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8/18/2019 ASFALTO CLASE 09
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LIGANTES BITUMINOSOS
09PAVIMENTOS
ng. Augusto García
ASFALTO: material aglutinante deconsistencia variable, de coloroscuro, se puede encontrarnaturalmente y/o por refinación de
petróleos.
Está constituido por mezcla complejade hidrocarburos no volátiles de
elevado peso molecular.
Ligantes bituminosos
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Los asfaltos naturales puedenencontrarse en depresiones de lacorteza terrestre constituyendo los
“ Lagos de Asfalto “ !rinidad,"ermudas# o aparecenimpregnados en poros de rocasformando las llamadas “ RocasAsfáltitas “ $ilgonita#. %eencuentran tambi&n mezcladoscon impurezas minerales.
'ctualmente, la mayor parte del
asfalto producido y empleado en el
mundo es e(tra)do del petróleo delcual es obtenido e(ento de
impurezas.
Ligantes bituminosos
Planta de refinería de petróleo
Los asfaltos se producen porel refino del Petróleo enUnidades de DestilaciónPrimaria y de Vacío.
El producto obtenido delfondo de la destilaciónprimaria (crudo reducido) esdestilado a 26 mm H. depresión de !acío y altatemperatura (del orden de"##°$).
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Recuperación y refinado de productos asfalticos del petróleo
El producto obtenido por losfondos de la torre de !acío sellama %
&e idual ' f(ltic
% o)ement ' f(ltic de Petróle
* )'P
+ semisólido atemperatura ambiente.
Dic,o 'P es obtenido adiferentes !iscosidades las-ue miden su consistencia.
Composición química del asfalto
R
a
R
R
R a
R
R
R
R
R
R
R
R
R
a R a a R a
a R a
a R aa R a
sfaltenos
R
Resinas
a romáticosNO POL RES
ASFALTENOS constituyen entre el *+ al *+ deltotal de bitumen, se caracterizan por no
presentar ductilidad ni adherencia. 'l
incrementarse la proporción de asfáltenos se
obtiene una asfalto mas duro y de menor
penetración, mayor punto de ablandamiento y
mayor viscosidad.
RESINAS son l)-uidos muy viscosos de colorámbar, constituyen entre el *+ al *+ del total
de bitumen, tiene naturaleza polar por lo cual
imparte propiedades de adhesividad y
ductilidad es la parte activa de bitumen. 'l
o(idarse se convierten es asfáltenos.
AEITES !ARO"ATIOS # SAT$RA%OS& sonl)-uidos de viscosidad media , no tiene ninguna
adhesividad, constituyen entre el *+ al *+
del total de bitumen, son estables en presenciade o(igeno pero la fracción -ue se o(ida se
transforma en resinas y asfáltenos.
Composición química del asfalto según la teoría Micelar
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Propiedades fisicas del asfalto
Son preparados especialmente por presentar cualidades y
consistencias propias para uso directo en la construcción
de pavimentos asfálticos. Por tener las siguientes
propiedades:
Consistencia.
Durabilidad
Adherencia.
Cohesión
Pureza
GravedadEspecifica
Se clasifican de acuerdo a su consistencia medida por laviscosidad dinámica , absoluta o por su penetración (PEN).
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onsistencia
La consistencia se mide como el grado de fluidez o
resistencia a la deformación de un material asfaltico a
una temperatura determinada.
Los asfaltos son materiales termoplásticos, es decir que
su consistencia cambia con la temperatura, mientras mas
caliente este un asfalto menor será su viscosidad, es
decir será mas fluido.
El cambio de la consistencia debido a la temperatura se
conoce como SUSCEPTIBILIDAD TERMICA. Para poder
graficarla es necesario determinar en el laboratorio por
lo menos su grado de fluidez o su consistencia a dos
temperaturas diferentes.
Susceptibilidad t'r(ica
"uy frágil!)rietas T'r(icas&
"uy Suave!A*uella(iento&
• El asfalto es muy %0%1E2!3"LE al
cambio de temperatura
• La pendiente indica el grado de
susceptibilidad
• 'lgunos aditivos reducen la
susceptibilidad
RAN)O O+TI"O%E ,ISOI%A%
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Susceptibilidad t'r(ica
• La susceptibilidad t&rmica varia
entre asfaltos provenientes de
diferentes crudos.
• Los asfaltos mostrados ' y " tiene
la misma penetración a *41 pero a
otras temperaturas es diferente.
-..
/..
/.
