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ASFALTO LIQUIDO Y EMULSIONES ASFALTICAS

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DANIELA ARISTIZABAL

on 18 September 2016

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Transcript of ASFALTO LIQUIDO Y EMULSIONES ASFALTICAS

¿ QUÉ ES EL ASFALTO?
El asfalto, es un material viscoso, pegajoso y de color negro. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por completo por bitumen. El asfalto es una sustancia que constituye la fracción más pesada del petróleo crudo. Se encuentra a veces en grandes depósitos naturales, como en el lago Asfaltites o mar Muerto, lo que se llamó betún de Judea. Su nombre recuerda el lago Asfaltites (el mar Muerto), en la cuenca del río Jordán.

¿ QUÉ ES EL ASFALTO?
EL asfalto tiene una consistencia sólida, al calentarlo se ablanda y se vuelve líquido, lo que le permite recubrir los agregados durante el proceso de fabricación de la mezcla asfáltica en caliente.
El asfalto cambia su comportamiento dependiendo de la temperatura y el tiempo de aplicación de la carga; es más duro a bajas temperaturas y más blando a altas,por esto, se debe seleccionar el tipo de asfalto más conveniente dependiendo del clima del sitio de colocación.

FUNCIONES
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.

HISTORIA
La palabra "asfalto" proviene de los antiguos Griegos, de la palabra Griega "asphaltos", que significa "seguro".
En la antigüedad, obtenido de forma natural en estanques y lagos de asfalto, fue muy utilizado en la construcción de caminos y edificios. En Babilonia, por ejemplo, se empleaba como material de construcción. Indicios históricos muestran que su primer uso para la construcción de carreteras ocurrió en Babilonia, 625 A.C. Hay frecuentes referencias en el Antiguo Testamento a sus propiedades impermeabilizadoras y su uso en la construcción de barcos

COMPOSICIÓN QUÍMICA
COMPOSICIÓN QUÍMICA
El asfalto está compuesto por asfáltenos, resinas, aromáticos y saturados. Los asfáltenos proporciona dureza al asfalto, las resinas aglutinan los asfáltenos, brindando capacidad de liga. Los aromáticos y saturados son aceites, que dan la consistencia para que este sea manejable.

COMPOSICIÓN QUÍMICA
Asfáltenos:

Son Sólidos amorfos, que además de Carbono e hidrógeno contienen Nitrógeno, Oxígeno y Azufre.
Brindan las características estructurales y de dureza de los asfaltos.
Insolubles en un Parafínico.
Formados Por aromáticos Complejos Altamente polares.
Sólidos a Temperatura ambiente .
Color Negro.

COMPOSICIÓN QUÍMICA
Resinas:
las resinas le proporcionan sus propiedades aglutinantes, son compuestos muy polares fuertemente adhesivos.
Reblandecen y envejecen el asfalto.
GRACIAS
ASFALTO LIQUIDO, EMULSIONES ASFALTICAS Y ASFALTO MODIFICADO
JUAN CARLOS RODRIGUEZ AYALA
DANIELA ARISTIZABAL SANCHEZ
CARLOS ANDRES LOAIZA
LUIS CARLOS QUINTERO TORO

COMPOSICIÓN QUÍMICA
Aceite mineral:
Los aceites la consistencia adecuada para hacerlos trabajables.
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.


OBTENCIÓN DEL ASFALTO
Al igual que el petróleo crudo, el asfalto, es una mezcla de numerosos hidrocarburos parafínicos, aromáticos y compuestos heterocíclicos que contienen azufre, nitrógeno y oxígeno; casi en su totalidad solubles en sulfuro de carbono.
La mayoría de los hidrocarburos livianos se eliminan durante el proceso de refinación, quedando los más pesados y de moléculas complejas. Al eliminar los hidrocarburos más ligeros de un crudo, los más pesados no pueden mantenerse en disolución y se van uniendo por absorción a las partículas coloidales ya existentes, aumentando su volumen dependiendo de la destilación que se les dé. Las moléculas más livianas constituyen el medio dispersante o fase continua. Los hidrocarburos constituyentes del asfalto forman una solución coloidal en la que un grupo de moléculas de los hidrocarburos más pesados(asfaltenos) están rodeados por moléculas de hidrocarburos más ligeros(resinas), sin que exista una separación entre ellas, sino una transición, finalmente, ocupando el espacio restante los aceites.

OBTENCIÓN DEL ASFALTO
Propiedades Mecánicas Básicas
Cuando el asfalto es calentado a una temperatura lo suficientemente alta, por encima de su punto de inflamación, este comienza a fluidificarse, a veces como un fluido Newtoniano(fluidos donde el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la rapidez de deformación) y sus propiedades mecánicas pueden definirse por su viscosidad. A temperaturas mas bajas, el asfalto es un sólido visco-elástico, sus propiedades mecánicas son mas complejas y se describen por su módulo de visco-elasticidad, conocido como el módulo de stiffness.

