dsd

1. LIGANTES BITUMINOSOS

2. Es un material bituminoso negro-café que se
usa para ligar el agregado formando una
masa sólida y cohesiva de concreto.
Propiedades deseables
 Alta elasticidad a elevadas temperaturas
 Suficiente ductilidad a bajas temperaturas
 Baja susceptibilidad al cambio de temperatura
 Bajo contenido de parafina
 Buena adhesión y cohesión
 Resistencia al envejecimiento
Cemento Asfáltico

3.  Son materiales que contiene betún, un
hidrocarburo soluble en bisulfuro de carbono.
 Son sustancias de color negro, sólidas o
viscosas, termoplásticas, con buena
adherencia con los agregados pétreos
 A temperatura ambiente son sólidos o
semisólidos
 Existen dos tipo de ligantes bituminosos:
 Alquitranes (brea)
 Asfalto
Ligantes Bituminosos

4.  El uso del betumen como un material de ingeniería
data de la antigüedad
 Se los obtenía de afloramiento de rocas asfálticas y
pozos de alquitrán
Usos hoy en día
• Concretos asfálticos
• Membranas impermeabilizantes para techos
• Plásticos
• Selladores de fisuras o grietas
• Inhibidores de corrosión
• Imprimadores de superficies
• Pegamentos bituminosos y adhesivos
• Productos prefabricados (láminas y placas)

5. ALQUITRANES
• Producto hidrocarbonado semisólido o líquido,
resultante de la destilación de la hulla. Su
contenido de betún es menor que el de los
asfaltos.
• Resultan de la destilación del carbón de hulla
• Presenta buena adhesividad con los agregados
y resiste el ataque de los derivados del
petróleo, pero presenta alta susceptibilidad
térmica y envejecimiento rápido.
• En la actualidad su uso vial es prácticamente
nulo

6. ASFALTOS
• Material aglomerante de color marrón oscuro a
negro, de consistencia variable. Su contenido
de betún es elevado
• Pueden ser naturales u obtenidos por
refinación de petróleo (manufacturados). Para
estos últimos, es la fracción más pesada y la
que tiene el punto de ebullición más elevado.
• Nos interesa para el uso vial por su
característica fundamental de ablandarse por
efecto del calor y sus propiedades adherentes

7. • Se encuentran en la naturaleza formando lagos,
mezclados con arena o arcilla, y a veces
impregnando rocas
• Son poco abundantes y su extracción no
presenta gran interés
• El origen de estos betunes está en los petróleos
que han subido a la superficie a través
de fisuras y se han depositado allí; con el tiempo
los materiales más ligeros se evaporaron,
quedando los componentes de mayor viscosidad
Asfaltos naturales

8. Asfaltos en estado natural

9.  El crudo que llega a la refinería se calienta en
un horno a temperaturas superiores a los
370°C
 Se transporta a la torre de destilación
(corazón de la refinería)
 En la torre se fragmenta el crudo en
diferentes componentes.
 Gases ligeros (butano, propano)
 Naftas
 Kerosene
 Gas oíl
 Lubricantes, parafinas, ceras y asfaltos
Asfaltos artificiales

11. Asfaltos Derivados de Petróleo
• El asfalto de petróleo tiene las mismas características
de durabilidad que el natural, con la ventaja de ser
refinado hasta una condición uniforme, libre de
materias orgánicas y minerales extraños.
• Los asfaltos mas utilizados en el mundo hoy en día,
son los derivados de petróleo (mas del 90 % de la
producción total de asfaltos).
• Los petróleos se clasifican en:
 Petróleos crudos de base asfáltica
 Petróleos crudos de base parafínica
 Petróleos crudos de base mixta (contiene parafina y
asfalto).

12. • El asfalto procedente de ciertos crudos ricos en
parafina no es apto para fines viales (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.

