Ensayo N°1 Densidad

 

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO  FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA  INGENIERIA CIVIL 

E NSA NSAYO YO N º 1

PRE PARACI ÓN Y DE NSI NSI DAD DEL ASFAL TO DI LUI DOS DOS

1.- NORMAS DE CONSULTA. ASTM D  –  402  402 AASHTO T  –  52  52

2.- OBJETIVO.  

El objetivo es el de saber la cantidad de kerosene y de cemento asfaltico para así obtener un diluido dil uido asfaltico de acuerdo a lo requerido.

 

El objetivo de este ensayo es, el de conocer el PESO ESPECIFICO o DENSIDAD de los l os Cementos asfáltico y Asfaltos Diluidos; este dato es útil para hacer las correcciones de Volumen cuando este se miden temperaturas elevadas.

 

Se emplea también como uno de los factores para la determinación de los huecos en las mezclas asfálticas  para pavimentacione pavimentacioness compactadas. compactadas.

3.- FUNDAMENTO TEÓRICO. Dentro los aspectos generales podemos considerar los siguientes, en relación de los asfaltos:

3.1.- ASFALTO Es un material aglomerante de color oscuro, constituidos por mezclas complejas de hidrocarburos no volátiles de elevado peso molecular y esta ccompuesto ompuesto por Betunes, puede encontrarse en yacimientos naturales, como también se pueden obtener por refinamiento del petróleo, se caracteriza muy especialmente por que es termoplástico, su composición química es muy compleja.

3.1.1.- Composición del Asfalto. El asfalto es considerado un sistema coloidal complejo de hidrocarburos, en el cual es difícil establecer una distinción clara entre la fase continua y la dispersa.

UNIV.GONZALES UNIV.GONZALES MEDINA ABIEZER  

 

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO  FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA  INGENIERIA CIVIL 

Las primeras experiencias para describir su estructura, fueron desarrolladas por Nellensteyn en 1924, cuyo modelo fue mejorado más tarde por Pfeiffer y Saal en 1940, en base a limitados procedimientos analíticos disponibles en aquellos años. 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 otra manera insolubles asfáltenos. Los maltenos y asfaltenos existen como islas flotando en el tercer componente del asfalto, los aceites.

3.1.2.- Obtención de Asfaltos en Refinerías. El crudo de petróleo es una mezcla de distintos hidrocarburos que incluyen desde gases muy livianos como el metano hasta compuestos semisólidos muy complejos, los componentes del asfalto. Para obtener este debe separarse entonces las distintas fracciones del crudo de petróleo por destilaciones que se realizan en las refinerias de petróleo.

3.1.3.- Oxidación del Asfalto. Es un proceso químico que altera la composición química del asfalto. El asfalto está contituído por una fina dispersión coloidal de asfaltenos y maltenos. Los maltenos actúan como la fase contínua que dispersa a los asfaltenos. Las propiedades físicas de los asfaltos obtenidos por destilación permiten a los mismos ser dúctiles, maleables y reológicamente aptos para su utilización como materias primas para elaborar productos para el mercado vial. Al "soplar" oxígeno sobre una masa de asfalto en caliente se produce una mayor cantidad de asfaltenos en detrimento de los maltenos, ocasionando así de esta manera una mayor fragilidad, mayor resistencia a las altas temperatura y una variación de las condiciones reológicas iniciales.

3.1.4.-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 contiene n algo de asfalto y a veces casi en su totalidad. Sin embargo existen algunos petróleos crudos, que no contienen asfalto. UNIV.GONZALES UNIV.GONZALES MEDINA ABIEZER  

 

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO  FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA  INGENIERIA CIVIL 

En base a la proporción de d e asfalto que poseen, los p petróleos etróleos se clasifican en:  Petróleos crudos de base asfáltica. Petróleos crudos de base parafínica. Petróleos crudos de base mixta (contiene parafina y asfalto).