Viscosidades de aplicación
En muchas aplicaciones, el asfalto es calentado hasta hacerse lo suficientemente fluido para cada aplicación en particular. La siguiente tabla nos indica la viscosidad que debe tener el asfalto para una aplicación determinada. Se asume que la aplicación se llevará a cabo a la máxima viscosidad posible, es decir la mínima temperatura posible. En algunos casos, menores viscosidades pueden utilizarse, dependiendo de los materiales que se utilicen, debido a que pueden ser dañados por la temperatura excesiva.

Propiedades generales
El asfalto tiene una alta resistencia (o una baja conductividad) y es en consecuencia un buen material aislante. La resistencia de todos grados comerciales decrece con el incremento de la temperatura.
Asfaltos duros tienen una resistencia dieléctrica más alta que la de asfaltos menos viscosos; la resistencia dieléctrica decrece con el aumento de la temperatura.
El asfalto es moderadamente un buen material aislante térmico.
Los asfaltos son miscibles entre ellos en todas las proporciones.
Bajo severas condiciones, el asfalto podrá ser fácilmente combustible y en algunas condiciones como ser en techados algunos retardadores de fuego pueden ser utilizados para reducir la inflamabilidad y la velocidad del fuego.

El asfalto es generalmente considerado con alta y buena resistencia al ataque a los químicos tales como ácidos, sales, álcalis, etc. Información general sobre la
Resistencia al ataque se incremente con la dureza del asfalto
Asfaltos oxidados son mas resistentes que los asfaltos directos de penetración
Asfaltos desasfaltizados con propano tienen una buena resistencia al ataque químico
Agregando un 5% de una parafina dura (punto de fusión por encima de 60ºC) al asfalto pueden mejorar la resistencia al ataque de ácidos
El ataque químico sobre el asfalto es peor cuando se incrementa la temperatura, se incrementa el tiempo y se incrementa la concentración del químico
El ataque sobre un asfalto inmerso en un químico liquido es mas severo que si el ataque se realiza con el mismo químico en forma de gas o vapor.

Propiedades deseables
Alta elasticidad a elevadas temperaturas.
Suficiente ductilidad a bajas temperaturas.
Baja susceptibilidad a cambios de temperaturas.
Bajo contenido de parafina.
Buena adhesión y cohesión.
Alta resistencia al envejecimiento

CLASIFICACIÓN
Los asfaltos se pueden clasificar en tres grandes grupos
Su mayor uso es en pavimentación. Se pueden sub-clasificar bajo tres sistemas diferentes: Viscosidad antes y después de envejecimiento y penetración. Se preparan comercialmente en grados o rangos de consistencia, con base al ensayo de penetración, por ejemplo: AC 70-90, AC 60-80 AC 80-100. Los números indican la penetración en décimas de milímetro. El ensayo de penetración es uno de los ensayos de clasificación mas comunes en la caracterización del asfalto.
Cementos Asfalticos (AC)

Se producen diluyendo cemento asfaltico en algún solvente del petróleo. Se agrupan en 3 clases, de acuerdo a la rapidez con que se produce la evaporación del solvente ( curado del asfalto).

SC: Asfaltos rebajados de curado lento.

MC: Asfaltos rebajados de curado medio.

RC: Asfaltos rebajados de curado rápido.

Esta denominación se suele acompañar de un número que indica el grado de viscosidad cinemática (en centiestokes). Por ejemplo: RC-250, MC -70.
Asfaltos líquidos

Se componen de dos elementos: Agua y cemento asfalto. Se utilizan en tratamientos superficiales, riegos de adherencia, mezclas abiertas, estabilización de suelos y lechadas asfálticas.

Dependiendo de la carga eléctrica de los glóbulos de asfalto, pueden ser catiónicas (C, carga +) o aniónicas (A, carga -). Dependiendo de la velocidad de rompimiento de la emulsión, se clasifican en rompimiento rápido (RR), medio (RM) o lento (RL).
Emulsiones asfalticas
Son materiales asfálticos de consistencia blanda o fluida, por ello no se incluyen en el ensayo de penetración, cuyo límite máximo es 300. También se los denomina asfaltos rebajados o cutbacks.

Se componen por una fase asfáltica y un fluidificante volátil, que puede ser bencina, keroseno o aceite. Los fluidificantes se evaporan (proceso de curado), quedando el residuo asfáltico el cual envuelve y cohesiona las partículas del agregado.
ASFALTO LIQUIDO
Dentro de los asfaltos líquidos encontramos los siguientes productos:

-Asfalto de curado rápido.

-Asfalto de curado medio.

-Asfalto de curado lento.

Es aquel cuyo disolvente es del tipo de la nafta o gasolina, se obtienen los asfaltos rebajados de curado rápido y se designan con las letras RC (Rapid Curing), seguidos por un número que indica el grado de viscosidad, cinemática en centiestokes.

