UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
INTRODUCCION El uso moderno de asfaltos para carreteras y construcción de calles comenzó a finales del siglo pasado, y creció rápidamente con el surgimiento de la industria automotriz. Desde entonces, la tecnología del asfalto ha dado grandes pasos. Hoy día, los equipos y los procedimientos usados para construir estructuras de pavimentos asfálticos son bastante sofisticados. na regla que no ha cambiado a trav!s de la larga historia del asfalto en la construcción es la siguiente" un pavimento es tan bueno como los materiales y calidad del proceso constructivo. El pavimento de concreto asfáltico es el pavimento de me#or calidad. Está compuesto de agregado bien gradado y cemento asfáltico, los cuales son calentados y mezclados en proporciones e$actas en una planta de mezclado en cali calien ente te.. Desp Despu! u!ss de que que las las partí partícu cula lass del del agre agrega gado do son son reve revest stid idas as uniformemente, la mezcla en caliente se lleva al lugar de la construcción, en donde el equipo de asfaltado la coloca sobre la base que ha sido previamente preparada. %ntes de que la mezcla se enfríe, las compactadoras proceden a compactarla para lograr la densidad especificada. % medida que se enfría, el asfalto se endurece y recupera las propiedades liga ligant nte es que hace acen de un mat materia eriall vial ial efic eficaz az.. &uand ando el asfa asfalt lto o es mecánicamente separado en partículas microscópicas y dispersadas en agua con un agente emulsivo, se convierte en emulsión asfáltica. 'as peque(ísimas gotas de asfalto se mantienen uniformemente dispersas en l a emulsión hasta el momento en que esta es utilizada. En el estado de emulsión, las mol!culas del agente emulsivo se orientan rodeando a las gotitas de asfalto. 'a naturaleza química del sistema emulsivo)asfalto)agua determina la características de la dispersión y la estabilidad de la suspensión. &uando se utilizan las emulsiones en obra, el agua se evapora hacia la atmósfera, quedando el agente emulsivo retenido en el asfalto. 'a industria de pavimentos asfálticos está presenciando muchos cambios. En a(os recientes, la tecnología de emulsiones asfálticas ha sido innovadora en la tarea de enfrentar los desafíos del creciente tráfico, los presupuestos cada vez más reducidos y de preocupaciones ambientales. na clara comprensión del *por qu! y cómo+ de emulsiones asfálticas es promesa de uso eficiente. El empleo adecuado de emulsiones asfálticas puede resultar en pavimentos de alta performance y en sistemas de mantenimiento económicos pero versátiles. Es finalidad de este estudio demostrar que las emulsiones asfálticas son una nueva alternativa eficaz para la construcción y rehabilitación de vías debido a las venta#as económicas, ambientales y de seguridad que estas presentan.
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ANTECEDENTES El asfalto es un componente natural de la mayor parte de los petróleos. 'a palabra asfalto, deriva del acadio, lengua hablada en %siria, en las orillas del igris superior, entre los a(os -// y 0// %.& en esta zona se encuentra en efecto la palabra *1phalto+ que significa *lo que hace caer+. 'uego la palabra fue adoptada por el griego, paso a latín y más adelante, al franc!s 2asphalte3, el espa(ol 2asfalto3 y al ingl!s 2asphalt3. En el sect sector or de la cons constr truc ucci ción ón,, la util utiliz izac ació ión n más más anti antigu gua a se remo remont nta a apro$imadamente al a(o 45// %.& e$cavaciones efectuadas en ell%smer, a 6/7m al noroeste de 8agdad, permitieron constatar que los 1umerios habían utilizado como mastic de asfalto para la construcción, dicho mastic, compuesto por 8et9n, finos materiales y pa#a, se utilizaba en la pega de ladrillos, en la realización de pavimentos interiores y como revestimiento impermeable. El bet9n natural fue descubierto a mediados del siglo :;<, en la isla de rinidad, por &ristóbal &olon, un siglo más tarde, 1ir =alter >aleigh quedo asombrado ante este lago de bet9n y tomo posesión de !l para la &orona 8ritánica, mientras tanto, en -?@5, el griego Eirini DA Eyrinis hizo otro descubrimiento " el yacimiento de asfalto de ;al de ravers en suiza y luego el yacimiento de 1eyssel en el ;alle de >ódano, a partir de estos yacimientos se elaboró el *mastic de asfalto+, aplicado a revestimiento de caminos y senderos. El asfalto es uno de los componentes ingenieriles más arcaico utilizado desde los inicios del hombre para la construcción. E$cavaciones arqueológicas muestran el e$tenso uso que se dio al asfalto en los valles de Besopotamia y del