3.2.- CEMENTO ASFÁLTICO Son asfaltos refinados o una combinación de asfalto refinado y aceite fluidificante de consistencia apropiada para trabajos de pavimentación. Estos pueden proceder de depósitos naturales, que son enormes lagos de asfalto mezclado con un material mineral, agua y otras impurezas. Una vez refinados se puede obtener hasta un 97% de betumen. Estos asfaltos refinados son muy duros y se les da la consistencia, mezclándolos con aceites o residuos residu os provenientes de la destilació destilación n del petróleo de base asfáltica. Los asfaltos mas usados en Chile son los que provienen de la destilación del petróleo. Desde el punto de vista de la obtención de asfaltos, los petróleos se dividen en petróleos de base asfáltica, de base intermedia y de base parafínica. Los asfaltos para pavimentos se obtienen de los dos primeros tipos mediante destilación, quedando como residuos de este proceso. La mayor o menor dureza del asfalto depende de las condiciones de destilación, tales como presión, temperatura y tiempo. Estos asfaltos reciben el nombre de "destilado directo" para diferenciarlos de aquellos obtenidos por oxidación, que toman el nombre de “oxidados”, y que son empleados e n impermeabilizaciones. El residuo proveniente del petróleo de base parafínica está constituido por parafina semisólida y coke. El aspecto de este residuo es aceitoso o grasoso y no tiene propiedades cohesivas; al contacto con el aire se oxida lentamente dejando un residuo polvoroso o escamoso que no tiene ningún poder ligante. Los cementos asfálticos se dividen en grados según su dureza o consistencia, que es medida mediante el ensaye de  penetración medido medido en 1/10 mm, valor valor que es inverso a la dureza. De acuerdo a esto, los ce cementos mentos asfál asfálticos ticos más comúnmente usados son los siguientes:

  CA 40- 50 (En mastic para sellado de juntas de pavimento de hormigón).



  CA 60 - 70 (En concreto asfáltico).



  CA 85:- 100 (En concreto asfáltico).



  CA 120- 150(Tratamientos superficiales).



UNIV.GONZALES UNIV.GONZALES MEDINA ABIEZER  

 

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO  FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA  INGENIERIA CIVIL 

Las dos cifras indican los límites máximos y mínimos de la penetración. Son asfaltos refinados o una combinación de asfalto refinado y aceite fluidificante de consistencia apropiada para trabajos de pavimentación.

3.2.1.- Propiedades o características deseables del cemento asfáltico Para los estudios técnicos y la construcción hay tres propiedades o características del asfalto importantes: (1) consistencia (llamada también fluidez, plasticidad o viscosidad), (2) pureza y (3) seguridad.

Composición del Asfalto El asfalto es considerado un sistema coloidal complejo de hidrocarburos, en el cual es difícil establecer una distinción clara entre la fase continua y la dispersa. Las primeras experiencias para describir su estructura, fueron desarrolladas por Nellensteyn en 1924, cuyo modelo fue mejorado m ejorado más tarde por Pfeiffer y Saal en 1940, en base a limitados procedimientos analíticos disponibles en aquellos años.

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 otra manera insolubles asfáltenos. Los maltenos y asfaltenos existen como islas flotando en el tercer componente del asfalto, los aceites. 

Asfaltos Derivados de Petróleo Los asfaltos más 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 mas del 90 % de la producción total de asfaltos. La mayoría de los petróleos crudos crudo s contienen algo de asfalto y a veces casi en su totalidad. Sin embargo existen algunos petróleos crudos, que no contienen asfalto. 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

UNIV.GONZALES UNIV.GONZALES MEDINA ABIEZER  

 

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO  FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA  INGENIERIA CIVIL 

indeseables, tal como la pérdida de ductilidad. Con los crudos asfálticos esto no sucede, dada su 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 d e la base asfáltica mediante la vaporización, fraccionamiento y condensación de las mismas. En consecuencia, el asfalto asfalto es obtenido como un producto producto residual del  proceso anterior. 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 destructivo 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 alquitrán tiene bajo contenido de betún, mientras que el asfalto está compuesto casi enteramente ent eramente por betún, entre otros compuestos. 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.

Obtención de Asfaltos en Refinerías: El crudo de petróleo es una mezcla de distintos hidrocarburos que incluyen desde gases muy livianos como el metano hasta compuestos semisólidos muy complejos, los componentes del asfalto. Para obtener este debe separarse entonces las distintas fracciones del crudo de petróleo por destilaciones que se realizan en las refinerías de petróleo.

Destilación Primaria: Es la primera operación a que se somete el crudo. Consiste en cal calentar entar el crudo en hornos tubulares h hasta asta aproximadamente 375ºC. Los componentes livianos (nafta, kerosene, gas oil), hierven a esta temperatura y se transforman en vapor. La mezcla de vapores y líquido caliente pasa a una columna fraccionadora. El líquido o residuo de destilación primaria se junta todo en el fondo de la columna y de ahí se bombea a otras unidades de la refinería.

Destilación al Vacio: Para separar el fondo de la destilación primaria, otra fracción libre de asfáltenos y la otra con el concentrado de ellos, se recurre comúnmente a la destilación al vacío. Difiere de la destilación primaria, en que mediante equipos especiales se baja la presión (aumenta el vacío) en la columna fraccionadora,

UNIV.GONZALES MEDINA ABIEZER   UNIV.GONZALES

 

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO  FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA  INGENIERIA CIVIL 

lográndose así que las fracciones pesadas hiervan a menor temperatura que aquella a la que hervían a la  presión atmosférica. El producto del fondo de la columna, un residuo asfáltico mas o menos duro a temperatura ambiente, se denomina residuo de vació. De acuerdo a la cantidad de vacio que se practica en la columna de destilación, se obtendrán distintos cortes de asfaltos que ya pueden ser utilizados como cementos asfálticos.