Asfaltos rebajados de fraguado rápido, son cementos asfálticos diluidos con un destilado de petróleo tal como la gasolina, que se evapora rápidamente. Los productos de curado rápido se emplean cuando se desea un cambio rápido del estado líquido de aplicación al cemento asfáltico original.
Asfalto de curado rápido
:

Asfalto de curado medio
:

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

Asfaltos rebajados de fraguado medio, son cementos asfálticos rebajados o diluidos a una mayor fluidez mezclándolos con destilados del tipo kerosene o el aceite diesel ligero que se evapora a una velocidad relativamente baja. Los productos de fraguado medio tienen buenas propiedades humectantes que permiten el revestimiento satisfactorio de los agregados en forma de polvos de graduación fina.
  
 Asfalto de curado lento:

El disolvente o fluidificante es aceite liviano, relativamente poco volátil, y se designa por las letras SC (Slow Curing), seguidos con un número que indica el grado de viscosidad cinemática medida en centiestokes.
Asfaltos rebajados de fraguado lento, son destilados de petróleo con las fracciones volátiles ligeras separadas en gran medida. Los asfaltos de fraguado lento se endurecen o fraguan muy lentamente y se emplean cuando se desea una consistencia casi igual a la del aglutinante mismo, tanto en el momento del tratamiento como después de un período de curación.

Los SC mas usados fueron SC-70 y SC-250.

SC – 70
SC – 800
SC – 3000
ENSAYOS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LOS ASFALTOS LÍQUIDOS
El asfalto se presenta en una amplia variedad de tipos y grados normalizados. Con el fin de conocer o controlar la cantidad de asfaltos, se someten a ensayos específicos, según las normas específicas de la AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials). Los siguientes son algunos de esos ensayos de laboratorio:
ENSAYOS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LOS ASFALTOS LÍQUIDOS
Ensayo de penetración

El ensayo de penetración determina la dureza o consistencia relativa, midiendo la distancia que una aguja normalizada penetra verticalmente a una muestra de asfalto en condiciones especificadas de temperatura, carga y tiempo. Cuando no se mencionan específicamente otras condiciones, se determina la penetración normal. Esta se hace a 25 'C, calentando la muestra en un baño de agua termostáticamente controlada, la aguja cargada con 100 g y la carga se aplica durante 5 segundos. La unidad de penetración es la décima de milímetro. Algunas veces se requiere una penetración adecuada al clima.
La medida de la penetración es la longitud que penetró la aguja en el cemento asfáltico en unidades de 0,1 mm. Ocasionalmente el ensayo de penetración se realiza a distinta temperatura en cuyo caso puede variarse la carga de la aguja, el tiempo de penetración, o ambos.
Ensayos de viscosidad

La viscosidad es la resistencia del material a fluir. No es una propiedad intrínseca del asfalto, es decir, depende de la temperatura y del tipo de ensayo que se realiza. En general, se puede medir la viscosidad cinemática o la dinámica. Las normas generalmente piden viscosidad a dinámica 60°.
Viscosidad cinemática
En este método se mide el tiempo necesario para que un volumen fijo de líquido fluya, por capilaridad, a través de un viscosímetro capilar de vidrio, bajo una cabeza exactamente reproducible y a una temperatura muy bien controlada. La viscosidad cinemática se calcula multiplicando el tiempo de flujo en segundos por el factor de calibración del viscosímetro.

I.N.V. E – 715 – 07
La copa del ensayo se llena con la muestra hasta un nivel especificado. Se aumenta rápidamente la temperatura inicial de la muestra y luego a una rata constante y lenta, a medida que se aproxima al punto de ignición. A intervalos de tiempo especificados se pasa una pequeña llama de ensayo a través de la copa. La temperatura más baja a la cual la aplicación de la llama de ensayo haga que se incendien los vapores que se encuentran por encima de la superficie del líquido, se toma como el punto de ignición. Para determinar el punto de llama, se continúa la aplicación de la llama de ensayo hasta cuando ésta haga que el aceite se queme por lo menos durante 5 segundos.
I.N.V. E – 709 – 07
Puntos de ignición y de llama mediante la copa abierta Cleveland
Su objetivo es determinar la proporción y características de los disolventes que contiene un asfalto líquido. Se utiliza para determinar las cantidades de disolventes destilados a distintas temperaturas, estudiando así sus características 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.
Destilación
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.
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
variables que afectan la velocidad del curado:

