CEMENTO ASFÁLTICO. Propiedades químicas del asfalto  El asfalto tiene propiedades químicas únicas que lo hacen muy versátil como material de construcción.

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1 CEMENTO ASFÁLTICO

2 Propiedades químicas del asfalto  El asfalto tiene propiedades químicas únicas que lo hacen muy versátil como material de construcción de carreteras. Los técnicos de asfalto y los diseñadores de pavimentos han aprendido a identificar y caracterizar estas propiedades y a usarlas, dentro de la estructura del pavimento, en la forma más ventajosa posible.

3 Propiedades química  En la actualidad no hay una prueba normal para determinar la composición química de asfaltos que sea aceptada por vendedores, comparadores y usuarios del material.  Los ensayos existentes para analizar composición química requieren de equipos sofisticados y pericia técnica que no esta disponible en la mayoría de los laboratorios donde se hacen pruebas de asfaltos.  La relación entre la composición química del cemento asfáltico y su comportamiento en la estructura del pavimento es todavía incierta.  Básicamente, el asfalto esta compuesto por varios hidrocarburos (combinaciones moleculares de hidrógeno y carbono) y algunas trazas de azufre, oxígeno, nitrógeno y otros elementos. El asfalto, cuando es disuelto en un solvente como el heptano, puede separarse en dos partes principales: asfaltenos y maltenos.

4  Propiedades Físicas del asfalto  Las propiedades físicas del asfalto, de mayor importancia para el diseño, construcción, y mantenimiento de carreteras son: durabilidad, adhesión, susceptibilidad a la temperatura, envejecimiento y endurecimiento.

5 Durabilidad.  Es la medida de que tanto puede retener un asfalto sus características originales cuando es expuesto a procesos normales de degradación y envejecimiento. Es una propiedad juzgada principalmente a través del comportamiento del pavimento, y por consiguiente es difícil de definir solamente en términos de las propiedades del asfalto. Adhesión y cohesion.  Adhesion es la capacidad del asfalto para adherirse al agregado en la mezcla de pavimentación. Cohesión es la capacidad del asfalto de mantener firmemente, en su puesto, las partículas de agregado en el pavimento terminado.  El ensayo de ductilidad no mide directamente la adhesión o la cohesión; más bien, examina una propiedad del asfalto considerada por algunos como relacionada con la adhesión y la cohesión. En consecuencia, el ensayo es del tipo “califica – no califica”, y solo puede indicar si la muestra es, o no, lo suficiente dúctil para cumplir con los requisitos mínimos.

6 Susceptibilidad a la temperatura.  Los asfaltos son termoplásticos; esto es, se vuelven más duros (más viscosos) a medida que su temperatura disminuye, y más blandos (menos viscosos) a medida que su temperatura aumenta. Esta característica se conoce como susceptibilidad a la temperatura o tasa de variación de viscosidad con la temperatura, y es una de las propiedades más valiosas en un asfalto. La susceptibilidad a la temperatura varía entre asfaltos de petróleos de diferente origen, aún si los asfaltos tienen el mismo grado de consistencia.  Es muy importante conocer la susceptibilidad a la temperatura del asfalto que va a ser utilizado pues indica la temperatura adecuada a la cual se debe mezclar el asfalto con el agregado, y la temperatura a la cual se debe compactar la mezcla sobre la base de la carretera.

7  Endurecimiento y envejecimiento.  Los asfaltos tienden a endurecerse aumentando sus características de consistencia en la mezcla asfáltica Durante la construcción, y también en el pavimento terminado. Este endurecimiento es causado principalmente por el proceso de oxidación (el asfalto combinándose con el oxígeno), el cual ocurre más fácilmente a altas temperaturas (como las temperaturas de construcción) y en películas delgadas de asfalto (como la película que cubre las partículas de agregado).  En el proceso de elaboración de la mezcla el asfalto se encuentra a altas temperaturas y en películas delgadas mientras se encuentra en el tambor mezclador. Esto hace que la oxidación y el endurecimiento más severo ocurran en esta etapa de mezclado. El margen de viscosidad del material original (antes de la Prueba de Película Delgada en Horno rotatorio – RTFO) es mucho menor que el margen obtenido después del calentamiento.

