MATERIALES BITUMINOSOS

MATERIALES BITUMINOSOS

Definicin.-

Los materiales bituminosos son sustancias de color negro slidas o viscosas, dctiles, que se ablandan por el calor y comprenden a aquellos cuyo origen son los crudos petrolferos como tambin a los obtenidos por la destilacin destructiva de sustancias de origen carbonoso.

En la mayora de los casos para la utilizacin correcta de estos materiales deben calentarse y fundirse, una vez que esto se enfren y solidifique, adquirirn su resistencia. En estado lquido son muy pegajosos, sobre cualquier superficie se adhieren con facilidad, y a temperatura ambiente se endurecen.

Resea histrica.-

Se trata de unos de los materiales de construccin ms antiguos que existen; usados ya enMesopotamiay en elvalle del Indo(3.800 a.C.). Se empleaba elbetnnatural en construcciones de caminos, albailera y otros usos.

Caractersticas los materiales bituminosos:

Fcil puesta en obra.

Buena adhesividad a los ridos con los que los vamos a unir.

Buena cohesin entre las partculas, para que pueda soportar sin romperse a los esfuerzos a los que le vamos a someter.

Baja susceptibilidad trmica: esto significa que cuando se ponga en obra tenga comportamiento plstico, ya que este material viscoso

cuando se calienta puede llegar a deformarse permanentemente y cando esta sometido a bajas temperaturas se fragilaza pudiendo llegar a romperse.

Envejecimiento lento, para que no pierda las caractersticas con el tiempo y que as resulte ms rentable el material.

Elevada impermeabilidad.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES BITUMINOSOS

VISCOSIDAD

PENETRACION

SUSCEPTIBILIDAD TERMICA

PUNTO DE REBLANDECICIMIENTO

INDICE DE PENETRACION

ENVEJECIMIENTO

PUNTO DE INFLAMACION

DUCTIVILIDAD

OXIDACION

VOLATILIZACION

TEMPERATURA

Tipos de materiales bituminos

Entre los principales materiales bituminosos que tocaremos tenemos:

Asfaltos naturales

Rocas asflticas

Asfaltos de petrleo

Cementos asfalticos

Asfaltos liquidos

Asfaltos emulsionados

Alquitranes

breas

ASFALTOS NATURALES

El asfalto se define como un material de color negro, cuya composicin varia de slido a semislido a temperatura ambiente, compuesto principalmente de hidrocarburos casi en su totalidad solubles en Sulfuro de carbono. Proceden de yacimientos naturales o como un residuo de la refinacin de determinados crudos de petrleo; sus caractersticas aglutinantes, e impermeabilizantes y propiedades fsico qumicas los hacen aptos en un sinnmero de aplicaciones.

Las formaciones de flujos superficiales se clasifican de la siguiente manera:

Manantiales.Solo se encuentra el petrleo y los asfaltos lquidos los cuales llegan a la superficie a travs de una fisura o falla.

Lagos.Son manantiales de gran tamao; ejemplo de este tipo son los lagos de asfalto de Trinidad y Tobago.

Filtraciones.Se presenta cuando las rocas impregnadas de asfalto estn de soporte o en la base de una montaa o peasco. El peso de tales formaciones o el aumento de temperatura provocada por las radiaciones solares, genera una cierta cantidad de asfalto que fluye al exterior de la roca.

Venas llenas de asfalto.Los asfaltos duros se encuentran normalmente llenando fisuras en direcciones que dependen del tipo de falla.

ROCAS ASFALTICAS

Las rocas asflticas forman parte de los asfaltos naturales, aparecen impregnando los poros de algunas rocas, denominndose rocas asflticas (Gilgonita). As tambin se encuentran mezclados con elementos minerales, como pueden ser arenas y arcillas en cantidades variables, debiendo someterse a posteriores procesos de purificacin, para luego poder ser utilizadas en pavimentacin. En la actualidad, no es muy utilizado este tipo de asfalto por cuanto adolece de uniformidad y pureza. Tambin aparecen impregnados en calizas, formaciones de areniscas o similares.

El origen de estas rocas estn en los petrleos que han subido a la superficie por las fisuras en su trayecto se iban impregnando a las diferentes rocas en su paso.