Desasfaltización con propano o butano:  El residuo de vacio obtenido por destilación al vació, contiene los asfaltenos dispersos en un aceite muy  pesado, que, a la baja presión presión (alto vació) vació) y alta temperatura de la columna de vacio, no hierve (se destila). Una forma de separar el aceite de los asfaltenos es disolver (extraer) este aceite en gas licuado de petróleo. El proceso se denomina "desasfaltización" y el aceite muy pesado obtenido, aceite desasfaltizado. Se utiliza como solvente propano o butano líquido, a presión alta y temperaturas relativamente moderadas (70 a 120 ºC). El gas licuado extrae el aceite y queda un residuo semisólido llamado "bitumen".

4.- MATERIALES Y EQUIPO. - 

Muestra de Asfalto: tipo CA 85-100

- 

Balanza con una capacidad de 1000 grs. Con sensibilidad de 0,1 grs.

- 

Probeta graduada de 100 ml.

- 

Vaso de precipitación de 600 ml. ml.

- 

Termómetro

- 

Estufa eléctrica

- 

Recipiente Metálico ( Aluminio ), que servirá para baño maría. maría.

- 

Tubo de ensayo

-  - 

Kerosene Guantes

- 

Horno

- 

Y otros

UNIV.GONZALES UNIV.GONZALES MEDINA ABIEZER  

 

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO  FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA  INGENIERIA CIVIL 

5.- ESQUEMA O MONTAJE DEL DEL EQUIPO. EQUIPO.

SE OBTIENE EL PESO DE LA PROBETA VACÍA

SE VIERTE EN LA PROBETA

UNIV.GONZALES UNIV.GONZALES MEDINA ABIEZER  

MEZCLA C.A + KEROSENE

PESADO DEL DILUIDO EN LA BALANZA

 

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO  FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA  INGENIERIA CIVIL 

6.- PROCEDIMIENTO. 1° PASO.-  En un recipiente introducir la muestra de asfalto en el horno horno y someter a una temperatura de 15°C durante 15 minutos ( diluir ). De otra manera calentar la mezcla en la estufa en (baño de maría), maría), a 25°C de temperatura, de modo que este de alguna manera se encuentre diluida.

2° PASO.-  Obtener el peso de la probeta graduada, pesando en la balanza. 3° PASO.-  Vaciar el asfalto del recipiente al vaso de precipitación, someter a ( Baño maría ) a una temperatura de 25°C.

4° PASO.-  Una vez calentada vaciar con cuidado el asfalto, del vaso de precipitación a la probeta graduada de 100 ml. en una cantidad igual a 100 ml.

5° PASO.-  Colocar la probeta mas el asfalto a la balanza, proceder con el peso respectivo, significa peso de la  probeta + muestra. muestra.

7.- OBTENCIÓN DE DATOS Y CÁLCULO: En clase se hizo un ensayo formando MC 30 y sacando su densidad y en nuestro horario se hizo formando MC 250 y sacando su densidad   

Realizado en el horario de clases: 

MC 250

SOLVENTE 25%

C.A. 75%  Peso _ especifico

 Pm  Pv

 





V 

 

Pm= Peso de la muestra + probeta = 226 (gr)   Pv = Peso probeta vacía. = 130,7 (gr) V = Volumen Asfalto diluido = 100 (ml) Reemplazando valores en:

UNIV.GONZALES MEDINA ABIEZER   UNIV.GONZALES

 

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO  FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA  INGENIERIA CIVIL 

 Peso _ especifico

226 130.7   100 

  



0.953

 gr  ml   

OBTENEMOS: Peso Específico del Asfalto Diluido. DENSIDAD = 0,953 (gr/ ml).

8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. En conclusiones se tiene lo siguiente:

-

El ensayo realizado de Peso Especifico, cumple con las Normas de Asfaltos Cortados.

-

 0,97) y 0.953 en nuestro caso se Para el MC – 250, 250, nuestra densidad debe estar entre un rango de (0,93  –  0,97) encuentra entre los limites especificados.

9.- BIBLIOGRAFÍA. Manual del Instituto de Asfalto. Apuntes de Ensayos de Laboratorio.

UNIV.GONZALES MEDINA ABIEZER   UNIV.GONZALES

Ing. FELIX MOLLO