13.  80% – 85% Carbono
 10% Hidrógeno
 2% - 8% Oxígeno
 1% - 7% Sulfuros
 Pequeños porcentajes de Nitrógeno y otros
metales
Composición química del Asfalto

14.  El asfalto es una solución coloidal, donde sus
componentes llamados asfaltenos (fase
discontinua) están rodeados por aromáticas
(resinas) en forma de capas, dispersos un
medio de aceites saturados (fase continua)
 Los asfaltenos son los que le confieren las
propiedades más importantes a los betunes
(desde el punto de vista del interés vial)
Modelo de estructura química del Asfalto
Modelo MICELAR

16. TIPO SOL
 Las micelas asfálticas son pequeñas y bien
protegidas contra la tendencia a su asociación y
se mueven libremente en su medio de dispersión
 Provienen de crudo de base asfáltica
 Poseen elevada ductilidad y gran susceptibilidad
térmica
Tipos de sistemas coloidales

17. TIPO GEL
 De mayor voluminosidad, con tendencia a
atraerse entre si, lo que genera puntos de
contacto, produciendo una gelificación que da
origen a una estructura interna rígida.
 Provienen de crudo de base parafínica
 Un ejemplo de estos lo constituyen los asfaltos
soplados
 Poseen baja ductilidad y escasa susceptibilidad
térmica.

18. TIPO SOL – GEL
 Tienen una estructura intermedia entre sol y gel,
contiene parafina y asfalto
 Provienen de crudo de base mixta
 Los tipos Gel y Sol-Gel son utilizados como
impermeabilización de techos, cañerías, etc.
 Resisten deslizamiento a altas temperaturas y
poseen menos fragilidad a bajas temperaturas

19. Propiedades del Asfalto
Las propiedades más destacables de los asfaltos,
desde el punto de vista de la técnica de construcción
de caminos, son los siguientes:
A. Adherencia
Facilidad que presenta el betún para adherirse a la
superficie (seca) de una partícula mineral. Principal
causa de las aplicaciones asfálticas viales
Esta característica es muy importante en mezclas
asfálticas, donde betún y áridos deben formar un
conjunto homogéneo y continuo.
Para mejorarla puede recurrirse al uso de activantes
(mejoradores de adherencia)

20. Los Factores que intervienen en esta propiedad
dependen de ambos componentes:
• Asfalto.
Tensión superficial
Viscosidad
Composición química
• Agregado
Textura superficial
Composición química

21. B. Viscosidad
Resistencia que ofrecen las partículas a separarse,
debido a los rozamientos internos que ocurren en el
seno del fluido.
En el caso de los betunes, varía con la temperatura, lo
que da una idea de la susceptibilidad térmica.
C. Susceptibilidad Térmica
Propensión que presenta el betún a variar ciertas
propiedades reológicas con la temperatura
(especialmente la viscosidad).
Esta propiedad permite manejar (trabajabilidad) las
mezclas asfálticas con facilidad (mezclado y
compactación) para luego presentar una mayor
estabilidad a temperatura ambiente.

22. D. Plasticidad
Define el comportamiento mecánico del betún, ante
diferentes estados físicos y temporales de carga.
Un betún poco plástico no soportará deformaciones
excesivas sin que se produzcan fisuras o
desprendimientos.
E. Envejecimiento
Fenómeno de degradación y transformación química de los
componentes del betún, que hacen que el betún pierda sus
propiedades reológicas y adhesivas. Se deben
básicamente a:
Pérdida de volátiles
Formación de sulfóxidos (S=O) y oxidación (C=O)
Acción de la radiación solar (rayos ultravioleta)
Acción de microorganismos
Acción del agua y la presencia de humedad,

23. Clasificación de los Asfaltos
Los betunes obtenidos en refinerías suelen llamarse betunes
de penetración, por ser la penetración (medida en décimas de
mm), bajo condiciones especificas de carga, tiempo y
temperatura, el parámetro usado para clasificarlos.
De acuerdo a los valores de Penetración, según la Norma
IRAM 6604, se definen:
P mín / P máx:
Penetración mínima y
máxima respectivamente,
permitida para un
determinado Tipo de Betún
(Cemento Asfáltico)
TIPO P mín - P máx
Tipo I 40 - 50
Tipo II 50 - 60
Tipo III 70 - 100
Tipo IV 150 - 200
Tipo V 200 - 300