Este articulo establece las disposiciones generales para la ejecución de riegos de imprimación, liga y curado, tratamientos superficiales, sellos de arena asfalto, lechadas asfálticas, mezclas asfálticas en frío y en caliente, reciclado de pavimentos asfálticos
ARTICULO 400- 07 INVIAS
Sólo se admitirá el empleo de agregados con características hidrófilas:
El agregado grueso es el retenido en el tamiz de 4.75 mm (No.4); agregado fino la porción comprendida entre los tamices de 4.75 mm y 75 µm (No.4 y No.200) y llenante mineral la que pase el tamiz de 75 µm (No.200).
El agregado grueso deberá proceder de la trituración de roca o de grava o por una combinación de ambas; sus fragmentos deberán ser limpios, resistentes y durables, sin exceso de partículas planas, alargadas, blandas o desintegrables.
AGREGADOS PÉTREOS Y LLENANTE MINERAL
REQUISITOS DE LOS AGREGADOS PÉTREOS PARA TRATAMIENTOS, LECHADAS Y MEZCLAS BITUMINOSAS 1.A
REQUISITOS DE LOS AGREGADOS PÉTREOS PARA TRATAMIENTOS, LECHADAS Y MEZCLAS BITUMINOSAS 1.B
Curado Rápido (RC)Riegos de liga, tratamientos superficiales.

Curado Medio (MC)Bacheo 

Curado Lento (SC)Riego de liga

APLICACIONES DE LOS ASFALTOS LIQUIDOS
La imprimación es un riego de Asfalto diluido que se coloca sobre la superficie de una base con el fin de impermeabilizarla. Generalmente se usan los tipos de asfaltos diluidos MC (Curado medio) para que el tiempo de fraguado se demore y tenga tiempo de penetrar en los poros del afirmado (MC-30)
-Su aplicación se efectúa con un tanque regador a lo largo de su barra esparcidora.

-La capa de imprimación debe ser aplicada cuando la temperatura esta por encima de los 15 °c y la superficie esta razonablemente seca

-La Limpieza del área imprimada se debe realizar mediante barredora mecánica y la temperatura a la cual se someterá el asfalto diluido para la imprimación es de orden de:
-MC 70°c
-RC- 250 °c

-El área imprimada debe ser aireada sin ser arenada por 24 horas

-El material de secado deberá ser una arena limpia, seca y libre de arcilla
IMPRIMACIÓN
CARPETA DE DESGASTE O SELLO

Esta formado por una aplicación bituminosa de asfalto o alquitrán y tiene por objetivo sellarla superficie pavimentada , impermeabilizada, a fin de evitar la infiltración de las aguas de lluvia. Además protege la capa de rodamiento contra la acción abrasiva de las ruedas de los vehículos
Los materiales bituminosos que se emplean pueden ser asfaltos líquidos, emulsiones y alquitranes

Estos materiales son aplicados por medio de una distribución a presión, en cantidades que varían de 0.5 a 1.5 litros , según las características de las capas de sello.

Los sellos pueden llevar o no cubierta de arena secante, o agregado fino. En este caso de colocarse cubierta de material pétreo, la cantidad a emplearse varia generalmente entre 5 y 10 kg/cm2.

El sellado se hace después de 2,3 a 4 años para conservar el pavimento.
MEZCLAS BITUMINOSAS
Son sucesivas capas de material petreo y asfalto regado a presión, el que se introduce en los vacíos del agregado, procedimiento inverso a los tratamientos superficiales.
El Macadam de Penetración es de difícil rodillado, antieconómico y se utiliza muy poco.

Los asfaltos que se emplean son aquellos cuya penetración esta comprendida entre 85/150. Los alquitranes son los tipos más viscosos. El espesor de estas capas varia entre 2,5” y 6”.

Es empleado como capa de superficie de carreteras de trafico de media a pesado.
MACADAM DE PRENETRACIÓN
Estos tratamientos superficiales van desde una ligera aplicación de cemento asfáltico o emulsión bituminosa, hasta múltiples aplicaciones de materiales asfálticos sobre los que se distribuyen agregados pétreos.

TRATAMIENTO SUPERFICIAL DOBLE
Consiste en dos aplicaciones de material bituminoso seguidas sucesivamente por la extensión y compactación de sendas compactas de agregado pétreo de acuerdo a las especificaciones.

TRATAMIENTO SUPERFICIAL SIMPLE
Consiste en una sola aplicación uniformemente distribuida de ligante bituminoso, seguido de una aplicación de árido de tamaño tan uniforme como sea posible. Esta se realiza sobre una superficie acondicionada y con una estructura apropiada a las condiciones de so­licitación a que va a estar expuesta.
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
Existen otras clasificación es de tratamientos superficiales asfálticos de acuerdo a su aplicación y preparación:

-Tratamientos superficiales con aplicación de asfalto y distribución de agregados.

-Tratamientos superficiales con aplicación única de asfalto.

-Riego de imprimación.

-Paliativos de polvo.

-Road rolling.

-Riegos de liga.

-Riego pulverizado (Fog seal).

-Lechadas asfálticas
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
-Usualmente tiene menos de 25 mm de espesor y se realizan sobre cualquier tipo de superficie. Esta puede ser una base granular imprimada, un asfalto existente o un pavimento de hormigón.

