Densidad de Los Asfaltos Diluidos

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

CIV-1216

DENSIDAD DE LOS ASFALTOS DILUIDOS 1.- OBJETIVO: Determinar la DENSIDAD de los asfaltos diluidos a temperatura de 25 [ºC].

ρ=

m [g] v [ ml ]

2.- FUNDAMENTO TEORICO: Asfalto, sustancia negra, pegajosa, sólida o semisólida según la temperatura ambiente; a la temperatura de ebullición del agua tiene consistencia pastosa, por lo que se extiende con facilidad. Se utiliza para revestir carreteras, impermeabilizar estructuras, como depósitos, techos o tejados, y en la fabricación de baldosas, pisos y tejas. No se debe confundir con el alquitrán, que es también una sustancia negra, pero derivada del carbón, la madera y otras sustancias. El asfalto se encuentra en depósitos naturales, pero casi todo el que se utiliza hoy es artificial, derivado del petróleo. Para pavimentar se emplean asfaltos de destilación, hechos con los hidrocarburos no volátiles que permanecen después de refinar el petróleo para obtener gasolina y otros productos. En la fabricación de materiales para tejados y productos similares se utilizan los asfaltos soplados, que se obtienen de los residuos del petróleo a temperaturas entre 204 y 316 [°C]. Una pequeña cantidad de asfalto se craquea a temperaturas alrededor de los 500 [°C] para fabricar materiales aislantes. El asfalto natural se utilizaba mucho en la antigüedad. En Babilonia se empleaba como material de construcción. En el Antiguo Testamento en los libros del Génesis y el Éxodo hay muchas referencias a sus propiedades impermeabilizadoras como material para calafatear barcos. Los depósitos naturales de asfalto suelen formarse en pozos o lagos a partir de residuos de petróleo que resuman hacia la superficie a través de fisuras en la tierra. Entre ellos destacan el lago Asfaltites o mar Muerto, en Palestina; los pozos de alquitrán de La Brea, en Los Ángeles, en los cuales se han encontrado fósiles de flora y fauna prehistóricas; el lago de la Brea, en la isla de Trinidad, y el lago Bermúdez, en Venezuela. También se aprovechan los depósitos de rocas asfálticas o rocas impregnadas de asfalto. Otro tipo de asfalto de importancia comercial es la gilsonita, que se encuentra en la cuenca del río Uinta, al suroeste de Estados Unidos, y se utiliza en la fabricación de pinturas y lacas. Material de Construcción: El asfalto es un material altamente impermeable, adherente y cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo la acción de cargas permanentes. Como aplicación de estas propiedades el asfalto puede cumplir, en la construcción de pavimentos, las siguientes funciones: - Impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la precipitación. - Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos. - Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo disminuir su espesor.

1

LABORATORIO DE ASFALTOS

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

CIV-1216 Asfaltos Naturales Los asfaltos son materiales aglomerantes de color oscuro, constituidos por complejas cadenas de hidrocarburos no volátiles y de elevado peso molecular. Estos pueden tener dos orígenes; los derivados de petróleos y los naturales. Los asfaltos naturales, se han producido a partir del petróleo, pero por un proceso natural de evaporación de las fracciones volátiles, dejando las asfálticas solamente. Estos pueden encontrarse como escurrimientos superficiales en depresiones terrestres, dando origen a lagos de asfalto, como los de las islas Trinidad y Bermudas. También aparecen impregnando los poros de algunas rocas, denominándose rocas asfálticas, como la gilsonita. Así también se encuentran mezclados con elementos minerales, como pueden ser arenas y arcillas en cantidades variables, debiendo someterse a posteriores procesos de purificación, para luego poder ser utilizadas en pavimentación. En la actualidad, no es muy utilizado este tipo de asfalto por cuanto adolece de uniformidad y pureza. Estos asfaltos pueden clasificarse como: Asfaltos Nativos, sólidos o semisólidos 1) Puros o casi puros. 2) Asociados con materia mineral. 3) Asfaltitas duras. Composición del Asfalto El asfalto es considerado un sistema coloidal complejo de hidrocarburos. El modelo adoptado para configurar la estructura del asfalto se denomina modelo micelar , el cual provee de una razonable explicación de dicha estructura , en el cual existen dos fases; una discontinua (aromática) formada por dos asfáltenos y una continua que rodea y solubiliza a los asfáltenos, denominada maltenos. Las resinas contenidas en los maltenos son intermediarias en el asfalto, cumpliendo la misión de homogeneizar y compatibilizar a los de otras maneras insolubles asfáltenos. Los maltenos y asfáltenos existen como islas flotando en el tercer componente del asfalto, los aceites. Asfaltos Derivados de Petróleo Los asfaltos mas utilizados en el mundo hoy en día, son los derivados de petróleo, los cuales se obtienen por medio de un proceso de destilación industrial del crudo. Representan más del 90 % de la producción total de asfaltos. La mayoría de los petróleos crudos contienen algo de asfalto y a veces casi en su totalidad. Sin embargo existen algunos petróleos crudos, que no contienen asfalto. En base a la proporción de asfalto que poseen, los petróleos se clasifican en: Petróleos crudos de base asfáltica. Petróleos crudos de base parafínica. Petróleos crudos de base mixta (contiene parafina y asfalto). El asfalto procedente de ciertos crudos ricos en parafina no es apto para fines viales, por cuanto precipita a temperaturas bajas, formando una segunda fase discontinua, lo que da como resultado propiedades indeseables, tal como la pérdida de ductilidad. Con los crudos asfálticos esto no sucede, dada su composición. El petróleo crudo extraído de los pozos, es sometido a un proceso de destilación en el cual se separan las fracciones livianas como la nafta y kerosén de la base asfáltica mediante la vaporización, fraccionamiento y condensación de las mismas.