OBJETIVOS DISEÑ ISEÑO O MO MODER DERNO DE PA PAVIMEN IMENT TOS
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OBJETIVO GENERAL: &onocer las propiedades propiedades del cemento asfaltico asfaltico y sus utilidades utilidades en el dise(o y construcción de pavimentos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS: Identificar las r!iedades de "e#clas Asf$lticas Caliente% C!n!cer las caracter&sticas del ce'ent! asfaltic! "ARCO TEORICO
CE"ENTO ASF(LTICOS El cemento asfáltico es un ligante denso que se emplea en la preparación de mezclas asfálticas en caliente, elaborados con los residuos de la destilación fraccionada del petróleo crudo y aceites aromáticos 1e designa seleccionando una una grad gradua uaci ción ón de pene penetr trac ació ión n de dure dureza za adec adecua uada da,, para para cada cada tipo tipo de construcción, condiciones climatológicas, climatológicas, y clase y naturaleza del tráfico que ha de soportar el pavimento. 'os cementos asfálticos de petróleo se refinan por destilación al vapor de los residu residuos os más pesado pesadoss del proces proceso o de fracc fraccion ionami amient ento, o, conti continuá nuándo ndose se la destilación hasta que se obtiene la penetración deseada El verdadero grado de penetración se controla por la cantidad de aceites flu$antes que se mantienen al final del proceso 1e usa vapor en el refinado, para que los volátiles pesados pued puedan an ser ser sepa separa rado doss sin sin aume aument ntar ar dema demasi siad ado o la temp temper erat atur ura, a, ya que que temperaturas e$cesivamente altas reducen la ductilidad, reba#an la penetración y prod produc ucen en el desd desdob obla lami mien ento to 2cra 2crai ing ng33 lo que que da un prod produc ucto to meno menoss homog!neo. 'os cementos asfálticos necesitan calentarse para adquirir la fluidez que les haga traba#ables, al contrario de la mayor parte de otros materiales asfálticos, DISEÑ ISEÑO O MO MODER DERNO DE PA PAVIMEN IMENT TOS
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cuya docilidad depende de los materias volátiles o agentes flu$antes &omo los agentes flu$antes 9nicamente sirven para dar docilidad al material asfáltico hasta que los agregados y el ligante est!n mezclados y colocados en el camino, no dan un servicio permanente.
Pr!d)cci*n del Ce'ent! Asf$ltic! 1e producen cementos asfálticos, disolvi!ndolos en destilados volátilesG esos productos se llaman asfaltos reba#ados y cuando contienen solventes como la gaso gasolilina na dan dan luga lugarr a asfa asfaltltos os líqu líquid idos os de cura curado do rápi rápido do y aque aquello lloss que que contienen erosene como solvente darán asfaltos de curado medio. El &ement &emento o %sfáltic sfáltico o como como un materi material al aglome aglomeran rante te sólido sólido o semisó semisólid lido o de color negro o pardo oscuro, que se ablanda gradualmente al calentarse y cuyos constituyentes predominantes son hidrocarburos pesados. El cemento asfáltico ha sido utilizado con !$ito en la pavimentación de vías debi debido do prin princi cipa palm lmen ente te a que que es un mate materi rial al alta altame ment nte e ceme cement ntan ante te,, termoplástico, repelente del agua y es resistente al ataque de la mayoría de los ácid ácidos os,, álca álcaliliss y sale sales, s, que que pose posee e alta alta elas elastic ticid idad ad a alta altass temp temper erat atur uras as,, suficiente ductilidad a ba#as temperaturas, ba#a susceptibilidad al cambio de temperatura, buena adhesión y cohesión y ba#o contenido de parafina 2alta resistencia al enve#ecimiento3.