8  Propiedades mecánicas del asfalto

9 La viscosidad de un asfalto es usualmente medida en un viscosímetro capilar en una manera similar a la que se miden los aceites lubricantes. Este método mide la viscosidad cinemática que se reporta en centistokes (cst). La dinámica o absoluta se mide en centipoises (cp.) y puede obtenerse de la cinemática multiplicándola por la densidad a esa temperatura determinada. La siguiente tabla muestra la viscosidad en centistokes de los grados standarts de asfaltos según su penetración o tambien en función de cierta viscosidad, conocer a que temperatura corresponde: Rango en penetración Viscosidad en cst 20.0005.0002.0001.00020010050 180/200 7085100110140155175 80/100 8095105120150170190 60/70 85100115125155175195 50/60 90105115125160175200 40/50 90110120130165180200 30/40 95110125135170185210 20/30 100120130145175195220 10/20 115130140155190205230 Rango en pen / P.A. 85/25 125145160170205225250 85/40 130145160170200220245 115/15 165185205215255--

10 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 y algunas figuras típicas son la siguientes: Temp. ºC 30 50 80 Resistencia (ohm/cm) 10 (14) 10(13) 10(12) Resistividad Conductividad electrica

11 Esta medida en Kv/mm, y depende de las condiciones del ensayo y el Angulo de los electrodos. Asfaltos duros tienen un resistencia dieléctrica mas alta que la de asfaltos menos viscosos; la resistencia dieléctrica decrece con el aumento de la temperatura Temp. ºC Rigidez Dielectrica (Kv/mm) 2020-30 5010 Resistencia dieléctrica

12 Constante dieléctrica: es alrededor 2.7ª 20 centígrados y llegando de 3.0 a 30 centígrados la perdida dialectrica aumenta con el incremento de la temperatura, pero decrece con la frecuencia como se muestran en la tabla siguiente Temperatura cTangente delta(50 ciclos/seg) Frecuencia(ciclos/s eg) Tangente delta (20c) 200.015500.015 500.01710(5)0.006 800.02910(6)0.003 1000.04510(7)0.001

13 CAPITULO II PENETRACION DE LOS MATERIALES BITUMINOSOS MTC E 304. OBJETIVO Este método describe el procedimiento que debe seguirse para determinar la penetración de los materiales bituminosos sólidos y semisólidos. EQUIPOS Y MATERIALES  Será aceptable cualquier aparato que permite al sostén de la aguja (vástago) moverse verticalmente sin fricción y que sea capaz de indicar la profundidad de penetración al 0,1 mm más cercanos.  Aguja de Penetración. Deberá estar hecha de acero inoxidable templado y totalmente endurecido, grado 440-C.  El diámetro de todas las agujas deberán ser de 1,00 a 1,02mm. PROCEDIMIENTO Examine el sujetador de la aguja y guía para establecer la ausencia de agua u otro material extraño. Si se espera que la penetración exceda 350 usar una aguja larga, de lo contrario una aguja corta. Limpie la aguja de penetración con tolueno u otro solvente conveniente, seque con una tela limpia e inserte la aguja de penetración en el Penetrómetro. Salvo que se especifique de otra manea colocar el peso de 50g haciendo la carga movible de 100 ± 0,1g.

14 FLOTACION PARA MATERIALES BITUMINOSOS (FLOAT TEST) MTC E 305. OBJETIVO Determinar la consistencia de los ligantes semi- líquidos. EQUIPOS Y MATERIALES  Flotador. Deberá estar confeccionado de aluminio o aleación de aluminio y estar de acuerdo con los siguientes requerimientos.  Calibración de la unión. La unión del flotador con el collar, con el collar lleno de agua con el fondo y con un peso total de 53,2 g  Termómetro. Un termómetro ASTM de Bajo punto de Ablandamiento graduado tanto en grados Celsius o Fahrenheit PROCEDIMIENTO Precauciones previas, Se debe tener cuidado de asegurarse que el collar encaje firmemente dentro del flotador y ver que no hay películas de agua entre el collar y el flotador durante el ensayo. Luego viértase la muestra dentro del collar en cualquier forma conveniente hasta ligeramente más que el nivel del borde.

15 DUCTILIDAD DE LOS MATERIALES BITUMINOSOS MTC E 306. OBJETIVO Método de ensayo para determinar la ductilidad de los materiales asfálticos, de consistencia sólida y semisólida. EQUIPOS Y MATERIALES  Molde El Molde debe ser hecho de bronce, los extremos.  Placa.- Para el Llenado de los moldes, se dispondrá de una placa de bronce plana, provista de un tornillo lateral de sujeción.  Baño de agua.- Un baño de agua que pueda mantener la temperatura de ensayo con una variación máxima de 0,1º C. PROCEDIMIENTO Ensamble el molde en la placa de bronce. Cubra completamente la superficie de la plancha y superficies interiores de los lados a y a’, Figura 1, del molde con una capa delgada de una mezcla de glicerina y dextrin, talco o caolín (arcilla de loza) para impedir que el material bajo la prueba se adhiera. La plancha en la que se pondrá el molde será absolutamente llana y nivelado para que la superficie del fondo del molde este en contacto.