2

LABORATORIO DE ASFALTOS

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

CIV-1216 El asfalto es además un material bituminoso pues contiene betún, el cual es un hidrocarburo soluble en bisulfuro de carbono (CS2). El alquitrán obtenido de la destilación destructiva de un carbón graso, también contiene betún, por lo tanto también es un material bituminoso pero no debe confundirse con el asfalto, ya que sus propiedades difieren considerablemente. El asfalto de petróleo moderno, tiene las mismas características de durabilidad que el asfalto natural, pero tiene la importante ventaja adicional de ser refinado hasta una condición uniforme, libre de materias orgánicas y minerales extraños. Ventajas y Desventajas: •

Resistente al ataque químico y bacteriológico.

•

Se puede aplicar sobre cualquier superficie.

•

Evitan el proceso de destrucción del concreto armado, que por su naturaleza propia es poroso y generalmente tiene micro-fisuras.

•

Protegen el acero de refuerzo de la corrosión.

•

Totalmente impermeable al agua y vapores de la misma.

Las propiedades del material permiten que se adhiera o integre a la superficie impermeabilizada, evitando que se levante por cambios bruscos de temperatura o dilataciones que se puedan presentar por diferentes motivos. 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 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 modulo de visco-elasticidad, conocido como el modulo de stiffness. Viscosidad: La viscosidad de un asfalto es usualmente medida en un viscosímetro capilar en una manera similar a la que se miden los aceites lubricantes. El Ensayo Fraass: Es la medida de las propiedades de quiebre del asfalto a bajas temperaturas. En este ensayo, una lámina metálica es recubierta con una capa de 0,5 mm de espesor de asfalto y es movida de una cierta manera. La temperatura es gradualmente reducida, y el valor al cual se produce la rotura de la capa de asfalto se denomina Temp. Fraass. El ensayo Fraass nos da una indicación del riesgo de craqueo del asfalto a bajas temperaturas. Pueden obtenerse variaciones del resultado de este ensayo dependiendo del origen del crudo de petróleo con que se obtuvo el asfalto. Resistividad / Conductividad Eléctrica: 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 Resistencia Dieléctrica: Asfaltos duros tienen una resistencia dieléctrica más alta que la de asfaltos menos viscosos; la resistencia dieléctrica decrece con el aumento de la temperatura Constante Dieléctrica: Es alrededor de 2.7 a 20ºC, llegando a 3.0 a 30ºC. La perdida dieléctrica aumenta con el incremento de la temperatura. Propiedades Térmicas: El asfalto es moderadamente un buen material aislante térmico. Características De Las Mezclas De Los Asfaltos Los asfaltos son miscibles entre ellos en todas las proporciones.

3

LABORATORIO DE ASFALTOS

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

CIV-1216 Asfaltos Diluidos: El asfalto puede ser mezclado con una amplia variedad de fracciones de destilación del petróleo para diferentes aplicaciones. Fracciones volátiles livianas se utilizan para los asfaltos diluidos donde un secado rápido es requerido. Fracciones como kerosén o gas oil se utilizan donde se permite un tiempo de secado mas prolongado. Fracciones pesadas son utilizadas donde un permanente ablandamiento es requerido. (Estas mezclas son virtualmente iguales a asfaltos muy blandos) Dos reglas generales se aplican para solventes con asfaltos: Cuando más "pesada" sea la fracción de solvente, mejor será la disolución. Cuando más "aromática" sea la fracción de solvente, mejor será la disolución. Para grados oxidados, solventes aromáticos deben ser utilizados inexorablemente, en orden para evitar alguna separación de fases Mezclas de Asfalto y Parafinas: La parafina puede ser adicionada al asfalto por dos propósitos: Para reducir la viscosidad cuando este calienta. Para reducir la "pegajosidad" cuando este se enfría. Mezclas de Asfaltos y Fillers: Los fillers son sustancias finamente divididas las cuales son insolubles en asfalto pero que pueden ser dispersadas en el, como un medio de modificar sus propiedades mecánicas y consistencia. Usualmente sus sustancias minerales; materiales orgánicos tales como madera o corcho, raramente se utilizan. Típicos fillers minerales: cal, cemento, polvo de tiza, cenizas de combustible pulverizada, talco, sílice, etc. El efecto general de la adicción de fillers es endurecer el asfalto. En términos prácticos significa que existirá una reducción en su deformación o fluencia producida por una carga, un incremento en su punto de ablandamiento, una reducción de su penetración. Polvo de Asfalto: Solo asfaltos de baja penetración pueden ser triturados para ser reducidos a polvo, usualmente a una partícula de tamaño de 0.5 mm o menos. Pavimento Asfáltico Los concretos asfálticos constituyen la clase superior de los pavimentos bituminosos. El concreto asfáltico mezclado en planta y compactado en caliente es el pavimento asfáltico de mejor calidad y se compone de una mezcla de agregados gradados y asfalto, realizada a una temperatura aproximada de 150°C colocada y compactada en caliente. Mantos Asfálticos Los mantos asfálticos son una mezcla de asfalto modificado con elastómero, que le confiere una elevada flexibilidad, durabilidad y un refuerzo de fibra de vidrio resistente al ataque de la humedad, hongos, además le imparte una elasticidad única que permite resistir los ciclos térmicos producidos por la exposición a la intemperie.