Venta+as Venta+as del ce'ent! asfaltic!
roporci rciona
una
buena
unión
y
cohesión
entre
agreg regados,
incr increm emen enta tand ndo o por por ello ello la resi resist sten enci cia a con con la adic adició ión n de espe espeso sore ress relativamente peque(os.
>esiste la acción mecánica de disgregación producida por las cargas aplicadas, gracias a la fle$ibilidad dada a la estructura.
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TIPOS DE ASFALTOS UTILI,ADOS - SU APLICACI.N PARA "E,CLAS ASF(LTICAS CALIENTE% Dependiendo del proyecto, seg9n la zona de aplicación de la mezcla, los cementos asfálticos que normalmente se emplean son del tipo &.%. 0/)6/, &.%. 6/)-//, &.%. elastom!rico del tipo 8itucret 0/)6/. 'os cementos asfálticos 2&.%.3 0/)6/ y &.%. 6/)-// se ocupan preferentemente en las capas inferioresG en la capa de rodado además de !stos, se usan tambi!n asfaltos modificados con y sin elastómeros, del tipo 8itucret 0/)6/ o Bobil Bultigrado. 'a penetración más adecuada que debe poseer el cemento asfáltico, depende de varios factores" •
ipo de aplicación.
•
&aracterísticas y graduación del agregado p!treo.
•
&ondiciones climáticas.
'as viscosidades más altas, que se obtienen a menores temperaturas, para los distintos distintos tipos de cemento cemento asfáltico, deben relacionarse de modo de asegurar un cubrimiento adecuado del agregado p!treo y la traba#abilidad apropiada para mezclar, esparcir y compactar la mezcla. 'a ba band nda a de vi visc scos osid idad ades es pa para ra la de dete term rmin inac ació ión n de te temp mper erat atur uras as de calentamiento de los cementos asfálticos, para un correcto cubrimiento del agregado durante el proceso de mezclado, varía entre -.0I5./. ara el &.%. 0/)6/ esta temperatura varía entre -C y -CCJ&G en los asfaltos modificados 8itucret 0/)6/ y Bobil Bultigrado % esta temperatura es superior a la mencionada en alrededor de -/J& a -CJ&. 'a tem temper peratu atura ra de co compa mpacta ctació ción n rec recome omenda ndable ble,, obt obteni enida da de la rel relaci ación ón viscos vis cosida idadIt dItemp empera eratur tura, a, es aqu aquell ella a en que el cem cement ento o asf asfált áltico ico tie tiene ne una viscosidad entre 5.6I4.5 ps.
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"e#clas asf$lticas en caliente Es el producto resultante de la mezcla en caliente y en una planta adecuada, de uno o más agregados p!treos y cemento asfáltico tradicional o modificado, el cual se esparce y compacta en caliente.
Ti!s de "e#clas Asf$lticas en Caliente 'as mezclas en caliente pueden ser utilizadas como capas nivelantes, bases o rodado. Dependiendo de la granulometría del agregado empleado, pueden ser mezclas de graduación densa o graduación abierta. 'os distintos tipos de mezcla que conforman un pavimento, las que pueden ir por separado o en combinación, son las siguientes"
Caa de R!dad!: Es la capa capa e$pu e$pues esta ta al trán tránsi sito to vehi vehicu cula larr, comp compue uest sta a de agre agrega gado doss seleccionados y cementos asfálticos tradicionales o modificados, dise(ada para resistir el desgaste y conservar las propiedades antideslizantes con estándares mínimos de seguridad y confort para el usuario. Dentro de esta categoría podemos distinguir"
"e#clas densas: 1e utilizan áridos de granulometría continua, partiendo desde un tama(o má$imo hasta el filler, de manera de tener un buen control del contenido de huecos, logrando de esta forma una alta estabilidad.
