatura adecuada para su uso.

Si se va a almacenar por un tiempo superior a 48 hrs. se debe contar con sistemas de agitación o recirculación en los estanques de almacenamiento.

Si el almacenamiento va a ser prolongado, superior a una semana se debe mantener el producto a una temperatura de 120°C.



Nunca se deben exceder los 195°C como temperatura de almacenamiento.

9.5.-TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO

El transporte del Cemento asfáltico Multigrado se realiza a las obras y plantas asfálticas principalmente en camiones estanques con aislamiento térmico y sistema de calentamiento incorporado.

Si el material asfáltico es transportado en camiones eficientemente aislados la perdida de temperatura durante el viaje es de alrededor de 2° a 3°C por hora.

A pedido del cliente se puede envasar y despachar en tambores de 200 Kg.

9.6.-SEGURIDAD

Basados en la experiencia internacional de años de uso de estos materiales, no hay indicaciones que el asfalto presente riesgos a la salud de los trabajadores que trabajan habitualmente con éste material. No presenta problemas a la salud por presencia en el medio ambiente o para aquellas personas que entran en contacto con el asfalto durante su manufactura y/o aplicación. Por lo tanto se define el asfalto como un material que presenta un bajo peligro potencial a la salud y medio ambiente si es manejado adecuadamente. El producto es transportado con una Hoja de Seguridad.

X.-ASFALTOS PIGMENTADOS

10.1.-Origen de los asfaltos pigmentados:

La apariencia habitual de los pavimentos de la red viaria, de color negro con líneas blancas marcadas en diversos partes de la vía, cumple de forma adecuada con el propósito al que se destina, esto es, delimitar o señalar. A pesar de esto , hay ocasiones en las que la tonalidad cromática de los betunes tradicionales no es apropiada, ya sea por motivos de seguridad o bien por cuestiones de tipo estético.



Las causas más comunes por las que se quiere la modificación del color tradicional son los siguientes:

10.2.-Objetivos de los asfaltos pigmentados:

Señalizar situaciones especiales de circulación con objetivos de aumentar la seguridad vial en cruces, carriles de bicicletas, de autobuses,etc.Indicar distintas zonas de uso de los pavimentos (aparcamientos, vías de servicio,etc)Incrementar el efecto de la iluminación en zonas donde es especialmente necesaria, como túneles, pistas de aterrizaje,etc)Aumentar el atractivo de zonas deportivas, pistas de atletismo, cancha de tenis, circuitos de fórmula 1,etc.Disminuir el impacto ambiental en el paisaje de paseos, jardines,etc.

10.3.-APLICACIÓN DE CAPAS PIGMENTADAS:

Una de las formas frecuentes de coloración de pavimentos es la aplicación de capas de pequeñas grasas, que dan las características de coloración.



Existe un amplio conjunto de métodos de coloración de pavimentos, que se aplican una vez que estos han sido instruidos. Se pueden añadir partículas coloreadas numerales disueltas en resinas que se adhieren a la superficie, aplicándole mediante rodillo o atomizadores. Se

han

propuesto emulsiones de polímeros acrílicos, que con cantidades de pigmento entre el 0.5 y el 3% consiguen coloraciones duraderas, resistentes al agua, la abrasión y los agentes químicos.

Es frecuente el uso de agregados coloreados en la formulación de la mescla asfálticas. Por lo general, se emplea pequeñas capas superficiales extendidas sobre la base asfáltica.

Existen diversas formas de extensión de capas. Una de ellas es el riego atomizado de mezcla de betún con sólidos minerales coloreados, finalmente divididos. El resultado obtenido es una capa coloreada que se comporta satisfactoriamente respecto al cargo del tráfico y es resistente al agua.



Se utilizan mezclas coloreadas en las que el pigmento se dispersa en ligantes transparentes, los cuales se añaden al asfalto en el momento de la compactación. Estas mezclas no necesita aplicación en caliente y pueden ser extendidas en capas permeadas, manteniendo esta propiedad después de la aplicación sin tener influencia en el comportamiento mecánico.

10.4.-PIGMENTOS DISUELTOS EN ASFALTOS ADHESIVOS

Los ligantes adhesivos son sustancias poliméricas de bajo peso molecular, que se utiliza como medio dispersante de pigmentos en la mezcla de bituminosa. Sus propiedades mecánicas son más resistentes al desprendimiento de la capa coloreada que de resistencia de caroza, papel que se deja alas capaz de asfaltos sobre las que se aplica.

