2. materiales bituminosos [modo de compatibilidad]
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TECNOLOGIA DEL
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TECNOLOGIA DEL ASFALTO
ASFALTO O PRODUCTOS BITUMINOSOS
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UTILIZADOS EN PAVIMENTACIÓN Y MEJORAMIENTOS
Son sustancias en las cuales el betún o bitumenestán presentes o de los cuales se puede extraer
Construcción de Pavimentos
Productos Naturales
MATERIALES BITUMINOSOS
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Productos NaturalesProductos Manufacturados
Solo se consideran Hidrocarburos que tengancaracterísticas ligantes o de los cuales seobtenga un residuo.
El empleo del asfalto se remonta desde tiemposinmemorables y existen varias referencias de su empleoa través de la historia (Arca de Noe, Sumerios)
3.800 a 540 A.C. Mesopotamia – Aglomerantes
En el siglo XIX los mayores usos del asfalto fueron
Historia Historia
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En el siglo XIX los mayores usos del asfalto fueronintroducidos
3.800 a 540 A.C. Mesopotamia y Valle del Indo
300 A.C. Egipto – Embalsamientos
1802 D.C. Francia roca asfáltica. Pavimentación desuelos y puentes
Periodos más importantes del asfaltoPeriodos más importantes del asfalto
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suelos y puentes1834 -1840 Tratamientos superficiales
1838 D.C. Philadelphia roca asfáltica – aceras
1870 D.C. Newark –Nueva Jersey 1er PavimentoAsfaltico
•A mediados del mismo la roca asfáltica participaba en lapavimentación de las calles de Europa y después de 1.870 enU.S.A.
� En Estados Unidos, primeramezcla asfáltica en 1870– Pennsylvania .– Se usó asfalto de lago de
la Isla de Trinidad
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•Tecnología del petróleo promueve pavimentos asfálticos
•Inicio siglo XX aparece vehículo
� Dos Fuentes:– Isla de Trinidad– Bermudez, Venezuela
Coche a vapor ideado por Isaac Newton 1680
• Aparición del vehículo genero nuevas tecnologías
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Isaac Newton 1680Primeros vehículos 1770-1805
Máquinas a vapor que trasladaban hasta 18 personas a
a 25 km/hr
•1905 New –York tratamiento superficial con emulsión
•1920 Incremento tto superficiales – iniciaba MDC
•1930 España y Francia emulsiones asfálticas -suelos
•Después de la II guerra evolución tecnología mezclas
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•Después de la II guerra evolución tecnología mezclas
asfálticas –Abiertas- Cerradas –Frío -Caliente
• 1953 en Europa - Emulsiones catiónicas
•Máquinas extendedoras
•1974 crisis energética mezclas en frío
•Desarrollo guías de diseño –Materiales modificados
•Finales Siglo XX – Boyaca
ASFALTO NATURAL ASFALTO NATURAL
YY
ASFALTO INDUSTRIALASFALTO INDUSTRIAL
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ASFALTO INDUSTRIALASFALTO INDUSTRIAL
(o Manufacturados)(o Manufacturados)
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El asfalto utilizado en épocas próximas a lanuestra
Características.
ASFALTOS NATURALES
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Se encuentra en la naturaleza, en forma deyacimientos que pueden explotarse sindificultadSu empleo no requiere de operacionesindustriales de ningún tipo para su preparación.
Mezclas asfálticas naturales ( Norcasia, SanPedro)Rocas asfálticas ( San Alberto)Crudos Pesados ( Castilla, Cedrales)
ASFALTOS NATURALES
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Crudos Pesados ( Castilla, Cedrales)
MezcladosPurosModificadores
FUENTE DE LOS MATERIALESFUENTE DE LOS MATERIALESFUENTE DE LOS MATERIALESFUENTE DE LOS MATERIALES
CRUDOS PESADOS MEZCLAS ASFALTICAS NATURALES
13COLOMBIAPOZO CEDRALES - COLOMBIA CAQUETAMINAS BLANCAS - CAQUETA
FUENTE DE LOS MATERIALESFUENTE DE LOS MATERIALESFUENTE DE LOS MATERIALESFUENTE DE LOS MATERIALES
CRUDOS PESADOS ASFALTOS NATURALES
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ECUADORPOZO PINDO 6 - ECUADOR MINA CAMPO PUNGARAYACUMINA CAMPO PUNGARAYACU
LABORATORIOLABORATORIO
CARACTERIZACIÓN FÍSICACARACTERIZACIÓN FÍSICA
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LABORATORIOLABORATORIOCARACTERIZACIÓN QUÍMICACARACTERIZACIÓN QUÍMICA
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LABORATORIOLABORATORIODISEÑO DE MEZCLASDISEÑO DE MEZCLAS
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ESTADO ACTUALESTADO ACTUALESTADO ACTUALESTADO ACTUAL
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ElevadosElevadosElevadosElevados costoscostoscostoscostos operaciónoperaciónoperaciónoperación....ElevadosElevadosElevadosElevados costoscostoscostoscostos operaciónoperaciónoperaciónoperación....