"e#clas drenantes: 1e utilizan áridos de granulometría discontinua con ba#o contenido de finos, obteni!ndose una mezcla con un alto porcenta#e de huecos, lo que facilita el drena#e del agua, me#ora la resistencia al deslizamiento y reduce el ruido.
"e#clas S"A: 1e utilizan áridos de granulometría discontinua con un ba#o contenido de las fracciones intermedias y alto contenido de fracciones gruesas, obteni!ndose una mezcla con un adecuado porcenta#e de huecos y buena DISEÑ ISEÑO O MO MODER DERNO DE PA PAVIMEN IMENT TOS
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trabazón mecánica entre las piedras, lo que permite un mayor contenido de asfalto de alta viscosidad o modificado, que las mezclas densas. Kormalmente se incorporan fibras para estabilizar la mezcla. Este tipo de carpeta posee una alta estabilidad, resistencia a la fatiga y enve#ecimiento, buen drena#e lateral del agua, resistencia a los deslizamientos y reducción del ruido. &om9nm nmen ente te se cono conoce ce con el nomb nombre re de L8in L8inde derA rA y Caa Inter'edia Inter'edia:: &om9 se ubica entre la base asfáltica y la capa de rodado. Estamezcla act9a como capa estructural y se fabrica con áridos de mayor tama(o que los usados en la capa capa de roda rodado do,, pudi pudien endo do ser ser !sto !stoss de gran granul ulom omet etrí ría a abie abiert rta a o cerrada, dependiendo del dise(o del pavimento.
Base Asf$ltica: 1e ubica inmediatamente sobre la base granularimprimada, pudiendo ir sobre ella la capa intermedia o la capa de rodado, dependiendo del dise(o
del pavimento,
actuando
como
capa
de
soporte.
1e
fabrica genera generalme lmente nte con áridos áridos de granul granulome ometrí tría a abiert abierta a y de graduación gruesa.
Estad! Li/)id! del Ce'ent! Asfaltic! El cem cement ento o as asfál fáltic tico o pu puede ede ser lle llevad vado o tem tempor poralm alment ente e a con condic dición ión flu fluida ida 2líquido3 durante las operaciones de construcción, de tres maneras"
Derriti0nd!l!: Despu!s de las operaciones de construcción, el cemento asfáltico líquido y caliente se enfría y retorna de su condición fluida, a su condición normal semisólida.
Dil)10nd!l! en s!l2entes de etr*le! selecci!nad!s: Este proceso se llama recomposición 2cutting bac3. El asfalto obtenido se denomina asfalto diluido 2cuttbac asphalt3.
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E')lsific$nd!l! c!n a3)a: &omo el asfalto y el agua ordinariamente no se mezclan, puede hacerse que lleguen a esta condición mediante la agitación del asfalto con el agua en un molino coloidal y la adición de una peque(a cantidad de agente emulsificante o emulsivo. El producto resultante, denominado Emulsión %sfáltica, es fluido y está listo para las operac ope racion iones es de con constr strucc ucción ión.. Du Duran rante te la co const nstruc rucció ción, n, el agu agua a y el asfalto se separan. 'as partículas de asfalto se unen por coalescencia y coagulación en una película continua, que cementa las partículas del agregado cuando el agua se evapora. &uando el agua y el asfalto se separan se dice que la emulsión rompe o se ha curado.
CARACTER4STICAS DEL ASFALTO El asfalto es un líquido viscoso constituido esencialmente por hidrocarburos o sus derivados, a continuación nombramos algunas de sus características"
C!nsistencia 1e refiere a la dureza del material, la cual depende de la temperatura. % altas temperaturas se considera el concepto de viscosidad para definirlas 2mayor temperaturas, menor viscosidad3.
D)ra5ilidad &apacidad para mantener sus propiedades con el paso del tiempo y la acción de agentes enve#ecedores.