24. En función de su penetración, los cementos asfálticos
se clasifican en 2 grandes grupos:
 Blandos
• Presentan altos valores de penetración, lo que los hace
poco apropiados para zonas cálidas (pierden consistencia a
temperaturas relativamente altas)
• Por el contrario, son apropiados para zonas frías, al no
volverse rígidos y quebradizos
• Corresponden a esta clasificación los del Tipo IV, Tipo V
 Duros
• Al contrario de los anteriores, son más consistentes (rígidos
y viscosos) a altas temperaturas, los que los hace
apropiados para zonas cálidas (no sufren deformaciones a
temperatura ambiente elevadas)
• Corresponden a esta clasificación los del Tipo I, Tipo II y
Tipo III

25. Debido a la tendencia mundial de clasificar a los
Cementos Asfálticos según su grado de viscosidad, se
puso en vigencia (2002) la Norma IRAM 6835 (a 60ºC).
CLASE CA - 5 CA - 10 CA - 20 CA - 30 CA - 40
Ambito de
Viscosidad
(0,1 Pa.s)
400 - 800 800 - 1600 1600 - 2400 2400 - 3600 3600 - 4800
1 poise (1 P): Unidad de medida de la Viscosidad (Poiseuille)
1 poise (P) ≡ 1g·(s·cm)−1 ≡ 1 dina·s·cm−2 ≡ 0,1 Pa·s
V. Norma IRAM 6837. Medición de la viscosidad
aparente del asfalto en un ámbito de temperatura entre
38 ºC y 200 ºC, empleando un viscosímetro rotacional
con cámara termostatizada, de tipo Brookfield
Thermosel o características similares

26. • Peso especifico a 25°C
• Punto de inflamación
• Ductilidad
• Penetración con aguja
• Punto de ablandamiento con anillo y esfera
• Índice de penetración
Cementos Asfálticos – Ensayos

27. • El objetivo es determinar la temperatura mínima a la que
el asfalto produce flamas instantáneas al estar en
contacto con fuego directo, así como aquella en que se
inicia su combustión.
• En otras palabras, implica determinar la temperatura
máxima a la cual puede ser calentado con seguridad un
asfalto, sin que se produzca la inflamación instantánea
de los vapores liberados por el mismo (riesgo de
incendio).
• Vaso abierto Cleeveland: que consiste en llenar un vaso
de bronce con un determinado volumen de asfalto, y
calentarlo con un aumento de temperatura normalizado.
Se pasa una pequeña llama sobre la superficie del
asfalto a intervalos de tiempo estipulados.
Ensayo de Punto de Inflamación

29. • Los asfaltos dúctiles tienen normalmente mejores
propiedades aglomerantes. Sin embargo, asfaltos con
una ductilidad muy elevada son usualmente
susceptibles a los cambios de temperatura
• Esta propiedad se determina mediante el estiramiento
máximo que puede experimentar una muestra
moldeada del betún en ensayo, la que va
estrechándose a una velocidad determinada, hasta el
momento en que se produce el corte en condiciones
especificas, a 25°C.
• La longitud del hilo del material en el momento
del corte se mide en centímetros y se denomina
ductilidad de la muestra.
Ensayo de Ductilidad

31. • Molde y placa de bronce para
contener la muestra de asfalto
• Recipiente para contener agua
• Sistema con un cabezal fijo y otro
móvil

32. FIJACIÓN DE LA PROBETA A LOS CABEZALES

33. Ensayo

35. Corte de la Muestra

36. • Permite determinar la consistencia relativa de un betún
asfáltico midiendo la distancia que una aguja
normalizada penetra verticalmente en la muestra en
condiciones especificas de temperatura, carga y
tiempo.
• La unidad de penetración es la decima de milímetro.
Ensayo de Penetración con aguja

37. • IRAM 6576 (ASTM D 5)
• Ensayo ideado por H.C.Bowen en 1888, y ampliamente
utilizado por A.W.Dow., equipo que con algunas
modificaciones se utiliza actualmente.
• Este consiste en una aguja estandarizada, la cual se libera
por un tiempo determinado sobre la superficie del betún en
determinadas condiciones de temperatura y con peso
preestablecido.
• La condición normalmente utilizada en 100 g de peso a 25`C
de temperatura y 5 seg. de tiempo de liberación del peso
indicado sobre la muestra. La unidad de penetración es la
decima de milímetro.
• Es decir es una medida de la profundidad de penetración en
betunes, medida asociada a la consistencia del mismo. Este
ensayo es de aplicación universal. Y aun es utilizado para
clasificar a los asfaltos.
Ensayo de Penetración con aguja

