ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA

DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS DE LA TIERRA

INGENIERÍA CIVIL

EL ASFALTO EN LA INGENIERÍA CIVIL.

NOMBRE:

LOOR MORÁN CHRISTIAN

MATERIA:

MATERIALES DE LA INGENIERÍA CIVIL

PROFESOR:

ING. GASTON PROAÑO.

AYUDANTE:

GREGORY VERA

PARALELO:

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2do TÉRMINO 2012-2013

2do TÉRMINO 2012-2013

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El plástico en la ingeniería civil

EL ASFALTO EN LA INGENIERÍS CIVIL

OBJETIVOS

-Conocer la importancia del asfalto dentro de la ingeniería civil

-Saber las aplicaciones del asfalto como material de construcción.

- Identificar las propiedades del asfalto.

INTRODUCCION

El asfalto es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras, autovías o autopistas. También es utilizado en impermeabilizantes. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por completo de bitumen. Su nombre recuerda el Lago Asfaltites (el Mar Muerto), en la cuenca del río Jordán.

Además del sitio mencionado, se encuentra en estado natural formando una mezcla compleja de hidrocarburos sólidos en lagunas de algunas cuencas petroleras, como sucede en el lago de asfalto de Guanoco, el lago de asfalto más extenso del mundo (Estado Sucre, Venezuela), con 4 km² de extensión y 75 millones de barriles de asfalto natural. Le sigue en extensión e importancia el lago de asfalto de La Brea, en la isla de Trinidad.

A pesar de la fácil explotación y excelente calidad del asfalto natural, no suele explotarse desde hace mucho tiempo ya que, al obtenerse en las refineríaspetroleras como subproducto sólido en el craqueo o fragmentación que se produce en las torres de destilación, resulta mucho más económica su obtención de este modo. Sucede algo parecido con la obtención del gas, que también resulta un subproducto casi indeseable en el proceso de obtención de gasolina y otros derivados del petróleo.

Es uno de los materiales más antiguos usados en ingeniería civil.Proviene de fuentes naturales o del refinamiento del petróleo (cemento asfáltico). Los materiales bituminosos se clasifican en: Asfaltos: Usados en construcción de pavimentos, también como selladores. Alquitrán o brea: Membranas impermeables (techos), tratamientos para pavimentos.

EL ASFALTO

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Definición.-

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.

asfalto

TIPOS DE PRODUCTOS ASFÁLTICOS

Cemento asfáltico:

Es semisólido y se aplica calentándolo. Mejor calidad.

Cemento asfaltico

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Asfalto “cutback”.

El solvente se evapora al esparcirlo en el pavimento. Es más caro, son peligrosos, y son ambientalmente inaceptables.

Corte de asfalto

Asfalto emulsionado.Se disuelve en agua, con un agente emulsionante.

Asfalto emulsionado

USOS DEL ASFALTO EN INGENIERÍA CIVIL

Cemento asfáltico se usa para hacer mezclas calientes de hormigón asfáltico para uso en pavimentos de asfalto.

Asfaltos líquidos se usan para mantenimiento de pavimentos, sellado de fisuras, y para hacer mezclas frías (con agregados).

Las mezclas frías se prefieren para parches, estabilización de bases y subbases.

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Construcción de pavimento rigido

CLASIFICACIÓN DE ASFALTOS

Cementos asfálticos. “Cutbacks”

Curado lento. Curado medio. Curado rápido.

Emulsiones. Soplados con aire.

CEMENTO ASFÁLTICO

Muy pegajoso y altamento viscoso. Especialmente preparado con la calidad y consistencia requerida para el uso de

pavimentos asfáltico, Tiene buena impermeabilidad. Deben calentarse tanto el asfalto como los agregados para hacer la mezcla.

“CUTBACKS”

Es cemento asfáltico licuado mediante solventes derivados del petróleo. Los diluyentes se evaporan al contacto con la atmósfera. Se pueden hacer mezclas sin necesidad de calentar el asfalto.

ASFALTO EMULSIONADO

Combinación de asfalto, agua, y una pequeña cantidad de emulsionante. Emulsionantes: jabón, arcilla fina, etc. Puede aplicarse en tiempo húmedo y con agregados fríos o calientes.

