EL ASFALTO El asfalto es un material negro y pegajoso que se extrae del petróleo crudo. Se usa para pavimentar, en la construcción de techos, para impermeabilizar y en algunos adhesivos. El asfalto a menudo se confunde con el alquitrán de hulla o la brea. El alquitrán de hulla proviene del carbón de piedra, no del petróleo. El asfalto es una sustancia sólida o semisólida. Se mezcla con solventes para volverlo más líquido y más fácil de trabajar. Algunos de los solventes que se usan para mezclar con el asfalto son nafta, tolueno y xileno. Estos solventes son sustancias peligrosas, inflamables, muy apestosas y que aumentan los peligros potenciales de los trabajos con asfalto. Existen muchos diferentes tipos y grados de asfalto que se usan actualmente. ¿Quién corre riesgos? Se estima que unos 350,000 trabajadores quedan expuestos a los vapores del asfalto cada año. Los trabajadores con mayores probabilidades de quedar expuestos a los vapores del asfalto son los que trabajan en la construcción de carreteras y techos, y los empleados de las plantas de mezcla de asfalto en caliente y los trabajadores de la construcción en general.
Peligros a la salud. Respirar los vapores del asfalto es la forma más común de quedar expuesto. Los efectos agudos (inmediatos) a la salud de los vapores del asfalto incluyen dolores de cabeza, erupciones de la piel, fatiga, irritación de los ojos y de la garganta y tos. La exposición a los vapores del asfalto (y a los solventes que contiene) a largo plazo (exposición crónica) puede ocasionar cáncer de los pulmones y del estómago. El contacto a largo plazo de la piel con el asfalto puede ocasionar cambios en la pigmentación de la piel, que empeora con la exposición a la luz solar. Para informarse sobre los peligros específicos asociados con el tipo de asfalto con el que usted trabaje, consulte las Hojas de Datos de Seguridad de Materiales que tiene su empleador. Muchos tipos de asfalto son inflamables. Esto puede tener como consecuencia incendios y explosiones. Las fuentes de ignición (por ejemplo, chispas, llamas, cigarrillos, etc.) deben mantenerse alejadas del área en que se está usando asfalto en caliente. El asfalto casi siempre se usa en caliente, por lo tanto las quemaduras son lesiones comunes. Tenga disponible un extinguidor de incendios, del tipo correcto, para usar en caso de incendio. No use un extinguidor de incendios a no ser que usted esté completamente entrenado en su uso.
Métodos de control
Sustitución – existen muchos diferentes tipos de asfalto. Algunos son más peligrosos que otros. De ser posible, substituya un tipo de asfalto menos peligroso en su proyecto de construcción. Aislamiento Aislamiento – aislar las operaciones con asfalto reducirá la exposición de los trabajadores. De ser posible, transfiera el asfalto automáticamente por medio de una bomba para minimizar la exposición. Contención – encierre las operaciones de mezclar y revolver. Revolver el asfalto en una olla abierta lo expone a vapores, solventes y posibles quemaduras. Antes de comenzar comenzar un trabajo, hable con su supervisor supervisor o empleador empleador sobre el equipo apropiado de protección personal necesario para el trabajo a ejecutar. Guantes – para la máxima protección, use guantes con aislamiento térmico. Ropa – vista camisas de manga larga y pantalones largos. Protección para los ojos – cuando trabaje con líquidos, use gafas con ventilación indirecta. Si los líquidos son corrosivos, altamente irritantes o tóxicos, use una careta junto con las gafas.
Prácticas seguras de trabajo
No coma, fume ni beba cuando maneje asfalto. Lávese bien las manos antes de comer, beber, fumar o usar los sanitarios. Si se siente enfermo mientras trabaja con asfalto, infórmeselo a su supervisor de inmediato.
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 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 de la 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.
TIPOS Entre la
variada
gama
de
tipos
de
asfalto,
podemos
nombrar
los
siguientes:
Asfaltos Oxidados o Soplados Estos son asfaltos que han sido sometidos a un proceso de deshidrogenación y posteriormente a un proceso de polimeración. Este asfalto es expuesto a una eleveda temperatura pasándole una corriente de aire con el objetivo de mejorar sus características y ser empleado en aplicaciones más especializadas. El proceso de oxidación en los asfaltos presenta las siguientes modificaciones físicas: Aumento del peso específico. Aumento de la viscosidad. Disminución de la suceptibilidad térmica . Asfaltos Sólidos o Duros Asfaltos con una penetración a temperatura ambiente menor que 10. Además de ser aglutinante e impermeabilizante, se caracteriza por su flexibilidad, durabilidad y alta resistencia a la acción de la mayoría de los ácidos, sales y alcoholes.