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Vías en constante estado de deterioroVías en constante estado de deterioroVías en constante estado de deterioroVías en constante estado de deterioroVías en constante estado de deterioroVías en constante estado de deterioroVías en constante estado de deterioroVías en constante estado de deterioro
IncomodidadIncomodidadIncomodidadIncomodidad permanentepermanentepermanentepermanente.... (Alta(Alta(Alta(Alta polución,polución,polución,polución,pantanospantanospantanospantanos –––– salud)salud)salud)salud)IncomodidadIncomodidadIncomodidadIncomodidad permanentepermanentepermanentepermanente.... (Alta(Alta(Alta(Alta polución,polución,polución,polución,pantanospantanospantanospantanos –––– salud)salud)salud)salud)
PROCESO CONSTRUCTIVOPROCESO CONSTRUCTIVOPROCESO CONSTRUCTIVOPROCESO CONSTRUCTIVO
Mezclado de Mezclado de Mezclado de Mezclado de Materiales enMateriales enMateriales enMateriales en
pista y víapista y víapista y víapista y vía
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pista y víapista y víapista y víapista y vía
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NivelaciónNivelaciónNivelaciónNivelacióny y y y
compactación compactación compactación compactación
NivelaciónNivelaciónNivelaciónNivelacióny y y y
compactación compactación compactación compactación
OBRAS EJECUTADASOBRAS EJECUTADASOBRAS EJECUTADASOBRAS EJECUTADAS
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COSTOS Y BENEFICIOSCOSTOS Y BENEFICIOS
MenoresMenoresMenoresMenores costoscostoscostoscostos dededede OperaciónOperaciónOperaciónOperación vehicularvehicularvehicularvehicular....MenoresMenoresMenoresMenores costoscostoscostoscostos dededede OperaciónOperaciónOperaciónOperación vehicularvehicularvehicularvehicular....
ReducciónReducciónReducciónReducción enenenen loslosloslos tiempostiempostiempostiempos dededede viajeviajeviajeviaje....ReducciónReducciónReducciónReducción enenenen loslosloslos tiempostiempostiempostiempos dededede viajeviajeviajeviaje....
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DisminuciónDisminuciónDisminuciónDisminución enenenen loslosloslos costoscostoscostoscostos dededede construcciónconstrucciónconstrucciónconstrucción totaltotaltotaltotal....DisminuciónDisminuciónDisminuciónDisminución enenenen loslosloslos costoscostoscostoscostos dededede construcciónconstrucciónconstrucciónconstrucción totaltotaltotaltotal....
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�Petróleo.Son mezclas constituidas principalmente porhidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos apartir de los cuales se obtienen los betunes.
NOMENCLATURA DE LOS MATERIALES BITUMINOSOS
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• Betunes.Son mezclas de hidrocarburos de origen natural,generalmente acompañados de sus derivados nometálicos. Se caracterizan por ser totalmentesolubles en sulfuro de carbono, de alto pesomolecular a temperatura ambiente.
Los betunes pueden ser de tres tipos:- Líquidos: Penetración a 25°C (50 g, 1 seg) > 350 (0,1 mm).- Semisólidos: Penetración 25°C (100 g, 5 seg) > 25 (0,1 mm).- Sólidos: Penetración a 25°C (100 g, 5 seg) < 25 (0,1 mm).
• Asfaltos.Son betunes sólidos y semisólidos de color negro o castañoque desarrollan propiedades ligantes y cuya consistencia
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que desarrollan propiedades ligantes y cuya consistenciadisminuye al ser calentados. Proceden de yacimientosnaturales o como un residuo de la refinación dedeterminados crudos del petróleo, se clasifican en:- De petróleo: Obtenidos refinación petróleos de baseasfáltica o mixta.- De roca: Se presentan impregnando un esqueleto pétreo.- De lago: Se presentan en depósitos terrestres, depresione s,acompañados de relleno mineral.