/
.0/
-1 -2 34 5. 53 21 22 /.. /1. /6- /-. /3- /2. 1..
, i s c o s i t y 7 +
a 8 s
Te(perature7
o(paction Range
"i9ing Range
Grafica de viscosidad temperatura para cemento asfalticos
3.:
/6-:
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Susceptibilidad t'r(ica
old cli(ate
)RA%OS # TI+OS
'sfalto viene en diferente grados suave y duro#
• 'sfalto %uave baja viscosidad# se usa en climas fr)os para evitar agrietamiento t&rmico
• 'sfalto duro alta viscosidad# usado en climas calientes para evitar ahuellamiento
Opti(u(,iscosity
Range
Suave%uro
;ot cli(ate
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Susceptibilidad t'r(ica
"uy frágil!)rietas T'r(icas&
"uy Suave!A*uella(iento&
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Te(peratura
Original
• La durabilidad se define como la capacidad de un ligante asfaltico para mantener
sus propiedades originales cuando es sometido a los procesos normales de trabajo
en obra. Estos procesos son los de almacenamiento y mezclado en planta,
transporte, extendido y compactación y luego durante la etapa de servicio a lo
largo del periodo de servicio de la obra.
Enve
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"E'5E6 18.
L9183;$ 18
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Tipos de asfaltos para pavi(entación
)RA%OS !TI+OS& %E ASFALTO
+ERB
$SA
D. $rado de 2enetración 2E;#
. $rado de 5iscosidad '1#
. $rado de Envejecimiento
6esidual '6#
. $rado de 2erformance o
1omportamiento 2$#
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El cemento asfaltico es un ligante denso -ue a la
temperatura ambiente es semisólido, usualmentepegajoso y de color variable entre caf& muy oscuro y
negro.
El cemento asfaltico se prepara comercialmente en *
grados o rangos de consistencia definidos con base al
ensayo de penetración.
e(entos asfalticos
La designación corriente de los cinco grados de cemento
asfaltico utilizados en pavimentación y su significado es
como sigue.
2E; A F *A: 1emento 'sfaltico con penetración entre A ' *Adecimas de mil)metro
2E; GA F A: 1emento 'sfaltico con penetración entre GA ' A
decimas de mil)metro
2E; H* F DAA: 1emento 'sfaltico con penetración entre H* ' DAA
decimas de mil)metro
2E; DA F D*A: 1emento 'sfaltico con penetración entre DA ' D*A
decimas de mil)metro
2E; AA F AA: 1emento 'sfaltico con penetración entre AA ' AA
decimas de mil)metro.
e(entos asfalticos
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Los +EN 1.. C 6.. son los mas blandos, son
moderadamente firmes a la temperatura ambiente yel dedo penetra fácilmente en ellos. El grado mas duro
los constituye los +EN 4. 8 -. y tienen unaconsistencia tal -ue a la temperatura ambiente el
dedo solo alcanza a producir en ellos una leve huella
superficial. El grado mas empleado en los pavimentos
asfalticos corrientes es el +EN 2- 8 /...
e(entos asfalticos
Tipo de ce(ento asfaltico por e(plear en (eDcla en caliente
!ransito de diseBo
DAG ejes de HA >;#!emperatura media anual de la región
as de 41 D* a 41 enos de D*41
as de * GA I A GA I A HA I DAA
A.* a * GA F A GA F A u HAIDAA HA F DAA
enos de A.* GA I A GA F A u HAIDAA HA F DAA
El cemento asfaltico a emplear en las mezclas asfálticas
elaboradas en caliente será seleccionado en función de las
caracter)sticas climáticas de la región y las condiciones de
operación de la v)as.
e(entos asfalticos
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%on cementos asfalticos rebajados, -ue se obtienen
diluyendo el cemento asfaltico en algJn solvente
derivado del petróleo.
%i el solvente usado en la preparación del asfalto
li-uido es muy volátil, puede escapar rápidamente por
evaporación y si su volatilidad es baja se evapora mas
lentamente.
1on base en la rapidez con -ue se produce laevaporación del solvente, fenómeno -ue se conoce
mas como curado del asfalto.
Asfalto liuidos !ut8bacs&0
Los asfaltos rebajados se dividen en tres tipos:
urado rápido !R&?6apid curing, cuyo solvente es un li-uidovolatil, generalmente gasolina.
urado (edio !"&? edium 1uring, cuyo solvente t)pico es elCerosene.
urado lento !S o L&? %loK curing, cuyo solvente es un aceitepesado de baja volatilidad, usualmente del tipo fuelIoil.