Visc!sidad Es una propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flu#o cuando se le aplica una fuerza. 'os fluidos de alta viscosidad presentan mayor resistencia a fluir en comparación de un fluido con ba#a viscosidad que fluye con facilidad. Es importante mencionar que la viscosidad es inversamente proporcional a la temperaturaG a mayor temperatura, menor viscosidad. 'a viscosidad de un asfalto es usualmente medida en un viscosímetro capilar en una manera similar a la que se miden los aceites lubricantes. DISEÑ ISEÑO O MO MODER DERNO DE PA PAVIMEN IMENT TOS
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Elasticidad
Es una propiedad que tienen los materiales para recuperar su forma al finalizar o disminuir la carga que los modifica.
Resistencia al c!rte: Es la capacidad de resistencia a altas temperaturas, la cual se determina con un *reómetro de corte dinámico+, que es el aparato que imprime una fuerza cortante cosenoidal con la que se miden dichas resistencias.
Ce'ent!s Asf$ltic!s 'os ce cemen mentos tos asf asfált áltico icoss se uti utiliz lizan an pri princi ncipal palmen mente te en apl aplica icacio ciones nes via viales les.. 1on sólid sólidos os a temperatura temperatura ambiente ambiente y se clasifican clasifican por su consistenc consistencia ia de acuerdo acue rdo al grado de penetrac penetración ión o por su viscosidad. viscosidad. En el er9 se utiliza la clasificación por penetración a 5CJ&. 1on recomendados para la construcción de carreteras, autopistas, caminos y demá de máss ví vías as y fo form rman an pa part rte e de la ca capa pa es estru truct ctur ural al de un una a ví vía, a, br brin inda dand ndo o propiedades de impermeabilidad, fle$ibilidad y durabilidad a9n en presencia de los diferentes agentes la e$ternos tales como el clima, la atura, la temperatura ambiental y condiciones severas de tráfico.
CE"ENTO ASFALTICO SEG6N VISCOSIDAD 7%8 DEFINI DEFINICI. CI.N N - CARAC CARACTE TER4ST R4STICA ICAS S GENERA GENERALES LES 'os &ementos &ementos %sfálticos se presentan como una masa negra y brillante, cuya consistencia varía con la temperatura. 1e clasifica seg9n su ;iscosidad %bsoluta medida a 0/J& y e$presada en poise. rovienen de la fracción pesada de la destilación del petróleo crudo. Es tambi!n elemento base para la fabricación de asfaltos cortados y emulsiones.
9%8 PROPIEDADES El &emento %sfáltico es un ligante fle$ible, impermeable y duradero. Bediante la aplicación de calor disminuye su viscosidad, permitiendo mezc mezcla lars rse e con con agre agrega gado doss p!tr p!treo eos, s, obte obteni ni!n !ndo dose se así así una una mezc mezcla la cuya cuyass e$celentes características han permitido un alto desarrollo tecnológico de su utilización en la ingeniería vial.
%8 APLICACIO PLICACIONES NES Es un liga igante y)o aglomerante de e$celentes características, de aplicación en caliente con agregados p!treos. Esta mezcla DISEÑ ISEÑO O MO MODER DERNO DE PA PAVIMEN IMENT TOS
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se utiliza normalmente en pavimentos de alta calidad. 1e puede utilizar además como relleno de #unturas de dilatación o grietas de pavimentos de hormigón, o como sello de grietas en pavimentos de asfalto.
;%8 RENDI"IENTOS < En el caso de mezclas para pavimentos normalmente se usa &emento %sfáltico de ;iscosidad &%I5. El rendimiento varía entre M a 0M del del peso peso seco seco del del agre agrega gado do depe depend ndie iend ndo o prin princi cipa palm lmen ente te del del tipo tipo de superficie, volumen de tránsito, tipo de proyecto y material granular que se utiliza. N ara relleno de #untas de dilatación y grietas en pavimentos de hormigón o como sello de grietas en pavimentos asfálticos, se recomienda ver ficha t!cnica de 'atifle$. =%8 ENVASES 8ásicamente ENVASES 8ásicamente se suministra a granel en camiones estanques. estanques. >%8 ESPECIFICACIONES % ESPECIFICACIONES % continuación se muestran especificaciones de &ementos %sfálticos seg9n seg9n ;iscosidad. ;iscosidad.