ASFALTOS DEL PETROLEO

El asfalto puede ser natural o manufacturado, como resultante de la refinacin del petrleo.

Hay varios tipos de asfalto manufacturado. Su clasificacin depende de su uso, como as tambin de su comportamiento frente al envejecimiento, producto de factores naturales (sol, lluvias, vientos).

El ms conocido es el asfalto de petrleo, que se obtiene mediante su destilacin. De color negro, requiere escasos tratamientos para su colocacin.

Elasfalto fillerizadoes elaborado a base de cemento. Posee gran resistencia a las altas temperaturas ambientales y se utiliza para la proteccin de caeras metlicas.

Elasfalto lquidose caracteriza por ser de consistencia blanda. Hay tres variedades de curado: rpido (RC), medio (MC) y lento (SC).

Caractersticas tcnicas

Excelente adherencia.

ptima ductibilidad, plasticidad y elasticidad que le otorgan gran manejo, eliminando as la fragilizacin.

Adecuada dureza y viscosidad, lo cual permite su uso especfico para cada condicin de clima.

Presentan bajo ndice de susceptibilidad trmica, permitiendo un comportamiento estable ante las variaciones de temperatura del ambiente.

Excelente estabilidad a la oxidacin.

Muy resistente al agua y a la mayora de cidos y lcalis.

Usos y aplicaciones

Los asfaltos del petrleo se emplean con xito en la construccin de carreteras, pistas de aeropuertos, impermeabilizaciones y revestimientos. Son de fcil aplicacin en caliente y no se requiere de maquinaria especializada.

Los asfaltos del petrleo se usan para formular los asfaltos lquidos y emulsiones asflticas, para aplicacin en fro.

Los asfaltos lquidos se emplean para tratamientos superficiales, imprimacin, revestimientos e impermeabilizacin. Su aplicacin es en fro, pudiendo calentarse hasta una temperatura mxima de 70 C, segn requerimiento del uso.

CEMENTO ASFALTICO

Los Cementos Asflticos se presentan como una masa negra y brillante, cuya consistencia vara con la temperatura. Se clasifica segn su Viscosidad Absoluta medida a 60C y expresada en poise. Provienen de la fraccin pesada de la destilacin del petrleo crudo. Es tambin elemento base para la fabricacin de asfaltos cortados y emulsiones.

APLICACIONES

El cemento asfltico es comnmente usado en la construccin de pavimentos para carreteras, autopistas, calles, aeropuertos, reas de estacionamiento, etc.; para ello se mezcla con agregados (mezclas en caliente), obtenindose los denominados concretos asflticos para pavimentacin. Es utilizado tambin en la industria impermeabilizante y pintura asflticas, revestimiento de diques y canales y materia prima para las emulsiones asflticas. El cemento asfltico a temperatura ambiente, es semislido y altamente viscoso, por lo que se requiere licuarlo temporalmente por calentamiento, para su manejo durante las operaciones de construccin, tales como bombeo por tubera, transporte de cisternas, mezcla con agregado, etc.

PROPIEDADES

CONSISTENCIA

PUREZA

SEGURIDAD

ASFALTO LQUIDO:

Segn la terminologa del "Asphalt lnstitute", Asfalto lquido se define como: "Material asfltico cuya consistencia blanda o fluida hace que se salga del campo en que se aplica el ensayo de penetracin, cuyo lmite mximo es 300".

Material asfltico cuya consistencia blanda o fluida hace que est fuera del campo de aplicacin del ensayo de penetracin, cuyo lmite mximo es 300.

Entre los asfaltos lquidos se pueden describir los siguientes

a. Asfalto de curado Rpido (RC): Asfalto lquido compuesto de betn asfltico y un disolvente tipo nafta o gasolina, muy voltil y punto de ebullicin bajo. (26% Gasolina)

b. Asfalto de curado medio (MC): Asfalto lquido compuesto de betn asfltico y un disolvente tipo querosene de volatilidad media. (30% Kerosene)

c. Asfalto de curado lento (SC): Asfalto lquido compuesto de betn asfltico y aceites relativamente poco voltiles. (35% disel).

Cada uno de stos tipos presentan diferentes rangos de Viscosidad Cinemtica o Relativa determinada en funcin de la cantidad del diluyente empleado en la mezcla.