Estos ligantes, por lo general, están formados por resinas de poliuretanos, a los que añaden los agentes de curado antes de la aplicación. Después de un tiempo, orcila desde varias horas hasta un día, la copa coloreada queda perfectamente fijada. Presentan la ventaja de que el material adhesivo es también coloreado, por lo que el desarrollo de color aun es mejor.

Otro tipo de adhesivos coloreados de politerpenos y EVA (etilen vinil acetato) se puede aplicar tradicional de asfaltados. El ligante se añade al árido mezclándose con este, puede ser compactado, presentando buena resistencia y conservación.

10.5.-ADICCIÓN DE PIGMENTOS AL BETÚN



La mayoría de las mezclas coloreadas de fabrican mediante la adicción de un pigmento, normalmente acido de hierro, durante las operaciones de mezclas del betún con el ácido. Este proceso conlleva a una serie de limitaciones en cuanto a la gama de colores obtenido, restringido tonos rojos y grises. Asimismo, se necesitan considerables cantidades de pigmento para corregir una coloración aceptable.

Principalmente, los asfáltenos son los responsables de las dificultades de coloración de los betunes tradicionales, ya que estos sólidos, de color negro, impide u oculta el desarrollo del color del pigmento.

Procesos de la eliminación de los asfáltenos, además de encarecer el betún, pueden llegar a tener una influencia negativa en las propiedades reologicas del mismo, por lo que en la práctica no se utiliza.

Se han desarrollado diversas de coloración de los betunes, cada una de ellas con ventajas y inconvenientes.

En general la incorporación de pigmentos al betún necesita grandes proporciones de estos, y no se consigue toda la gama de colores.

En estas ocasiones, se añaden áridos minerales coloreados, sulfatos, carbonatos, y tierras metálicas. Estas partículas forman con el betún una mescla a la que se ajusta el índice de penetración según las necesidades. Este tipo de mesclas presenta la ventaja de ser menos pegajosa y se puede almacenar a temperatura ambiente. Después, mediante calentamiento se transforma en un producto solido resistente.

10.6.-USOS DE ASFALTOS SINTÉTICOS COLOREADOS

Los asfaltos sintéticos se definen como mesclas no bituminosas que pueden ser coloreados por adicción de pigmentos o de agregados coloreados. A pesar de la composición química de los asfaltos sintéticos es muy



diferente a la de los betunes del petróleo, ambos pueden ser propiedades reologicas similares, presentado asfaltados sintéticos de ventaja de fácil coloración, como queda demostrado.

Los asfaltos sintéticos son llamados a veces mezclas coloreadas, por el hecho de que no contienen asfáltenos, que son los componentes que proporcionan al betún el color negro. Se pueden clasificar en dos grandes grupos:

los que, además de facilitar la coloración, proporcionan las propiedades mecánicas de resistencia a la carga necesaria y propias de los betunes.Y aquellos que solo son un medio de aplicación y adhesión del color, mientras que una base asfáltica bituminosa a mantiene las propiedades mecánicas.

En cuanto a la aplicación de mezclas del primer grupo, no se necesita maquinaria especial, al contrario de lo ocurre con en el segundo grupo, para que puede ser necesario una modificación de la maquinaria.

10.7.-COMPONENTES DE LOS ASFALTOS PIGMENTADOS

Como se ha señalado las dificultades para obtener las mezclas coloreables a partir de betunes han obligado a la investigación y producción de sustancias sintéticas fácilmente coloreables, con propiedades mecánicas parecidas a la de betún, que permiten su uso en la mayoría de las aplicaciones donde las mesclas coloreadas se aconsejan.

Estos productos llamados sintéticos y asfaltos claros debido a su tono acaramelados son una mezcla de sustancias que forman un sistema macrocioficamente compatible.

Los asfaltos sintéticos presentan un comportamiento parecido a los betunes destilados de crudo, con



propiedades mecánicas y comportamientos reologicos similar o incluso superior a al de los betunes normales y modificados.

En general un asfalto sintético está constituido por tres grupos de componentes:

Un grupo aceitoso.- que tendría un papel estructural correspondiente a la fase maltenica de los betunes, es decir: medio dispersante de componente de mayor peso molecular.Otro de naturaleza resingnico, de peso molecular, medios, responsables de las propiedades de adhesividad y consistencia.Un tercer grupo con pesos moleculares más altos, de naturaleza polimérica de formaría una red estructural, y responsable fundamentalmente de las propiedades de elasticidad y resistencia de la carga.