16 Viscosidad Cinemática De Asfaltos( MTC – E310) OBJETIVO: Establecer los procedimientos para determinar la viscosidad cinemática, asfaltos líquidos, aceites para carreteras y residuos de destilaciones del asfalto líquido todos a los 60 ºC, y de cemento asfáltico a 135 ºC. : MATERIALES: Viscosímetro con capilares hechos con un tipo de vidrio borosilicato Termómetros Cronómetros Temporizadores eléctricos PROCEDIMIENTO: Mantener el baño a la temperatura de prueba dentro de ± 0,01 ºc Se introducen en la estufa, durante el mismo tiempo, dos vasos de 500 cm3 Seleccionar un viscosímetro limpio y seco Permitir que el viscosímetro cargado permanezca en el baño suficiente tiempo Medir con tolerancia de 0,1 s, el tiempo requerido para que el borde guía del menisco pase por la primera hasta la segunda marca

17 Punto De Fragilidad Fraass( MTC – E311) OBJETIVO: Describir el procedimiento para la determinación del punto de fragilidad (Fraass) de los materiales bituminosos. MATERIALES: Dispositivo de enfriamiento Termómetro Placa de calefacción y apoyo PROCEDIMIENTO: Se llena hasta la mitad de su altura el espacio anular entre los tubos E y G con alcohol o acetona Se observa y anota la temperatura a la cual aparece la primera fisura o la primera rotura a la flexión en la superficie del material Para la mejor apreciación del punto de fragilidad, es conveniente iluminar la muestra con una lámpara de 10 W

18 Punto De Inflamacion Mediante La Copa Abierta Tag( MTC – E312) OBJETIVO: Determinar el punto de inflamación de asfaltos líquidos que tengan punto de inflamación menores de 93,3 ºC mediante el aparato de copa abierta TAG. MATERIALES: Probador de Inflamación; copa abierta TAG Termómetros El equipo: copa abierta TAG deberá colocarse en una posición a nivel sobre una mesa sólida. PROCEDIMIENTO: Colocar la copa de vidrio en el baño metálico Llénese el recipiente metálico con agua fría Colocar el dispositivo metálico de nivelación sobre el borde de la copa y llenar ésta con el material que va a ser ensayado, Enciéndase la llama de ensayo Aplicar calor al baño de tal manera que la temperatura de la muestra se eleve a la velocidad de 1 ± 0,25 ºC por minuto.

19 DESTILACION DE ASFALTOS LIQUIDOS (MTC E 313) tiene por objeto determinar las proporciones de agua, residuo asfáltico y contenido de aceites en la emulsión asfáltica. Es un parámetro fundamental de calidad de la emulsión asfáltica en cuanto a los materiales que la constituyen.

20  FINALIDAD Y ALCANCE consiste en destilar una muestra de 200 ml en un matraz de 500 ml, a una velocidad determinada hasta la temperatura de 360° C (680° F), y midiendo los volúmenes de destilación obtenidos a las temperaturas que se especifiquen. El residuo que queda después de la destilación, y también los destilados, se puede caracterizar empleando Métodos apropiados. El ensayo de destilación se emplea para determinar las proporciones relativas de betún asfáltico y disolventes presentes en el asfalto fluidificado. Se emplea también para medir las cantidades de disolvente que destinan a diversas temperaturas, que indican las características de evaporación del disolvente.

21 ENSAYO DE LA MANCHA (OLIENSIS) DE MATERIALES ASFÁLTICOS (MTC E 314)  surgió en 1933 por Oliensis, solamente a productos asfálticos derivados del petróleo.  pretende determinar la homogeneidad o no de los Cementos Asfálticos.  Este método de ensayo se emplea para determinar el equivalente de heptano – xileno (la cantidad de xileno requerido para suprimir la mancha producida por dispersión en heptano normal), el cual indica si un asfalto ha sufrido descomposición térmica (cracking) ó ha sido alterado por sobrecalentamiento durante o posteriormente a su producción (proceso de refinamiento).