61: 'sfaltos de 106' 6'23@' G+ ;afta ó gasolina pesada#
1: 'sfaltos de 106' E@3' A+ >erosene#L1: 'sfaltos de 106' LE;!' * + diesel#
Asfalto liuidos !ut8bacs&0
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Asfalto liuidos !ut8bacs&0
Las emulsiones asfálticas son dispersiones en agua de glóbulos
asfalticos de a * micrones de diámetro, -ue se mantienen
estables en presencia de un agente emulsificante -ue pueden ser
jabones resultantes del tratamiento de ácidos grasos o resinas con
bases fuertes aniónicas# o los resultados de la acción de losácidos minerales, sobre los compuestos aminicos catiónicas# .
E(ulsiones Asfálticas.
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E(ulsiones Asfálticas.
E(ulsiones Asfálticas.
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1uando la fase dispersa es el asfalto y el agua la
continua se le denominan directas, en contraposición
con las inversas , en las -ue la fase dispersa son lasgotitas de agua y la fase continua lo constituye el
asfalto li-uido.
el contenido de asfalto de las emulsiones bituminosas
para pavimentos varia normalmente entre *A+ y el
GA+ del peso total.
E(ulsiones Asfálticas.
1uando las fases de una emulsión asfáltica se disocian
completamente, es decir cuando los glóbulos de asfalto se
aglomeran sobre un material o los unos contra otros,
separándose netamente de la fase acuosa, se dice -ue ocurre el
ro(pi(iento de la e(ulsión.
El rompimiento de la emulsión asfáltica es provocado por una
modificación en el e-uilibrio electrostático -ue mantiene los
glóbulos de asfalto en suspensión en la fase acuosa y -ue
puede deber se a la evaporación de esta ultima, o cambios
notables en el 2= o a reacción de la fase acuosa y el material
p&treo.
E(ulsiones Asfálticas.
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E(ulsiones Asfálticas.
@e acuerdo al tipo de carga de los glóbulos asfalticos y la
velocidad con -ue se produce el rompimiento de la emulsión,
estas se dividen en G tipos:
'66 Emulsión 'nionica de rompimiento rápido.'6 Emulsión 'nionica de rompimiento medio.
'6L Emulsión 'nionica de rompimiento lento.
166 Emulsión 1ationica de rompimiento rápido.
16 Emulsión 1ationica de rompimiento medio.
16L Emulsión 1ationica de rompimiento lento.
E(ulsiones Asfálticas.
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a& E(ulsiones aniónicas !A&? 2resentan carácter básico, estando las part)culas de betJncargadas negativamente, por lo -ue presentan buena adhesividad con áridos alcalinos o
alcalinot&rreos tales como las caliDas, -ue se ionizan positivamente al contacto con elagua. %on las más antiguas.
b& E(ulsiones catiónicas !&? En ellas, las part)culas de betJn se cargan positivamente, lo-ue les confiere un carácter -ue facilita la adherencia de áridos ácidos, con alto 1ontenido
en sGliceM tambi&n son compatibles con la mayor)a de áridos calizos.
Tipos de asfaltos para pavi(entación
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2ara evaluar la calidad de cual-uiera de los tipos de asfaltos ya
mencionados y para realizar su clasificación se han ideado una
serie de ensayos de laboratorio -ue han llegado a formar partede la practica rutinaria, teniendo:
Ensayo de penetración.
Ensayo de viscosidad.
Ensayo de punto de ablandamiento.
Ensayo de ductibilidad.
Ensayo de punto de inflamación.
Ensayo de pel)cula delgada.Ensayo de manchaNetc
ENSAYOS NORMALES SOBRE PRODUCTOS
BITUMINOSOS PARA PAVIMENTACION.
%e lleva a cavo sobre los cementos asfalticos y
sobre los residuos de la destilación de asfalto
li-uido o emulsiones asfálticas, y es una medida
de la consistencia de los mismos.
%obre un apasta de asfalto previamentemoldeada y calentada hasta una temperatura
uniforme de *°1, se coloca una aguja de acero
de @iámetro de dimensiones normalizados, -ue
soportan un peso de DAA gr y se deja libre
durante * segundos.
La distancia -ue la aguja logre penetrar dentro
dela pasta asfáltica en estas condiciones, medida
en decimas de mil)metro, se denomina
penetración del asfalto, mientras mayor se a lapenetración, mas blanda es la consistencia del
cemento asfaltico
a) ENSAYO DE PENETRACION.