XI.-ASFALTO SLURRY SEAL

Es una mezcla de arena bien gradada, cemento Portland tipo I, emulsión asfáltica Catiónica de rotura lenta y agua, que se utiliza para el mantenimiento correctivo y preventivo de vías existentes y también como nueva capa de rodadura para todo tipo de tráfico.

El Slurry Seal o Mortero Asfáltico sella las grietas y fisuras existentes, detiene el desprendimiento de los agregados, impermeabiliza y mejora la resistencia al deslizamiento y abrasión.El Mortero Asfáltico es una tecnología moderna de rejuvenecimiento de pavimentos antiguos y oxidados y se coloca en espesores de 4mm. a 15mm., dependiendo del grado de deterioro del pavimento antiguo. Esta técnica no necesita de compactación, basta con abrir el tráfico para obtenerla.



La producción del Slurry Seal se realiza a temperatura ambiente, siendo su consistencia semi-líquida y se puede preparar en boogie, trompo mezclador o camión mezclador-esparcidor, dependiendo de la envergadura de la obra.

La dosificación unitaria de los insumos a utilizarse, respetando el orden de mezclado, es aproximadamente la siguiente:

1. 50 galones de Agua Limpia2. 1 m3 de Arena Gruesa bien gradada3. 0.4 bolsas de Cemento Portland Tipo I (Opcional)4. 60 galones de Emulsión Asfáltica CSS

La colocación manual se realiza en pequeñas áreas, como si se estuviera vaciando un piso de concreto.

Para trabajos de envergadura se utiliza una planta móvil Micro pavimentadora, cuyo rendimiento promedio es de 4,000 m²/día en ciudades y 6,000 m²/día o más en carreteras.Para lograr el acabado rugoso que necesita toda superficie de rodadura se deberá pasar longitudinalmente un yute humedecido con agua.El mortero asfáltico fragua después de 2 a 4 horas de colocado, por lo que se deberá abrir el tráfico ½ hora después del curado.En la Tabla se muestran las especificaciones granulométricas de la arena a utilizarse. Estas especificaciones varían de acuerdo al espesor del mortero a colocar.

11.1.-ESPECIFICACIONES TECNICAS:



11.2.-CARACTERÍSTICAS

Mezcla en frío, Colocado in Situ, Pronta apertura al Tráfico, Alta fricción, Bajo en ruido, Durable

11.3.-RAZONES PARA USARLO

Una superficie tersa para el trafico Resistente al agua Corrección menor al perfil / bombeo Calafateo Incrementa la fricción Reduce el ruido Protege a la base hidráulica En donde el peso es importante

A diferencia de otros métodos de sello de los pavimentos, el Slurry Seal no contiene piedras que



producen el rayado y problemas en el drenaje. No existe grava sobrante.

El Slurry Seal permite que rápidamente se extienda y no existiendo asfalto en demasía en guarniciones. Tiene estabilidad, muy baja permeabilidad, un alto resistencia a la fricción e hidroplaneo.

CONCLUSIONES

Las emulsiones asfálticas, tienen un sin número de ventajas sobre el asfalto caliente o el rebajado, por lo que es importante extender su empleo.

Las mezclas con asfalto espumado se han transformado en una excelente alternativa para la estabilización de capas estructurales en los pavimentos, debido principalmente a su buen comportamiento, facilidad de construcción,



compatibilidad con un amplio rango de tipos de agregados y ventajas energéticas. Sin embargo, como toda nueva tecnología aún quedan aspectos por investigar y acumular experiencia.

Los asfaltos multigrados, una tecnología nueva que privilegian la seguridad, confort y el cuidado por el medio ambiente.

Los asfaltos modificados con polímeros, no únicamente proporciona un ahorro en el proceso de asfaltado de carreteras, sino que también mejora la adhesión del asfalto con el material pétreo.

RECOMENDACIONES

Las emulsiones asfálticas se devén manejar con mucho cuidado, lo cual se debe neutralizar lavando el deposito (tanque), primero con agua y luego con ácido clorhídrico.



Es necesario que lo lugares de almacenaje de las asfaltos ya se de acuerdo a su variedad se debe inspeccionar frecuentemente si reúnen las condiciones necesarias para su debido almacenaje y transporte.

Los asfaltos con tecnologías nuevas e innovadoras tienen especificaciones técnicas que se debe aplicar con mucho criterio, de lo contrario ocasionaría consecuencias muy grandes sin obtener la calidad esperada.



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