22  La prueba consiste en mezclar el Asfalto (RUV) con un disolvente y determinar la forma de una mancha de una gota de Asfalto disuelto en el mismo y depositada sobre un papel especial de filtro.La intención del ensayo es predecir que los Asfaltos que no habían sufrido craqueo eran completamente solubles en el disolvente, mientras que que los que si habían sufrido sobrecalentamientos Nó, apareciendo una mancha.  Mediante este ensayo se ha tratado de preservar la calidad de los asfaltos asegurando que no han sufrido sobrecalentamientos locales ni se ha producido material craqueado durante el almacenamiento.  La aparición de este tipo de material craqueado conduce a una pérdida de propiedades de adhesividad frente a los áridos y un mal comportamiento del ligante en la mezcla asfáltica para pavimentos.

23 PESO ESPECIFICO Y PESO UNITARIO DE MATERIALES BITUMINOSOS (MTC E318)  ASTM D 70: Standard Test Method for Density of Semi Solid Bituminous Materials (Pycnometer Method).  El peso específico es la relación en peso para volúmenes iguales de betún y agua refinados ambos a la temperatura de 25 °C, su determinación comprende una muestra de betún a la temperatura del medio ambiente, este ensayo desempeña además un rol interesante en lo que respecta a la clasificación, permitiendo establecer si se trata de betunes de petróleo o de yacimientos asfalticos lacustres. El peso específico del cemento asfaltico como subproducto de la destilación artificial del petróleo, rara vez excede de 1.04 gr/cm3.

24  Este conocimiento es útil para hacer la corrección de volumen, cuando este se mide a temperaturas elevadas. Todos los líquidos y la mayor parte de los sólidos sufren cambios de volumen cuando varía la temperatura. Se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían.

25 CLASIFICACION DE CEMENTO ASFALTICO

26 Material asfaltico ASFALTO REBAJADO. EMULSION ADFALTICA. CEMENTO ASFALTICO

27 cemento asfaltico CLASIFICACION SEGÚN SU GRADO DE VISCOSIDAD AC – 5 AC – 10 AC – 20 AC – 30 AC – 40

28 cemento asfaltico CLASIFICACION SEGÚN SU GRADO DE PENETRACION CEMENTO ASFALTICO 40/50 CEMENTO ASFALTICO 60/70 CEMENTO ASFALTICO 80/100 CEMENTO ASFALTICO 120/150 CEMENTO ASFALTICO 200/300

29 cemento asfaltico CLASIFICACION SEGÚN SU GRADO DE DESEMPEÑO GD (64 )– (80) T° MAXIMAS GD (-22) – (-44) T° MINIMAS GD (64)-(-22) DESEMPEÑO SATISFACTORIO

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31 PRODUCCIÓN DEL CEMENTO ASFÁLTICO EN EL PERÚ En el Perú se producen asfaltos en la refinería de Talara, Conchán (Petroperú) y en la Refinería de La Pampilla (privatizada), aunque también tenemos otras refinerías como la refinería de Iquitos y la Refinería de Pucallpa, en estas no se producen asfaltos. De estas refinerías la que tiene mayor variedad en la producción de asfaltos es la refinería Conchán, produciendo asfaltos para pavimentación y asfaltos de uso industrial. Los asfaltos que produce Petroperú, se hacen en base a especificaciones técnicas vigentes que permanentemente son actualizadas dando como resultado una calidad Innovada y Mejorada.

32 Asociación Americana de Carreteras Estatales y transportes Oficiales – Norma AASHTO M20n/ M81 Y AASHTO MP1 (SUPERPAVE). Sociedad Americana para Ensayos y Materiales Normas ASTM D946/D2028. Instituto Del Asfalto USA Instituto Fracés de Petróleo En este sentido, cuidadosos y estrictos controles de calidad demuestran que los asfaltos que produce Petroperú cumplen con los requerimientos de entidades mundiales tales como:

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34 CONCLUSIONES  1.-Los productos bituminosos son sustancias que se utilizan en la conformación de pavimentos, cumpliendo las funciones de aglomerantes, impermeabilizantes, de estabilización, proveer fijación y además incrementar la capacidad portante de los firmes.  2.-La utilización de los productos bituminosos es fundamental para la fabricación de pavimentos flexibles, los cuales proporcionan una superficie cómoda y duradera, además esta capa ayuda a reducir los esfuerzos trasmitidos por los vehículos.  3.- La utilización de emulsiones catiónicas como alternativa de las mezclas asfálticas brinda una solución viable, por su menor costo y porque son ventajosamente más amigables con el medio ambiente, puesto que durante el proceso de preparación y en su aplicación, la cantidad de emisiones, vapores y consumo de energía es menor en comparación con las mezclas asfálticas convencionales.

35 graciassssssss