-Puestos de la manera apropiada son económicos , fáciles de colocar y de larga duración, pues son una técnica de mantenimiento que prolonga la vida de servicio

-Para obtener buenos resultados es necesario conocer la intensidad del trafico, las condiciones climatológicas.
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
EQUIPOS UTILIZADOS:
Barredora, Camión Regador, Gravilladora, Equipo de Compactación

PROCESO CONSTRUCTIVO
Producción de asfalto
- Una emulsión es una dispersión fina más o menos estabilizada de un líquido en otro, los cuales son no miscibles entre sí y están unidos por un emulsificante, emulsionante o por un emulgente.

- Las emulsiones son sistemas formados por dos fases parcial o totalmente inmiscibles, en donde una forma la llamada fase continua y la otra la fase discreta.
EMULSIONES
DIAGRAMA ESQUEMATICO DE UNA EMULSIÓN
- Una emulsión es una dispersión fina más o menos estabilizada de un líquido en otro, los cuales son no miscibles entre sí y están unidos por un emulsificante, emulsionante o por un emulgente.

- Las emulsiones son sistemas formados por dos fases parcial o totalmente inmiscibles, en donde una forma la llamada fase continua y la otra la fase discreta.
EMULSIONES ASFALTICAS
El tamaño de la fase discreta tiene alguna dimensión línea entre 1 nanómetro y 1 micra. Son estos tamaños tan pequeños los que le dan a las emulsiones sus importantes e interesantes propiedades. La ciencia que trata con las emulsiones es multidisciplinaria, ya que involucra física, química, biología, etc.
EMULSIONES ASFÁLTICAS
Existen varios tipos de dispersiones de partículas de diferentes tamaños en diferentes tipos de medios; entre estas se encuentran las emulsiones, las cuales son dispersiones de un líquido en otro. En la siguiente Tabla se muestran los diferentes tipos de suspensiones que existen:
HISTORIA DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS
Respecto a la estabilidad de las emulsiones asfálticas, éstas se pueden clasificar en los siguientes tipos:

- De Rompimiento Rápido: Estas se utilizan para riegos de liga y carpetas por el sistema de riegos (con excepción de la emulsión conocida como ECR-60), la cual no se debe utilizar en la elaboración de estas últimas.

- 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 sobrecarpetas.
Tipos de Emulsiones Asfálticas
Tipos de Emulsiones Asfálticas
- De Rompimiento Lento: Estas se emplean para carpetas de mezcla en frío elaboradas en planta y para estabilizaciones asfálticas.

- Para Impregnación: Estas se utilizan para impregnaciones de sub-bases y/o bases hidráulicas.

- Súper Estables: Estas se emplean en la estabilización de materiales y en la recuperación de pavimentos.

Según el contenido de asfalto en la emulsión, su tipo y polaridad, las emulsiones asfálticas de clasifican como se muestra en la Tabla
Destilación de petróleo
Clasificación del Material Pétreo
Debido a que el rompimiento de la emulsión asfáltica se lleva a cabo por la interacción química de ésta con el material pétreo, es necesario conocer el tipo de material pétreo que se tiene, para determinar el tipo de emulsión asfáltica más apropiada.
La clasificación de las rocas tiene en cuenta la proporción en sílice que contienen: ácidas, son las que tienen más del 66 por ciento de dióxido de silicio (Si O2); intermedias, las que contienen entre 52 y 66 por ciento del mismo mineral y básicas, las que contienen menos del 52 por ciento. En la tabla se muestran rocas representativas de estos grupos

Clasificación del Material Pétreo
Durante muchos años se tuvo la idea que los materiales silíceos ácidos tenían cargas eléctricas negativas y que los materiales silíceos básicos o alcalinos, cargas positivas. Sin embargo, en trabajos de investigación recientes, ha quedado establecido que todos los agregados pétreos tienen cargas eléctricas negativas, incluyendo granitos, calizas, dolomitas, areniscas, basalto y cuarzo.
Por las características de las emulsiones catiónicas ya mencionadas, se prefieren éstas para la realización de trabajos en ingeniería, con todas las ventajas que las mismas presentan sobre los asfaltos rebajados y mezclas asfálticas en caliente.
Tipos de Emulsiones Asfálticas
Las emulsiones asfálticas pueden ser clasificadas de acuerdo al tipo de emulgente usado.
En este caso podemos hablar de dos tipos, aniónicas y catiónicas:

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

Clasificación de las emulsiones asfálticas aniónicas:
EA-RR (Emulsión aniónicas de rotura rápida): Caracterizada por su rápida rotura al ser aplicada y normalmente inadecuada para ser mezclada con materiales pétreos. Deberá separarse en sus fases antes de 15 minutos de aplicada. Usada en frío.

EA-RM (Emulsión aniónicas de rotura media): Con suficiente estabilidad, que permita su mezclado con materiales pétreos sin producirse su rotura. Deberá separarse en sus fases antes de 8 horas de aplicado. Usada en frío

EA-RL (Emulsión aniónicas de rotura lenta): Presenta suficiente estabilidad para ser mezclada con todo tipo de materiales pétreos, incluyendo aquellos que poseen gran cantidad de finos y alta actividad química como el cemento. Deberá separarse en sus fases después de 24 horas de aplicada. Usada en frío.