Empleo y Usos

Mezcla Asfltica en Fro

Imprimacin Asfltica

Riego de Liga

Tratamientos Superficiales

Las siguientes empresas comercializan el asfalto lquido

PETROPER

Produce y comercializa los siguientes Asfaltos Lquidos: PETROPER ASFALTO LQUIDO MC 30 PETROPER ASFALTO LQUIDO RC 70 PETROPER ASFALTO LQUIDO RC 25

REPSOL-PER

Produce y comercializa los siguientes Asfaltos Lquidos:

PETROPER ASFALTO LQUIDO MC 30 PETROPER ASFALTO LQUIDO RC 250

EMULSIONES ASFALTICAS

Son una mezcla deasfaltoconemulsificantesque con elaguaforman una emulsin estable que permite tender las carpetas asflticas "en fro", es decir, a temperaturasmenores a 100C.

Tipos de Emulsiones Asflticas

Las emulsiones asflticas pueden ser clasificadas de acuerdo al tipo de emulgente usado

Emulsiones Aninicas

Emulsiones Catinicas

Respecto a la estabilidad de las emulsiones asflticas, stas se pueden clasificar en los siguientes tipos:

De Rompimiento Rpido

De Rompimiento Medio

De Rompimiento Lento

Condiciones de recepcin y aplicacin

. Indicacin de incompatibilidades

. Indicacin del intervalo de temperaturas de aplicacin

. No mostrarn coagulaciones ni separacin de componentes

. Si se sedimentaran deber poderse volver asu estado anterior por agitacin moderada

. No aplicar a menos de 5C

ALQUITRAN

Existen distintos tipos de alquitrn: dehulla,lignito,esquistoso madera. Siendo el primero de ellos el ms utilizado en obra.

El alquitrn no se obtiene como producto, sino como subproducto. Normalmente se calientan los carbones vegetales (hulla,antracita) para que se desprendan los hidrocarburos que guardan en su interior y entonces obtenemos elgas ciudad. Debido a la circulacin de este gas por tuberas se origina un residuo viscoso que es lo que se denomina alquitrn en bruto.

Propiedades caractersticas del alquitrn

Sus propiedades ms caractersticas son las siguientes:

viscosidad,

cohesin,

adherencia,

secatividad,

durabilidad

suceptibilidad.

Campo de aplicacin

ElAlquitrnse utiliza en carreteras, proteccin delHierroyMaderaaplicado en caliente, en forma de pintura y comohidrfugoo impermeabilizante.

El alquitrn ms empleado en la construccin es el dehullaobtenido como subproducto en las fbricas de gas ciudad y en los hornos de cok metalrgico. Elcarbn de hullase calienta en cmaras cerradas a temperaturas superiores a los 800 C extrayndose las materias voltiles ricas en hidrocarburos, parte de las cuales se extraen directamente, mientras que otras se llevan a un condensador y a un extractor. El alquitrn se obtiene en una gran parte en los conductos y en cantidad ms reducida en el condensador y en el extractor.

BREA

Labreaes un residuo de lapirlisisde un material orgnico odestilacindealquitranes. Como demuestra el experimento de la gota de brea, es lquida a temperatura ambiente, pese a que parece slida pues tiene una viscosidad muy alta.

TIPOS DE BREA

Segn su origen existen varios tipos de brea:

Brea de alquitrn de hulla

Brea de petrleo

Brea vegetal o de biomasa

Brea sinttica

Brea de mesofase

Por tanto, la brea es un subproducto de procesos de conversin de carbones, petrleo o biomasa. Es decir, un producto de, relativamente, poco valor aadido que, sin embargo, es el precursor de productos con un gran valor aadido, como son los materiales de carbn.

Usos y aplicaciones de la brea

La materia prima principal para la fabricacin de los materiales de carbn es la brea, principalmente la dealquitrndehullaypetrleoy suscoques. La transformacin de estos precursores en un material de carbn implica un proceso de tratamiento trmico denominadocarbonizacin. De las condiciones de este proceso y de las caractersticas del precursor dependern las propiedades o prestaciones del material resultante.