4

LABORATORIO DE ASFALTOS

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

CIV-1216 ASFALTOS DILUIDOS NORMA

TITULO

ASTMD 402/94 e IRAM 6595

Destilación

ASTM 2026/72

Asfalto diluido de curado lento

ASTM 2027/76

Asfalto diluido de curado medio

ASTM 2028/76

Asfalto diluido curado rápido

ASTM 2042/93

Solubility of asphat materials in trichloroethylene

IRAM 6611

Determinación del índice de endurecimiento

3.- MATERIALES Y MONTAJE DEL EQUIPO: Entre los materiales utilizados podemos mencionar los siguientes: o

Probeta.

o

Garrafa.

o

Termómetro.

o

Guantes.

o

Espátula.

o

Vaso de precipitado.

o

Balanza.

o

Recipientes.

A continuación se presentará un montaje del equipo usado:

5

LABORATORIO DE ASFALTOS

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

CIV-1216

4.- PROCEDIMIENTO Y CÁLCULOS: Se realizó el siguiente procedimiento en dicho laboratorio: PRIMERO: Se realizó la debida limpieza de los equipos a ser utilizados para que de esta manera no ocurra ningún altercado con el material usado en dicho experimento. SEGUNDO: Se midió el peso de la probeta vacía. TERCERO: Se procedió a vaciar el contenido del asfalto diluido en una probeta, exactamente unos 100 [ml ] del mismo, cuidando de no derramar el asfalto y de que éste se vierta directamente en el fondo y no toque las paredes de la probeta. CUARTO: Seguidamente se midió el peso del asfalto diluido contenido en la probeta. QUINTO: Se midió la temperatura del asfalto diluido, cuidando que se encuentre a los 25 el experimento.

[ C ] que demanda 

SEXTO: Si el valor de la temperatura no es el indicado se procede a calentarlo en una estufa para poder llegar a esta temperatura requerida, si al contrario se pasa de la temperatura se debe hacerla remojar en un recipiente que contenga agua fría preferentemente de aluminio niquelado; cuidando de que el asfalto diluido no toque el agua. SEPTIMO: Por último se realizó el cálculo de la densidad del asfalto diluido. W PROBETAVACIA = 122,5[ g ]

W ASFALTODILUIDO = 95,2[ g ] VMUESTRA = 100[ ml ]

[ ]

TMUESTRA = 25  C

Con los datos obtenidos procedemos a calcular la densidad del asfalto diluido:

ρ=

m 95,2 g  = = 0,952   v 100  ml 

5.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: Se llegó a determinar la DENSIDAD de los asfaltos diluidos a una temperatura de 25[ºC]. Usando correctamente los materiales de laboratorio adecuados en este procedimiento. Mostrando de esta manera que el asfalto diluido es más liviano que el AGUA. También cabe mencionar que se pudo observar la diferencia entre un asfalto diluido y uno ya seco. En síntesis podemos decir que: “El asfalto, muy utilizado para la pavimentación de carreteras, es un material negro bituminoso que suele obtenerse a partir del petróleo crudo. Se aplica uniformemente sobre la superficie de la carretera y se apisona para alisarlo”. Una recomendación bastante importante es la de utilizar con debida precaución los elementos del laboratorio para de este manera no ocasionar un accidente, teniendo en cuenta que se trabaja con materiales inflamables.

6

LABORATORIO DE ASFALTOS

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

CIV-1216 Tener en cuenta la elaboración del laboratorio para de esta manera acumular una información bastante productiva y solvente acerca de los asfaltos diluidos. 6.- BIBLIOGRAFÍA:  Biblioteca de consulta ENCARTA.  www.wikipedia.com  www.monografías.com

 www.elrincondelvago.com  Materiales de Construcción, de: Schaum

7

LABORATORIO DE ASFALTOS