• Alquitranes.Son betunes obtenidos de la destilación destructiva decarbones fósiles, maderas u otras sustancias orgánicas.
• Brea.Son betunes sólidos o semisólidos obtenidos de la
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destilación del alquitrán, que desarrollan propiedadesligantes y cuya consistencia cambia con la temperatura.
Tanto el asfalto como la brea son materiales bituminosos,sin embargo, sus propiedades son muy diferentes. Mientrasque los asfaltos están constituidos casi totalmente porbetunes, en las breas el contenido de betún es bajo.
ASFALTOASFALTO
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INDUSTRIALINDUSTRIAL
DEFINICIÓN DEL ASFALTO
Es un material aglomerante de color oscuro, constituidos por
Del latín "gwitu-men" (cercano al alquitrán) y por otros "pixtu-men"(alquitrán burbujeado), cuya palabra fue acortadasubsecuentemente a "bitumen"
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Es un material aglomerante de color oscuro, constituidos porcomplejas cadenas de hidrocarburos no volátiles y de elevado pesomolecular, solubles en sulfuro de carbono.
El asfalto es un componente natural de la mayor parte de lospetróleos, en los que existe en disolución. Procede de yacimientosnaturales o como un residuo de la refinación de determinados crudosde petróleo. El petróleo crudo se destila para separar sus diversasfracciones y recuperar el asfalto
El asfalto es un material de particular interés para elingeniero porque es :
� Aglomerante resistente� Muy adhesivo� Altamente impermeable y duradero.
Es una sustancia plástica que da flexibilidad controlable alas mezclas de áridos, con las que se combinan usualmente .
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las mezclas de áridos, con las que se combinan usualmente .
Además, es altamente resistente a la mayor parte de losácidos álcalis y sales.
Aunque es una sustancia sólida o semisólida a temperaturasatmosféricas ordinarias, puede licuarse fácilmente poraplicación de calor por la acción de disolventes devolatilización variable
NOMENCLATURANOMENCLATURA
DE LOSDE LOS
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DE LOSDE LOS
MATERIALS BITUMINOSOSMATERIALS BITUMINOSOS
Antecedentes
� Asfalto– Soluble en productos
petroleros– Subproducto de la
destilación del petróleo– Se puede encontrar
� Alquitrán– Resistente a
productos petroleros– Destilación de
carbones fósiles,
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– Se puede encontrar naturalmente
carbones fósiles, maderas y otras sustancias orgánicas
Alquitran
� Residuo tóxico de la destilación del carbón
� Resistente a los productos del petroleoGeneralmente es un subproducto de la
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� Generalmente es un subproducto de la producción de coke (carbón)
� No se emplea en las mezclas asfálticas debido a la toxicidad, variabilidad y mal de desempeño ( performance)
Brea
La brea o pez es un residuo de la pirólisis(Descomposición química de la materia orgánica
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(Descomposición química de la materia orgánicaen ausencia del oxigeno) de un material orgánico odestilación de alquitranes.
Es sólida a temperatura ambiente y estáconstituida por una mezcla compleja de muchoshidrocarburos .
OBTENCIONOBTENCION
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OBTENCIONOBTENCION
DE La BREADE La BREA
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OBTENCIONOBTENCION
35
OBTENCIONOBTENCION
DEL ASFALTODEL ASFALTO
PETROLEO ES UNA MEZCLA DE SUSTANCIAS QUÍMICASORGÁNICAS, DERIVADAS PRINCIPALMENTE DE LATRANSFORMACIÓN DE LOS RESTOS DE PLANTAS YANIMALES MICROSCÓPICOS QUE VIVIAN EN LOSMARES HACE MILLONES DE AÑOS.
CLASIFICACIÓN DE LOS CRUDOS DEL PETROLEO
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MARES HACE MILLONES DE AÑOS.
1. GRAVEDAD API
°API = 141.5 - 131.5
CLASIFICACIÓN DE LOS CRUDOS DEL PETROLEO
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°API = 141.5 - 131.5G.E.