Tipos de Emulsiones Asfálticas
USOS DE LAS EMULSIONES ANIÓNICAS
Tipos de Emulsiones Asfálticas
Emulsiones Catiónicas:
En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad positiva a los glóbulos, o sea que éstos adquieren una carga positiva.

Especificaciones de las Emulsiones Asfálticas
A continuación se indican algunas especificaciones adicionales de las Emulsiones Asfálticas Catiónicas:

Usos de las Emulsiones Catiónicas
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
8. Morteros asfálticos o slurry seal (sólo con emulsiones asfálticas).
9. Bacheo.
10. En la masa o mezcla asfáltica, para carreteras y aeropistas.
11. Mezcla cerrada y mezcla abierta.
12. Grava - emulsión y arena – emulsión.
13. Penetración.
14. Impregnación.

Ventajas de las Emulsiones Asfálticas
En esta sección veremos qué ventajas tienen las emulsiones asfálticas sobre los asfaltos rebajados y las mezclas asfálticas en fundido (en caliente).
1. Es un ligante asfáltico no contaminante ni peligroso, ya que contiene del 35 al 40% de agua como solvente.
2. Su manejo es sencillo y seguro, gracias a su baja viscosidad a temperatura ambiente.
3. Tiene un límite de almacenamiento y es muy amplio, ya que puede ser almacenado por semanas o meses, debido entre otras cosas a la igualdad de las densidades de sus componentes.
4. Tiene una gran adhesión con cualquier agregado pétreo, a pesar de condiciones de humedad adversas debido a la enorme dispersión de las partículas de asfalto de tamaño muy pequeño y al uso de agentes emulsificantes de tipo catiónico.


Ventajas de las Emulsiones Asfálticas

5. Se aplica en un lapso muy corto de tiempo, lo que permite la pronta funcionalidad de la obra en que se esté usando.
6. Presenta un bajo costo de la fase dispersante, que es el agua.
7. Se emplean materiales pétreos locales, lo que elimina la transportación de este tipo de materiales por grandes distancias.
8. El equipo de aplicación es mucho más sencillo debido a que todos sus componentes se aplican a temperatura ambiente.
9. Por su aplicación en frío, ayuda a no alterar el medio ambiente y queda suprimida la emisión de humos o gases.
10. El empleo del agua como solvente no crea problema de su desperdicio, ya que es recuperable.

Recomendaciones para el Uso de Emulsiones Asfálticas
Las recomendaciones más generales para el uso de las emulsiones asfálticas son las que se describen a continuación:

1. Si el depósito se usó para almacenar emulsiones aniónicas y se van a almacenar emulsiones catiónicas, es necesario neutralizar la acción de aquella lavando el tanque, primero con agua y posteriormente con ácido clorhídrico diluido al uno por ciento.
2. Por el contrario, si el depósito se usó para almacenar emulsiones catiónicas y se quiere almacenar emulsiones aniónicas, se tendrá que lavar con agua y neutralizarlo con sosa cáustica al 0.3 por ciento.
3. Para descargar más emulsión sobre la ya almacenada, es necesario que el tubo de descarga llegue al fondo para no romper la nata de la superficie, de otra forma, se corre el riesgo de obstruir las bombas.
4. Cuando una fábrica o compañía está establecida permanentemente en una región donde se registran temperaturas muy bajas, los tanques deben tener un sistema de calentamiento adecuado o estar cubiertos con algún sistema aislante, para evitar la congelación.


Recomendaciones para el Uso de Emulsiones Asfálticas
5. Cuando los tanques de almacenamiento sean los que usa una compañía constructora, los depósitos se protegerán con mechones alrededor, lo que será suficiente para que no baje la temperatura. Si los tanques están enterrados, no hay necesidad de tomar otra medida para evitar la congelación.
6. Antes de recibir una emulsión en obra, se recomienda comprobar su calidad y el tipo de emulsión de que se trate, haciendo las pruebas de identificación que se recomiendan en cada caso.
7. Una emulsión que cumple con las especificaciones de calidad, puede estar almacenada durante más de un año, si se recircula sistemáticamente para mantenerla homogénea.
8. Los tanques de almacenamiento deberán tener un sistema de recirculación, con el objeto de evitar el asentamiento del asfalto contenido en la emulsión.
9. La temperatura ambiente al aplicarse la emulsión, deberá ser de 10 ºC mínimos y en ascenso y nunca debe de hacerse cuando baje la temperatura durante la noche.
10. La emulsión, una vez que es desestabilizada (o sea que ya se produjo el rompimiento), no debe de re-emulsificarse aún en presencia de agua y del paso de los vehículos; por este motivo es muy importante que el emulsificante sea el adecuado.

