La composición química y física de asfalto

Composición Química y Física. Antes que el intercambio de crudo, en el mercado, fuera algo corriente; las refinerías rara vez cambiaban sus fuentes de abastecimiento de crudo. Esto llevo a que las fuentes de asfalto tuvieran, también, propiedades consistentes. Al integrarse el cambio del abastecimiento de crudo de las refinerías se crearon más variaciones en las propiedades del asfalto, tanto físicas como químicas.

De estas variaciones, salió la necesidad de poderse evaluar el comportamiento del asfalto ante condiciones particulares y predecir su rendimiento en términos de conocidas formas de esfuerzo. Aún así, algunas propiedades físicas y químicas siguen siendo constantes en todos los tipos de asfaltos.

Propiedades físicas: El asfalto es un material aglomerante, resistente, muy adhesivo, altamente impermeable y duradero; capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo acción de calor o cargas permanentes. Componente natural de la mayor parte de los petróleos, en los que existe en disolución y que se obtiene como residuo de la destilación al vacío del crudo pesado. Es una sustancia plástica que da flexibilidad controlable a las mezclas de áridos con las que se le combina usualmente. Su color varía entre el café oscuro y el negro; de consistencia sólida, semisólida o líquida, dependiendo de la temperatura a la que se exponga o por la acción de disolventes de volatilidad variable o por emulsificación.

Composición química: Es de mucha utilidad un amplio conocimiento de la constitución y composición química de los afaltos, para el control de sus propiedades físicas y así obtener un mejor funcionamiento en la pavimentación. Al igual que el petróleo crudo, el asfalto, es una mezcla de numerosos hidrocarburos parafínicos, aromáticos y compuestos heterocíclicos que contienen azufre, nitrógeno y oxígeno; casi en su totalidad solubles en sulfuro de carbono.

La mayoría de los hidrocarburos livianos se eliminan durante el proceso de refinación, quedando los más pesados y de moléculas complejas. Al eliminar los hidrocarburos más ligeros de un crudo, los más pesados no pueden mantenerse en disolución y se van uniendo por absorción a las partículas coloidales ya existentes, aumentando su volumen dependiendo de la destilación que se les dé. Las moléculas más livianas constituyen el medio dispersante o fase continua.

Los hidrocarburos constituyentes del asfalto forman una solución coloidal en la que un grupo de moléculas de los hidrocarburos más pesados (asfáltenos) están rodeados por moléculas de hidrocarburos más ligeros (resinas), sin que exista una separación entre ellas, sino una transición, finalmente, ocupando el espacio restante los aceites. Un concepto más amplio sobre la constitución es que el asfalto consta de tres componentes mayoritarios. El primero se describe como una mezcla de asfáltenos que son moléculas complejas de alto peso molecular, insoluble en hidrocarburos parafínicos y soluble en compuestos aromáticos como el benceno.

El segundo componente descrito es una mezcla de resinas y el tercero aceite mineral. Estos tres constituyen un sistema coloidal como el explicado anteriormente. Los asfáltenos cargan con la responsabilidad de las características estructurales y de dureza de los asfaltos, las resinas le proporcionan sus propiedades aglutinantes y los aceites la consistencia adecuada para hacerlos trabajables. Los asfaltos contienen fracciones bituminosas insolubles en parafinas. Como ya se dijo, cerca del 90 al 95% del peso del asfalto esta compuesto por carbono e hidrógeno, o lo que se había denominado como hidrocarburos. (Fuente de la información: Anónimo. Costa Rica, Universidad Latina )

Material de Construcción: Asfalto

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.

Asfaltos Naturales

Los 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 islas

Trinidad 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.

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.

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.

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.

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

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