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%irve para medir la
consistencia del asfalto.
1lasificación actual de
los asfalto en 2erJ.
La medición se realiza
a *°1.
a) ENSAYO DE PENETRACION.
a) ENSAYO DE PENETRACION.
Penetración
1/10 mm
100 gr
25° C
5 Seg.
Este ensayo se realiza
haciendo penetrar en la
superficie de la muestra
una aguja normalizada deDAA g por *seg.
La distancia -ue penetra
la aguja en el asfalto se
e(presa en decimas de
mil)metro.
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!iene por objeto determinar el estado de
fluidez del asfalto, en el rango de
temperaturas -ue se usan durante su
aplicación.
%e mide, ya sea por la viscosidad
cinemática o mediante %aybolt furol. La
viscosidad de un cemento asfaltico a las
temperaturas usadas en el mezclado
normalmente D*°1# se mide con
viscos)metros capilares de flujo inverso a
viscos)metros %aybolt M la viscosidad
absoluta del cemento asfaltico, a las
temperaturas altas en servicionormalmente GA°1#, generalmente se
mide con viscos)metros capilares de vidrio
al vacio.
b) ENSAYO DE VISCOCIDAD.
b) ENSAYO DE VISCOCIDAD.
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4.-.
3.5.
2-/..
/1./-. 1..
6..
AR /3...
AR 2...
AR 4...
AR 1...
AR /...
A 4.
A 1.
A /.
A -
A 4.
)RA%O %E +ENETRAION
5 i s c o s i d a d
a G A 4 1 d e l r e s i d u o 6 ! ? 8 ! 2 o
i s e s O D A , #
/..
-.
/.
-
o(paración de grados de penetración y viscosidad
c) ENSAYO DE PUNTO DE ABALADAMIENTO.
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c) ENSAYO DE PUNTO DE ABALADAMIENTO.
c) ENSAYO DE PUNTO DE ABALADAMIENTO.
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25/32
d) ENSAYO DE DUCTILIDAD.
d) ENSAYO DE DUCTILIDAD.
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e) ENSAYO DE PUNTO DE INFLAMACION.
f) ENSAYO DE PELICULA DELGADA.
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EN,EHEI"IENTO %EL ASFALTOCausas
– Oxidación
– Volatilización
– Endurecimiento físico
• Tipos
– Corto Plazo
– Largo Plazo
V i s c o s i d a d
Tiempo (aos!
"
#
$
" Tanque# Construcción % corto plazo$ En uso (largo tiempo!
Construcción
SI"$LAI>N %E EN,EHEI"IENTO
Rolling T*in8Fil( Oven !RTFO&Enve
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g) ENSAYO DE LA MANCHA.
ENSA#OS S$+ER+A,E
/0 +unto de Encendido !Flas* +oint&
10 ,iscosidad !rotacional&
60 Reó(etro de orte %iná(ico
a0Li(pio
b0A*uella(iento
c0Fatiga
40 Reó(etro de ,iga en Fle9ión
-0 Tensión %irecta
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+$NTO %E ENEN%I%O !FLAS; +OINT&
• Ensayo de seguridad
• Te(peratura
(Gni(a con vapores
suficientes para
encenderse cuando
se e9pone a las
lla(as
Mide la viscosidad
• =abilidad del ligante de
fluir en la planta deasfalto
• Establece la relación de
temperatura 5s.
viscosidad
,ISO"ETRO ROTAIONAL
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%yna(ic S*earR*eo(eter
– Tests co(ple9 s*ear(odulus of binders
– "easures t*e resistance
to s*ear defor(ation in
t*e linear visco8elasticrange
height (h)
radius (r)
torque (T)
deflection angle (Θ#
– Tests loJ te(perature stiffness properties of binders
– "easures (idpoint deflection of a si(ply supported
bea(
@ending @ea( R*eo(eter
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%irect Tension
• T*er(al cracing properties
Especificaciones del e(ento Asfáltico lasificado por+enetración
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Especificaciones del e(ento Asfáltico lasificadopor ,iscosidad
RevisarN
Ensayo de solubilidad0Ensayo de gravedad especifica0
Ensayo de contenido de agua0Ensayo de destilación0Ensayo de asenta(iento0Ensayo de estabilidad para al(acena(iento0Ensayo de desen(ulsion0Ensayo de (eDcla con ce(ento0Ensayo de ta(iDado0Ensayo de capacidad de recubri(iento y resistencia al agua0
Ensayo de cargas de las partGculas0