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Elimina el uso de combustibles para calentar y secar el agregado. Desventaja: Como está suspendido en agua, puede escurrir si no está bien

curado.

ASFALTO SOPLADO CON AIRE

Se sopla aire a través del residuo semisólido obtenido al final del proceso de destilación.

No se usan en pavimentos, sí en techos.

HORMIGÓN ASFÁLTICO

Es la mezcla de cemento asfáltico caliente con agregados calientes, luego compactada para que se forme una masa densa y uniforme.

Se usa en pavimento asfáltico = pavimento flexible. La función del cemento asfáltico es mantener los agregados en su lugar. Los agregados se escogen de modo que las cargas externas se distribuyan por

contacto. Este mecanismo se llama “trabazón de los agregados”.

HORMIGÓN ASFÁLTICO

Mucho asfalto (= pocos vacíos) hace que los agregados “floten”. Poco asfalto produce una adhesión incompleta.

Asfaltos NaturalesLos 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 islasTrinidad 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.

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COMPOSICIÓN DEL ASFALTOEl asfalto es considerado un sistema coloidal complejo de hidrocarburos.  El modelo adoptado para configurar la estructura del asfalto se denomina modelomicelar , 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 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 mas 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 dela base asfáltica mediante la vaporización, fraccionamiento y condensación de las mismas.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 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 microfisuras.

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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.

Carretera de asfalto

PROPIEDADES MECÁNICAS BÁSICASCuando 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 devisco-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 lamina metálica es recubierta con una capa de0,5 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 

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Resistencia Dieléctrica: Asfaltos duros tienen un resistencia dieléctrica mas 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 ASFALTOSLos asfaltos son miscibles entre ellos en todas las proporciones.

Asfaltos Diluidos: El asfalto puede ser mezclado con un 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 igualesa asfaltos muy blandos) 

Dos reglas generales se aplican para solventes con asfaltos:Cuando mas "pesada" sea la fracción de solvente, mejor será la disolución.Cuando mas "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

Asfaltos diluidos

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,

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raramente se utilizan. Típicos fillers minerales: cal, cemento, polvo de tiza, cenizas de combustible pulverizada, talco, sílice, etc. El efecto general de la adicción defillers 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 puede ser triturados para ser reducidos a polvo, usualmente a una partícula de tamaño de 0.5 mm o menos.

Pavimento AsfalticoLos 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.El concreto asfáltico mezclado en vía, consiste en una o varias capas compactadas de una mezcla de agregados minerales, asfalto líquido, producido enla vía por medio de plantas viajeras, motoniveladoras, arados agrícolas o cualquier otro tipo capaz de mezclar agregados y asfalto sobre la superficie de la vía. Este tipo de concreto asfáltico se puede emplear como capa de rodamiento para tráfico liviano y mediano y como base de pavimentos flexibles para tráficos mediano y pesado. 

Construcción de paviemnto asfaltico

Mantos AsfalticosLos 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

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CONCLUSIONES

Es Asombrosa la diversidad de usos que posee el asfalto.

Es un material muy importante dentro de la construcción civil y debe ser considerado en todo momento.

Las principales características del asfalto son su durabilidad, su resistencia al deslizamiento, su flexibilidad, su maleabilidad, su trabajabilidad, su uso económico, su impermeabilidad, etc... característica, ésta última, que más se ha desarrollado en los últimos años convirtiendo a Venezuela en uno de los principales países exportadores y fabricantes de este tipo de productos. Los productos asfálticos para impermeabilización, desarrollados en nuestro país, han evolucionado vertiginosamente en los últimos 10 años, llegando a formar uniones entre el asfalto y otros materiales que optimizan la impermeabilidad, flexibilidad y durabilidad del producto.

En fin... un producto que ha existido entre nosotros desde que el mundo es mundo y que con el pasar de los años y el venir de las olas tecnológicas ha ido evolucionando a la par de las necesidades del hombre y de la construcción civil.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

http://www.acaceres.addr.com/student_access/Asphalt.pdf http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_civil/asfalto/default4.asp http://es.wikipedia.org/wiki/Asfalto http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n_asf%C3%A1ltico