ENSAYOS SOBRE EMULSIONES ASFALTICAS
- Para la realización de los ensayos, es importante una adecuada manipulación de la muestra, para lograr que los resultados de los ensayos sean válidos.
- Las emulsiones asfálticas se elaboran en caliente, algunas son almacenadas en caliente, y algunas son transportadas y aplicadas en caliente.
- Las muestras en caliente son recogidas en el campo son a menudo enviadas a laboratorio a temperatura ambiente.
- Las muestras con requerimientos de viscosidad deben ser calentadas en baño maria a 70° c hasta alcanzar los 50 °c y deber ser removidas, no agitadas para asegurar la homogeneidad.

ENSAYO DE LAS CARGAS DE LAS PARTÍCULAS
- Es usado para identificar emulsiones catiónicas.
- Para la realización sumergen en una muestra de la emulsión un electrodo positivo y un electrodo negativo y se conectan a una fuente de energía y si al final del ensayo en el electrodo negativo se ha depositado una apreciable capa de asfalto se trata de una emulsión catiónica.

Ensayo de Viscosidad Saybolt Furol
La viscosidad es definida como la resistencia a fluir. En las emulsiones asfálticas se usa el ensayo Saybolt Furol como una medida de la viscosidad y se expresa en segundos. El ensayo se realiza a un temperatura de 25 °C

Ensayo de Demulsión
Este ensayo indica la velocidad relativa a la que los glóbulos de asfalto coloidales de una emulsión asfáltica de rotura rápida romperán cuando se extienden en finas partículas sobre el suelo agregado. Estabilidad frente a los agregados y estabilidad en el almacenamiento

Ensayo de Identificación de Emulsiones Catiónicas de Rotura Rápida.

- Consiste en el recubrimiento de arena Silícea.
- La arena es lavada con ácido clorhídrico y alcohol isopropílico, posteriormente la emulsión se mezcla con la arena durante dos minutos. Al finalizar el lapso de mezclado, un exceso en el área sin recubrir comparada con el área recubierta es considerado evidencia que se trata de una emulsión catiónica de rotura rápida

Ensayo de Identificación de Emulsiones Catiónicas de Lenta.
Se emplea cuando el resultado de la carga de las partículas no es concluyente. Se lava y luego se seca una cantidad de arena Silícea; y se mezcla con una emulsión catiónica de rotura lenta hasta que los agregados estén completamente recubiertos. La mezcla se cura durante 24 horas y luego se coloca en un vas precipitado con agua destilada hirviendo, luego de 10 minutos la muestra se coloca sobre una superficie plana. Si el recubrimiento supera el 50% de la mezcla total se considera evidencia de que se trata de una emulsión catiónica de rotura lenta.

Ensayo de Sedimentación y de Estabilidad para Almacenamiento
- Mediante este ensayo se determina la estabilidad en el almacenamiento.
- Se realiza dejando un volumen dado de la emulsión reposar en una probeta graduada durante un lapso especificado (5 días para el ensayo de sedimentación y 24 horas para el ensayo de estabilidad para el almacenamiento) luego se toman las muestras del fondo y de la superficie de la probeta, cada muestra se coloca en un vaso precipitado yes pesada y calentada hasta evaporar, luego se pesan los residuos y se halla la diferencia entre los pesos y dicha diferencia es una medida de la sedimentación.

ASFALTO MODIFICADO CON POLÍMEROS
Los asfaltos modificados se utilizaron primero en las emulsiones para impermeabilizar y después se empezaron a utilizar en la pavimentación; en riegos como tratamientos superficiales en frío, y posteriormente se empezó a modificar el cemento asfáltico para utilizarse cuando se requería un asfalto de mejor calidad o mayor resistencia que la que ofrecía un cemento asfáltico normal.

POLÍMERO
Los polímeros son sustancias de alto peso molecular formado por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas llamadas monómeros. Se forman así moléculas gigantes que toman formas diversas. Algunos modificadores polimétricos que han dado buenos resultados, son los siguientes:
- Homopolímeros
- Copo limeros
- Elastómeros

¿Qué es un asfalto modificado?
Los materiales asfálticos 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 añaden al material asfáltico para modificar sus propiedades físicas y geológicas, disminuir su susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como a la oxidación.

Principales modificadores utilizados en el Asfalto
- POLÍMERO TIPO I
- POLÍMERO TIPO II
- POLÍMERO TIPO III
- HULE MOLIDO DE NEUMÁTICOS

POLÍMERO TIPO I
- Es un modificador de asfalto que mejora el comportamiento de mezclas asfálticas tanto a altas como a bajas temperaturas.
- Es fabricado con base en bloques de estireno, en polímeros elastoméricos radiales de tipo bibloque o tribloque, mediante configuraciones como Estireno-Butadieno-Estireno (SBS) o Estireno-Butadieno (SB), entre otras. Se utiliza en mezclas asfálticas para carpetas delgadas y carpetas estructurales de pavimentos.