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Asfalt! CA 9; Ce'ent! Asf$ltic! ara C!nstr)cci*n de Pa2i'ent!s Asf$ltic!s Baterial termoplástico de color negro elaborado a partir de la refinación de crudos de petról petróleo eo,, consti constitui tuido do por por una una mezcla mezcla de hidroc hidrocarb arburo uros, s, elastó elastómer meros os y aditiv aditivos os especialmente para el uso en construcción de pavimentos asfálticos. roducto no contaminante, altamente viscoso, aglomerante e impermeabilizante impermeabilizante con características de alta fle$ibilidad, durabilidad y adherencia. Empleo principalmente en confección de mezclas asfálticas en caliente, para capas de base, intermedia 2binder3 o rodado. so pref prefer eren ente te zona zonass cáli cálida das. s. res resen enta taci ción ón"" ran ranel el para para alma almace cena na#e #e esta estanq nque uess calefaccionados, ambores 5// 7g, 'ata C l.
C%A% Elast!'eric! Asfalt! Elast!'0ric! ara C!nstr)cci*n de Pa2i'ent!s Asf$ltic!s Baterial termoplástico de color negro elaborado a partir de la refinación de crudos de petról petróleo eo,, consti constitui tuido do por por una una mezcla mezcla de hidroc hidrocarb arburo uros, s, elastó elastómer meros os y aditiv aditivos os especialmente para el uso en construcción de pavimentos asfálticos. roducto no contaminante, altamente viscoso, aglomerante e impermeabilizante impermeabilizante con características de alta fle$ibilidad, durabilidad y adherencia. Bezcla de ba#a susceptibilidad t!rmica, con e$celente comportamiento a ba#as y altas temperaturas. % temperaturas elevadas de servicio resiste deformaciones permanentes y ahuellamiento. ahuellamiento. % ba#as temperaturas mantiene sus características elásticas, resistiendo muy bien agrietamiento t!rmico. &umple con las e$igencias 6.4/-.0 del Banual de &arreteras de &hile Dirección de ;ialidad.3
CONCLUSIONES: 1e concluye que los cementos asfalticos es el componente principal par la composición de un asfalto en caliente y para las emulsiones asfálticas, y por sus propiedades y cualidades hace que la mescla sea consistente, •
viscosa y traba#able y muy resistente en el tiempo. 1e empezó este estudio afirmando que el pavimento de mezcla asfáltica en caliente es el pavimento de me#or calidad, tal como lo sugiere la práctica com9n. 1in embargo, a trav!s de los ensayos realizados y con los resultados obtenidos hemos podido comprobar ob#etivamente, en cada una de las propiedades Barshall, que las mezclas con emulsiones
•
tibias alcanzan valores tan óptimos como las mezclas en caliente. 'as mezclas con emulsiones asfálticas tibias resultan económicas a ba#os vol9menes de producción. DIS DISEÑO EÑO MODE MODER RNO DE DE PA PAVIME VIMENT NTOS OS
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RECO"ENDACIONES •
1e recomi recomiend enda a seguir seguir estric estrictam tament ente e proced procedimi imient entos os adecua adecuados dos de D<1EOP,
>PD&&
&PK>P'
DE
&%'
R
&PK1>&&
Ko es posible traba#ar una pavimentación en presencia de lluvias, cuando se tenga amenazas de lluvias se deberá suspender el traba#o.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS • •
Especificaciones t!cnicas de asfalto BE>>< BE>><, Srederic Srederic 1.. 1.. %br brilil de -??6 ?6.. *MANUAL MANUAL
DEL INGENI INGENIERO ERO
CIVIL+.
• •
BcraTIHill. asfaltoenobracivil.blogspot.com)5/-5)/@)ce'ent!Iasfaltic!.htm TTT.repsol.com TTT.repsol.com U
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