39. • IRAM 115 (ASTM D 36)
• Los asfaltos no poseen un punto de fusión determinado sino que se
ablandan gradualmente
• Para dar un valor a una propiedad similar a la de fusión se han
desarrollado varios métodos, él mas conocido es el de anillo y
esfera.
• Bajo condiciones especificadas se vierte betún a ensayar en un
anillo, se acondiciona a cierta temperatura, se coloca en el soporte
especialmente diseñado con una bola de acero de 3,5g de peso
sobre ella, se calienta gradualmente a cierta velocidad, hasta que el
asfalto por acción del peso de la esfera y de la temperatura se
deforme hasta una distancia de 1 pulgada.
• En ese punto se registra la temperatura y es ésta la que se conoce
como Punto de Ablandamiento del betún.
• Ensayo de aplicación universal.
Ensayo de Punto de Ablandamiento con
anillo y esfera

41. • Valor empírico que permite conocer la susceptibilidad
térmica de los asfaltos. La susceptibilidad es
inversamente proporcional al Índice de Penetración (IP).
• Con los ensayos de Penetración y Punto de
Ablandamiento podemos introducir el concepto de
Susceptibilidad Térmica
• El asfalto es un material termoplástico (a baja
temperaturas se comporta como sólido, a altas
temperaturas como liquido viscoso y a temperaturas
intermedias tiene propiedades visco elásticas.
Índice de Penetración

42. • En 1936 Pfieffer observa, al representar log (P) en función
de T, una relación lineal entre el log (P) y la T, con una
pendiente relacionada a la susceptibilidad térmica del
asfalto.
• De la representación dedujo que los asfaltos tienen a la
temperatura correspondiente al Punto de Ablandamiento
una penetración de 800.
• El valor del IP va de –3 para betunes muy susceptibles a la
temperatura hasta +7 para los betunes poco susceptibles a
la temperatura.
• Los asfaltos para uso vial van desde:
 IP = 1,5 (los menos susceptibles a la temperatura), a
 IP = -0,5 (los más susceptibles a la temperatura)

44. Método Gráfico

45. Al relacionar dos datos de penetración a dos temperaturas
diferentes, se puede obtener la susceptibilidad térmica del
asfalto mediante el siguiente grafico de Heukelom.

46. Cementos asfálticos
 Material muy pegajoso y altamento viscoso
 Su consistencia varía con la temperatura
 Mediante la aplicación de calor disminuye su viscosidad,
permitiendo mezclarse con agregados pétreos para la
practica vial.
 Deben calentarse tanto el asfalto como los agregados para
hacer la mezcla.
 Tiene muy baja permeabilidad.
Tipos de Productos Asfálticos

47. Asfaltos diluidos (cut-backs)
 Estos asfaltos fueron desarrollados para poder facilitar el
empleo de los asfaltos en donde se requiere mayor fluidez a
menores temperaturas. Se pueden hacer mezclas sin
necesidad de calentar el asfalto
 El cemento asfáltico es diluido mediante el agregado de
fluidificantes (solventes) derivados del petróleo
 El solvente se evapora en contacto con la atmósfera (al
esparcirlo en el pavimento)
 Los fluidificantes se evaporan (proceso de curado),
quedando el residuo asfáltico el cual envuelve y cohesiona
las partículas del agregado
 Las características y proporción del fluidificante dependen de
las propiedades deseables de aplicación del cemento
asfáltico
Tipos de Productos Asfálticos

48. Asfaltos diluidos (cut-backs)
 Las temperaturas de destilación de los solventes sirven
para definir la velocidad de curado del producto en obra
 Se establecen 3 grupos de solventes de acuerdo al tiempo
de curado
 De Curado Rápido “RC”. Se utilizan diluyentes livianos de alta
volatilidad, generalmente con un rango de destilación similar a la
nafta. Norma IRAM 6608.
 De Curado Medio “MC”. Se utilizan diluyentes medianos de
volatilidad media, generalmente con un rango de destilación
similar al kerosene. Norma IRAM 6610.
 De Curado Lento “SC”. Se utilizan como diluyente hidrocarburos
de baja volatilidad, con un rango de destilación similar al gas oil.
Norma IRAM 6612.
 Son más caros, peligrosos, y ambientalmente
inaceptables.