Fluxante o Aceite Fluxante Fracción de petróleo relativamente poco volátil empleada en ocasiones para ablandar el asfalto hasta la consistencia deseada; frecuentemente se emplea como producto básico para la fabricación de materiales asfálticos para revestimientos de cubiertas.
Asfaltos Fillerizados
Asfaltos en cuya composición hay materias minerales finamente molidas que pasan por el tamiz # 200.
Asfaltos Líquidos
Son materiales asfálticos de consistencia blanda o fluida, por ello no se incluyen en el ensayo de penetración, cuyo límite máximo es 300. También se los denomina asfaltos rebajados o cutbacks. Se componen por una fase asfáltica y un fluidificante volátil, que puede ser bencina, queroseno o aceite. Los fuidificantes se evaporan (proceso de curado), quedando el residuo asfáltico el cual envuelve y cohesiona las partículas del agregado. Dentro de los asfaltos líquidos encontramos los siguientes productos: Asfalto de curado rápido: Es aquel cuyo disolvente es del tipo de la nafta o gasolina, se obtienen los asfaltos rebajados de curado rápido y se designan con las letras RC (Rapid Curing ), seguidos por un número que indica el grado de viscosidadcinemática en centiestokes. Asfalto de curado medio: El disolvente de este asfalto es queroseno, y se designa con las letras MC(Medium Curing ), seguidos con un número que indica el grado de viscosidad cinemática medida en centiestokes. Asfalto de curado lento: El disolvente o fluidificante es aceite liviano, relativamente poco volátil, y se designa por las letras SC (Slow Curing ), seguidos con un número que indica el grado de viscosidad cinemática medida en centiestokes. Road oil: Es la fracción pesada del petróleo, usualmente uno de los grados de asfalto líquido de curado lento (SC,Slow Curing ). Asfaltos Emulsificados a.Emulsiones Asfálticas: Son parte de los asfaltos líquidos. Es un sistema heterogéneo de dos fases normalmente inmiscibles (no se mezclan), como son el asfalto y elagua, al que se le incorpora una pequeña cantidad de un agente activador de superficie, tensoactivo o emulsificante de base jabonosa o solución alcalina, que mantiene en dispersión el sistema, siendo la fase continua el agua y la discontinua los glóbulos del asfalto, en tamaño, entre uno a diez micrones. El asfalto es emulsificado en un molino coloidal con 40 - 50% por peso de agua que contiene entre 0.5 y 1.5% por peso de emulsificante. Permite la aplicación del asfalto donde no es posible calentar el material. Cuando la emulsión se pone en contacto con el agregado se produce un desequilibrio que la rompe, llevando a las partículas del asfalto a unirse a las superficie del agregado. El agua fluye o se evapora, separándose de las particulas pétreas recubiertas por el asfalto. Existen emulsificantes que permiten que esta rotura sea instantánea y otros que retardan éste fenómeno. De acuerdo con la velocidad de rotura, las emulsiones asfálticas pueden ser: (ver Emulsiones Bituminosas) De rompimiento rápido: RS (Rapid Setting ). Forman una capa relativamente dura y principalmente se usan para aplicaciones en spray sobre agregados y arenas de sello, así como penetración sobre piedra quebrada; que por ser de alta viscosidad sirve de impermeabilizante. De rompimiento medio. MS (Medium Setting ). De rompimiento lento. SS (Slow Seting ). Sirven especialmente para una máxima estabilidad de mezclado. Se las emplea para dar un buen acabado con agregados compactos y asegurar una buena mezcla estabilizada. El tipo de emulsión a utilizar depende de varios factores, tales como las condiciones climáticas durante la construcción, tipos de agregados , etc. Las emulsiones asfálticas deben tener una buena adherencia.
Esta cualidad la confiere el emulsificante, que puede darle polaridad negativa o positiva, tomando el nombre deaniónicas, las primeras, afines a los áridos de cargas positivas y catiónica, las segundas, afines a áridos de cargas negativas; como son las de origen cuarzoso o silíceo. En Costa Rica se producen las siguientes: catiónica rápida y lenta , aniónica rápida y lenta. b. Emulsión Asfáltica Inversa Emulsión asfáltica en la que la fase continua es asfalto de tipo líquido, y la fase discontinua está constituida por diminutos glóbulos de agua en porción relativamente pequeña. Este tipo de emulsión puede ser también aniónica o catiónica
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 lamina 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 deasfalto 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 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 Asfaltos Los 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 iguales a 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 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 puede ser triturados para ser reducidos a polvo, usualmente a una partícula de tamaño de 0.5 mm o menos.
Pavimento Asfaltico 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. El concreto asfáltico mezclado en vía, consiste en una o varias capas compactadas de una mezcla de agregados minerales, asfalto líquido, producido en la 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.
Mantos Asfalticos 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