POLÍMERO TIPO II
- Es un modificador de asfaltos que mejora el comportamiento de mezclas asfálticas a bajas temperaturas. Es fabricado con base en polímeros elastomprericos, mediante una configuración de caucho de Estireno, Butadieno-Látex o Neopreno- Latex.
- Se utiliza en todo tipo de mezclas asfálticas para pavimentos en los que se requiera mejorar su comportamiento de servicio, en climas fríos y templados, así como para elaborar emulsiones que se utilicen entratamientos superficiales.

POLÍMERO TIPO III
Es un modificador de asfaltos que mejora la resistencia a las roderas de las mezclas asfálticas, disminuye la susceptibilidad del cemento asfáltico a la temperatura y mejora su comportamiento a altas temperaturas. Se utiliza en climas calientes, en mezclas asfálticas para carpetas estructurales de pavimentos con elevados índices de tránsito, así como para elaborar emulsiones que se utilicen en tratamientos superficiales.

Estructura de los Asfaltos modificados
Los asfaltos modificados con polímeros están constituidos por dos fases, una formada por pequeñas partículas de polímero y otra por asfalto. En las composiciones de baja concentración de polímeros existe una matriz continua de afalto en la que se encuentra disperso el polímero.

Compatibilidad de los polímeros
Si un polímero se añade a dos diferentes asfaltos, las propiedades fiscas de los productos finales, pueden ser muy diferentes. Para mayor efectividad, el polímero debe crear una red continua de trabajo en el asfalto; para que esto ocurra, la química del polímero y del asfalto necesita ser compatible.

HULE MOLIDO DE NEUMÁTICOS
Es un modificador de asfaltos que mejora la flexibilidad y la resistencia a la tensión de las mezclas asfálticas, reduciendo la aparición de grietas por fatiga o por cambios de temperatura. Es fabricado con base en el producto de la molienda de neumáticos. Se utiliza en carpetas delgadas de granulometría abierta y tratamientos superficiales.

Modificación del Asfalto
Técnicas para modificar Asfaltos
Cuando se añaden polímeros al asfalto, las propiedades del asfalto modificado dependen de los siguientes parámetros
- Tipo de polímero a emplearse ya sean elastómeros o plástomeros.
- Su forma física.
- Naturaleza y grado de asfalto.
- Tipo de equipo
- Tiempo y temperatura durante el mezclado.
- La compatibilidad Asfalto- Polímero.

Técnicas para tipo I SBS
- Etapa 1. Evaluar el asfalto base.
- Etapa 2. Incrementar la temperatura del asfalto.
- Etapa 3. Proceso de molienda y/0 homogeneización asfalto-polímero.
- Etapa 4. Controlar la calidad a través de microscopia óptica.
- Etapa 5. Finalización de la reacción. Control de calidad realizando corrida de pruebas físicas para asfaltos modificados después de 24 horas de reacción.


Técnicas para tipo II. Látex SBR
La operación de modificación se lleva a cabo a una temperatura de 160-170°C. La adición del látex 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 todos los procesos del látex y mezclado oscila entre 1.5 y 2 horas.

Técnicas para tipo III. EVA
En esta no se requiere un molino, solamente es con agitación y temperatura, en un tiempo corto el polímero se funde y se incorpa al asfalto. Por lo regular son 2 horas a 180°C, el control de calidad se observa mediante la prueba visual para polímeros del tipo III.

Proceso constructivo del Asfalto Modificado
El proceso de elaboración del asfalto modificado se realiza con los siguientes pasos:

1. Se transfiere asfalto al tanque de modificado
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 185° -190°C.
4. Se dosifica el polímero dependiendo del volumen del tanque 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.

Proceso constructivo del Asfalto Modificado
6. El asfalto debe mantenerse en un rango de temperatura de 180° a 190° C. 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 observar que el polímero esté incorporado completamente al asfalto.
8. Para bajar la concentración a 3,4% se agregan 3262 lts de asfalto al tanque de modificado.
9. EL ASFALTO SE DEBE CONTROLAR A UNA TEMPERATURA DE 176°± 3°C por una hora, antes de pasar al proceso de emulsificación.

Aplicaciones de un Asfalto Modificado
El asfalto modificado puede ser aplicado de diferentes maneras, dependiendo del uso y necesidades que se requieran cubrir. Estas son algunas aplicaciones del modificado:
- Concreto Asfáltico
- Mezclas abiertas
- Membrana absorbedora intercapa de esfuerzos
- Tratamientos superficiales.


Los objetivos que se perisguen con la modificación de los asfaltos con polímeros, es contar con ligantes más viscosos a temperaturas elevadas para reducirlas deformaciones permanentes, de las mezclas que componen las capas o superficie de rodamientoaumentando la rigidez. Por otro lado disminuir el fisuramiento por efecto térmico a bajas temperaturas y por fatiga, aumentando su elasticidad. Finalmente contar con un ligante de mejores caracteristicas adhesivas.
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