49. Asfalto emulsionado
 Permite la aplicación del asfalto donde no es posible calentar
el material
 El asfalto emulsionado es una dispersión fina de cemento
asfáltico (partículas de 3 a 8 micrones) en agua (fase
continua), y una pequeña cantidad de un agente emulsionante
 El asfalto tiene una naturaleza química hidrófoba, es decir,
repulsión por el agua, por lo tanto la forma de mezclar estos
dos componentes es la de usar un agente emulsificante.
 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
Tipos de Productos Asfálticos

50. Asfalto emulsionado
 La función del emulsificante es:
• Facilitar la dispersión de las partículas
• Evitar la aglomeración de partículas al cargarlas a todas
eléctricamente con la misma polaridad (se repelen),
haciendo a la mezcla estable para almacenarla
• Facilitar la adherencia a los áridos
• Aumentar la resistencia al desplazamiento dada por el
agua (aporta viscosidad)
 Se clasifican en:
• Básicas o aniónicas
• Ácidas o catiónicas
 Las aniónicas tienen buena adhesividad con los áridos calizos
y las catiónicas con los silíceos y gran parte calizos

51.  Al ponerse en contacto con la superficie de los áridos, las
partículas de asfalto se vuelven a juntar, formando así una
película continua que recubre la superficie de los áridos. Este
proceso se llama “Rotura de la Emulsión”
 Según el tiempo de Rotura, se distinguen en:
• Rotura rápida
• Rotura media
• Rotura lenta
 IRAM 6691 para emulsiones catiónicas. Tienen residuos
asfálticos de 68 y 60% para CRR-CRM-CRL
 IRAM 6602 para emulsiones aniónicas. Tienen residuos
asfálticos de 55 y 60% para ARR-ARM-ARL
 Estabilidad de una Emulsión:
• Al almacenamiento
• A la rotura en presencia de filler

53. Usos del asfalto en ingeniería vial
 Los Cementos asfálticos se usa para hacer mezclas
calientes de concreto asfáltico para uso en pavimentos
flexibles (carpetas de rodamiento o Bases Negras).
 Los Asfaltos líquidos se usan para mantenimiento de
pavimentos, sellado de fisuras, y para hacer mezclas
frías (con agregados).
 Los Asfaltos emulsionados se utilizan como riegos
para imprimación, liga y/o curado. Se usan también
para fabricar mezclas para bacheos, o para
estabilización de bases y subbases (suelo asfalto).

55.  Cementos Asfálticos cuyo comportamiento es mejorado
en términos de su tolerancia a los esfuerzos y a los
cambios térmicos.
 La utilización de estos asfaltos se traduce en
• Mayor durabilidad de las mezclas
• Mejor adherencia con los áridos
• Reducción de la susceptibilidad térmica (mayor
capacidad de soportar elevados rangos de
temperatura en servicio)
• Eleva la resistencia a solicitaciones de cargas
pesadas y alta frecuencia de tránsito (mayor
resistencia a fatiga)
Obs: no hay aditivo que cubra todas las mejoras.
Asfaltos Modificados

56. Modificadores más empleados
Rellenos
• Filler mineral (cal, cemento, cenizas)
• Sílice de humo
• Fibras
Polímeros
• Elastómeros
• Termoplásticos
Hidrocarburos

57. Polímeros utilizados
 Plastòmeros: basados en polímeros de etileno (EVA). Efectos:
• Disminuye la penetración
• Aumenta el punto de ablandamiento
• Incrementa el índice de penetración
• Produce poco efecto sobre la ductilidad a 5ºC (poca
capacidad de deformación a rotura a baja temperatura)
• Aumento moderado la recuperación elástica por torsión
 Elastómeros termoplásticos: generalmente de tipo SBS lineal.
Efectos:
• Disminuye la penetración
• Aumenta el punto de ablandamiento
• Incrementa el índice de penetración (más que el EVA)
• Aumenta sustancialmente la ductilidad a 5ºC
• Produce incrementos de importancia en la tenacidad
• Aumenta de manera importante la recuperación elástica