APLICACIONES DE LOS MATERIALES BITUMINOSOS EN LA INGENIERA CIVIL

La principal aplicacin de los materiales bituminosos y a la que se destina el mayor porcentaje de su produccin, se realiza en el campo de la pavimentacin de carreteras, formando lo que se ha dado en denominar firmes flexibles. Otra aplicacin importante, por el gran papel que desempea en la construccin aunque no por el consumo de productos, es la impermeabilizacin tanto deobras hidrulicascomo deedificios.

Pavimentosdecarreteras

Impermeabilizaciones

Impermeabilizacindeedificios

En masa

Pinturas asflticas

Membranas asflticas prefabricadas

Revestimientoeimpermeabilizacindecanales

Impermeabilizacindepresasdetierrayescollera

ALGUNAS EMPRESAS COMERCIALIZADORAS DE MATERIALES BITUMINOSOS.

SODIMAC PERU S.A.

DISTRIBUCIONES OLANO S.A.C.

JORVEX S.A.

ARDILES IMPORT S.A.C.

DECOR CENTER S.A.

DISTRIBUIDORA INCORESA S A

CEMEX PERU S.A.

FIERRO & ACERO CENTER S.A.C.

BLACK & DECKER DEL PERU S.A

SIGELEC S.A.C.

SCHUBERT COMPANY S.A.C.

REPRESENTACIONES MARTIN S.A.C

Asfaltos Producidos en Nuestro Pas:

PETROLEOS DEL PERU PETROPER S.A., empresa lder en el sector hidrocarburos, produce y comercializa en el mercado nacional e internacional los Asfaltos Slidos y los Asfaltos Lquidos

PETROPER, produce y comercializa los siguientes grados de Cementos Asflticos de Pavimentacin:

PERTOPER ASFALTO SLIDO 40/50 PEN

PETROPER ASFALTO SLIDO 60/70 PEN

PETROPER ASFALTO SLIDO 85/100 PEN

PETROPER ASFALTO SLIDO 120/150 PEN

En especial y ha pedido, produce y comercializa los Asfaltos Slidos para Uso Industrial:

PETROPER ASFALTO SLIDO 10/20 PEN

PETROPER ASFALTO SLIDO 20/30. PEN

PAVIMENTO FLEXIBLE

El pavimento flexible es una estructura formada por varias capas como lo son la sub-rasante, la sub base, la base y la carpeta asfltica; cada una con una funcin determinada, las cuales en conjunto tienen los siguientes propsitos:

Resistir y distribuir adecuadamente las cargas producidas por el trnsito.

Tener la impermeabilidad necesaria

Resistir la accin destructora de los vehculos.

Resistir los agentes atmosfricos.

Poseer una superficie de rodadura adecuada.

Ser flexible para adaptarse a ciertas fallas de la base o sub-base.

ESTRUCTURA GENERAL DE UN PAVIMENTO.

Las capas que conforman la estructura del pavimento son, en el orden ascendente

Subrasante.

Sub-Base.

Base.

Capa De Rodadura.

Pavimentos Con Superficie De Concreto Asfltico.

Es aquel que posee una capa de rodadura conformada por una carpeta de concreto asfltico y que est constituida por material ptreo y un producto asfltico. Su funcin es el de proporcionar al trnsito una superficie estable, prcticamente impermeable, uniforme y de textura apropiada. Cuando se colocan capas en espesores de 5 cm. o ms, se considera que contribuye en conjunto con la base a soportar las cargas y distribuir los esfuerzos a las capas inferiores, hasta descargarlas en el estrato resistente

MEZCLA ASFALTICA

Las mezclas asflticas sirven para soportar directamente las acciones de los neumticos y transmitir las cargas a las capas inferiores, proporcionando unas condiciones adecuadas de rodadura, cuando se emplean en capas superficiales; y como material con resistencia simplemente estructural o mecnica en las dems capas de los firmes.

El comportamiento de la mezcla depende de circunstancias externas a ellas mismas, tales como son el tiempo de aplicacin de la carga y de la temperatura.

Por esta causa su caracterizacin y propiedades tienen que estar vinculadas a estos factores, temperatura y duracin de la carga, lo que implica la necesidad del conocimiento de la reologa del material.

Las mezclas asflticas se pueden fabricar en caliente o en fro, siendo ms comunes las primeras, por lo que se enfocar el estudio hacia las mezclas asflticas en caliente.