� PESADOS : API < 20� MEDIANOS : 20<API<31� LIVIANOS : API>31
En base a las fracciones destilables y al betún residual
VALORES ASFALTOS COLOMBIANOS
PESO ESPECÍFICO a 25ºC/25ºC
Cemento Asfáltico de Barrancabermeja 1.0141Cemento Asfáltico de Cartagena 1.0127Cemento Asfáltico de Apiay 1.026
2. COMPOSICIÓN QUÍMICA
� BASE PARAFINICA O NO ASFALTICA (P)Compuesto sencillos parafínicos y ceras . 31-40°
� BASE NAFTENICA O ASFALTICA (N)Altos contenidos de betún y trazas de parafina
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Altos contenidos de betún y trazas de parafinaHidrocarburos nafténicos y aromáticos . 12 -20°
� INTERMEDIA (I)Intermedio ParafínicoIntermedio Nafténico20-31 °API
OBTENCION DEL ASFALTO
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OBTENCION DEL ASFALTO
OPERACIONES DE REFINACIÓN
ALMACENAJEBOMBEO
DESTILADOS LIGEROS
DESTILADOS PESADOS
DESTILACIONFRACCIONADA
DESTILADOS MEDIOS
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CEMENTOSASFALTICO
ASFALTO REBAJADOSEMULSIONES
AIRE
ASFALTOSOXIDADOS
ALMACENAJE
RESIDUOS
GAS
PETROLEO
ARENA Y AGUA
CONDENSADORCOLUMNAFRACCIONAMIENTO
PROCESO DE OBTENCIÓN DEL ASFALTO
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ASFALTOS DEL PETRÓLEO� Asfalto es un subproducto del proceso de refinación
del petróleo, un “desperdicio”.
� Las propiedades dependen de:– Operaciones de refinación– Composición del crudo original
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– Composición del crudo original
GasGasolinaKerosene
DieselAceites
Asfalto
Barril de petróleo crudo
ASFALTOS DERIVADOS DEL PETROLEO ( DE REFINERÍA).� CEMENTO ASFALTICOS SÓLIDOS.� ASFALTO LIQUIDO� EMULSION ASFALTICA� ASFALTOS OXIDADOS
MATERIALES ASFALTICOS OBTENIDOS A PARTIR DE LOS CRUDOS DE PETROLEO
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� ASFALTOS OXIDADOS� ASFALTOS MODIFICADOS
ORIGEN NATURAL� MEZCLAS ASFÁLTICAS NATURALES� ROCAS ASFÁLTICAS � CRUDO PESADO
ASFALTOS PARA PAVIMENTACIÓN.
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ASFALTOS LÍQUIDOS – CUT BACKSASFALTOS REBAJADOS
� Curado rápido (RC) (Naphtha o Gasolina)– Alta volatilidad de solventes– Riegos de liga, tratamientos superficiales.– RC -250
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� Curado Medio (MC) (Kerosene)– Volatilidad moderada– Bacheo – MC-70
� Curado Lento (SC) (Aceite baja viscosidad)– Baja volatilidad– Control de polvos
EMULSIONES
� Un sistema heterogéneo con dos fases inmiscibles:
1. Fase discontinua dispersa : Glóbulos Asfalto 1-10 micras
60-70 %
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60-70 %2. Fase continua medio : AguaAgente tensoactivo : Agente activador de superficies Mantiene en dispersión el sistema
0.2 -1 %Se forma una suspensión lo suficientemente estable para almacenarla, agitarla y bombearla
EMULSIONES
El emulsificador carga electricamente las gotas de asfaltosuspendidas en un medio acuoso
– Anionicas» Carga negativa» Alkalinas» Buena con calizas (carga positiva)
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– Cationicas» Carga positiva» Acidas» Buena con gravas cuarzosas o silíceas (carga
negativa), mas abundantes en el país.
Las Emulsiones deben ser afines a la polaridad de losagregados para tener buena adherencia
VELOCIDAD DE ROTURA
RS: (Rapid Setting) Rompimiento rápido
MS: (Medium Setting). Rompimiento medio
SS: (Slow Setting) Rompimiento Lento
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SS: (Slow Setting) Rompimiento Lento
Se antepone la letra C o A para designarlasCRS -1CSS -1
Funciones del asfalto en la Construcción de Pavimentos
Propiedades del Asfalto.– Altamente Impermeable– Adherente– Cohesivo– Capaz de resitir altos esfuerzos
50
– Capaz de resitir altos esfuerzos– Fluir bajo la acción de cargas
Funciones en la construcción de pavimentos.Impermeabilizar Proporciona unión y coherencia entre agregadosMejora la capacidad portante de la estructura
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