Proceso constructivo.

La fabricacin de la mezcla asfltica en caliente es un proceso industrial, realizado en plantas productoras de mezcla asfltica. Estas, son un conjunto de equipos mecnicos y electrnicos, en donde los agregados son combinados, calentados, secados y mezclados con cemento asfltico para producir una mezcla asfltica en La planta de elaboracin de la mezcla puede ser continua (prcticamente en desuso), de mezcla en el tambor o discontinua y debe disponer de los dispositivos adecuados para calentar y dosificar los agregados y el cemento asfltico caliente.

Las operaciones principales de una planta de asfalto son secado, cribado, proporcionado y mezclado

Transporte

Generalmente se emplean camiones del tipo volqueta, los cuales efectan el vaciado por el extremo posterior de la caja al ser levantada, en la superficie interna de la caja debe impregnarse con un producto que impida la adhesin de la mezcla, pero que no altere sus propiedades de la mezcla asfltica, durante el transporte, la mezcla se debe proteger con una lona, la cual debe estar bien asegurada para evitar que el aire fro se cuele hacia la carga.

Una vez llega a la obra, el ingeniero residente debe encargarse de verificar la temperatura de llegada en la volqueta. Cuando se va a comenzar el proceso de colocacin, se retira la lona y se deposita la mezcla en la tolva de la terminadora de mezcla asfltica, conocida tambin como finisher.

Al llegar la mezcla a la obra el ingeniero debe hacer una inspeccin visual de la mezcla para notar sus deficiencias. A continuacin se mencionan algunas de ellas, que pueden requerir una inspeccin ms rigurosa y posiblemente, una rectificacin:

Humo azul.El humo azul que asciende de la mezcla del camin puede ser un indicador de que se ha sobrecalentado la mezcla

Apariencia dura. Una carga que aparezca dura o presente un pico alto puede estar fra para cumplir con especificaciones.

Apariencia opaca y magra. Una mezcla con estas caractersticas puede contener muy poco asfalto, o contener un exceso de finos

Vapor ascendente. El exceso de humedad aparece, frecuentemente, como vapor ascendente en la mezcla

Segregacin. La segregacin de agregados puede ocurrir durante la pavimentacin debido a un manejo inadecuado de la mezcla o puede ocurrir antes de que la mezcla llegue a la finisher.

Compactacin

La compactacin es la etapa final de las operaciones de pavimentacin con mezclas asflticas en caliente. En esta etapa se desarrolla la resistencia total de la mezcla y se establecen la lisura y la textura de la carpeta. Al compactar la mezcla, esta adquiere estabilidad, cohesin e impermeabilidad, que se traduce en capas de rodadura resistente, durable y lisa.

Adicionalmente, la compactacin cierra los espacios a travs de los cuales el aire y el agua pueden penetrar y causar un envejecimiento rpido y/o desprendimiento.

La compactacin de la mezcla asfltica se realiza en tres fases:

Compactacin inicial: Es la primera pasada del compactador sobre la carpeta recin colocada. Se usan compactadores vibratorios o estticos. Esta actividad se debe hacer sobre toda la carpeta

Compactacin intermedia: Para obtener la densidad requerida antes del enfriamiento de la mezcla. Con esta compactacin se logran la densidad y la impermeabilidad requeridas

Compactacin final: Para eliminar marcas sobre la superficie y alcanzar la suavidad final.

Generalmente se usan los compactadores neumticos. Se hace mientras la mezcla este todava lo suficientemente caliente para permitir la eliminacin de cualquier marca de la compactacin.

Compactador de llantas neumticas y de tambor

CONCLUSIONES

En el presente trabajo se hace una revisin del tema de los materiales bituminosos, haciendo nfasis en la importancia que stas tienen en la moderna tecnologa del proceso de asfaltado de carreteras. Estas tienen un sinnmero de ventajas sobre el asfalto caliente o el rebajado, por lo que es importante extender el empleo de este tipo de tecnologa. La utilizacin de esta tecnologa proporciona un ahorro en el proceso de asfaltado de las carreteras, revestimiento de muros, techos, etc. Proporcionando una mayor seguridad y mejor calidad de vida para el usuario de las mismas.