Tema: Asfaltos en frio y caliente
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Comparación de Asfaltos en Frío y Caliente: Aplicaciones y Procesos Constructivos, Monografías, Ensayos de Ingeniería Civil
Una comparación detallada de los asfaltos en frío y caliente, analizando sus características, procesos constructivos y aplicaciones. Se explora la composición, ventajas, desventajas y usos específicos de cada tipo de asfalto, proporcionando información valiosa para estudiantes de ingeniería civil y profesionales del sector.
Tipo: Monografías, Ensayos
2023/2024
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DEDICATORIA
Este trabajo monográfico lo dedicamos a nuestras familias y a nuestro catedrático, que nos ha incentivado a producir este trabajo.
CONTENIDO
- INTRODUCCIÓN
- OBJETIVOS
- JUSTIFICACION
- ASFALTO EN CALIENTE Y FRIO
- I. Asfalto
- A. Definición y composición del asfalto
- B. Obtención de asfalto
- C. Composición química
- D. Propiedades.................................................................................................................
- E. Clasificación del asfalto
- II. Asfalto en Caliente
- A. Materiales utilizados en la fabricación del asfalto en caliente.
- B. Procedimientos constructivos para la aplicación del asfalto en caliente.
- C. Aplicaciones y tipos de ambientes donde se utiliza el asfalto en caliente.
- D. Clasificación de las mezclas asfálticas en caliente
- E. Procesos constructivos de asfalto en caliente
- III. Asfalto en Frío
- A. Definición y composición del asfalto en frío.
- B. Clasificación según el ligante asfáltico utilizado
- C. Materiales utilizados en la fabricación del asfalto en frío.
- D. Procedimientos constructivos para la aplicación del asfalto en frío.
- E. Aplicaciones y tipos de ambientes donde se utiliza el asfalto en frío.
- F. Procesos constructivos de asfalto en frio
- IV. Resumen
- A. Cuadro de características
- B. Cuadro de Aplicaciones
- C. Ventajas y Desventajas del Asfalto en Caliente
- D. 2.2 Ventajas y Desventajas del Asfalto en Frío
- I. Asfalto
INTRODUCCIÓN
El desarrollo de infraestructuras viales es un aspecto fundamental para el crecimiento económico y social de cualquier país. En este contexto, el uso de mezclas asfálticas desempeña un rol clave en la construcción y mantenimiento de carreteras y caminos. Existen principalmente dos tipos de mezclas asfálticas: el asfalto en frío y el asfalto en caliente. Cada uno de ellos tiene características particulares, ventajas, desventajas y aplicaciones específicas según las necesidades del proyecto. En este ensayo se realiza un análisis detallado de ambos tipos de asfalto, se establecen comparaciones entre ellos, se mencionan las normativas vigentes en el Perú y se brindan ejemplos prácticos de su aplicación en la región.
OBJETIVOS
- Analizar las características, ventajas, desventajas y aplicaciones del asfalto en frío y del asfalto en caliente en la construcción y mantenimiento de infraestructuras viales.
- Comparar ambos tipos de asfalto para determinar sus usos más eficientes según las condiciones y necesidades del proyecto.
- Identificar las normativas vigentes en el Perú que regulan el uso de mezclas asfálticas.
ASFALTO EN CALIENTE Y FRIO
I. Asfalto A. Definición y composición del asfalto El asfalto está constituido principalmente por betunes de origen natural, obtenido por refinación del petróleo. El asfalto se encuentra en proporciones variables en la mayoría del crudo de petróleo” (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013 pág. 735). Según la ASTM define al asfalto como “un cementante de color marrón oscuro o negro en el que sus componentes predominantes son los asfáltenos que pueden ser naturales u obtenidos como residuo de la refinación del crudo del petróleo.” Ilustración 1. Asfalto natural B. Obtención de asfalto La obtención del asfalto se realiza mediante la refinería del crudo de petróleo lo cual es una mezcla de hidrocarburos. (Repsol) Menciona un procedimiento por niveles que se lleva a cabo la destilación, donde se calienta en un gran horno a una temperatura de 370°C para luego ser transportado por la torre de destilación que conforman en el primer nivel los gases, según nivel naftas y gasolinas, tercer nivel por querosene, cuarto nivel gasóleos que son utilizados para
calefacción, quinto nivel para lubricantes, parafinas, ceras y asfalto y sexto nivel por fuelóleo y coque que son utilizados como combustibles industriales. En la figura 01 muestra la obtención del asfalto a través del crudo de petróleo. Ilustración 2. Obtención del asfalto a través del crudo de petróleo C. Composición química La composición química está dada por asfáltenos, resinas, aromáticos y saturados. “Los asfáltenos proporcionan la dureza del asfalto, las resinas son los que aglutinan los asfaltenos, brindando la capacidad de liga. Los aromáticos y saturados son aceites, que le dan la consistencia para que sean trabajables”.
c. Resistencia al deslizamiento Es la capacidad que tiene el pavimento de proporcionar una fricción adecuada en la interfaz neumática de la calzada de rodamiento para obtener condiciones de frenado adecuada aún en superficies húmedas. La cohesión y adhesión hace que el cemento asfáltico tenga la capacidad de conservar firmemente las partículas del agregado en el diseño de la carpeta asfáltica y se adhiera al agregado sin rasgos de desprendimiento del bitumen. Ilustración 5. resistencia al deslizamiento del asfalto en caliente d. Durabilidad “Es la resistencia que ofrece la mezcla a la desintegración por los agentes climatéricos o por los esfuerzos abrasivos del tránsito” (Cespedes Abanto, 2002 pág. 77). Lo cual la durabilidad muestra que tanto soporta al ser expuestos a procesos de envejecimiento y degradación. El daño producido por los agentes atmosféricos obedece a dos tipos de fenómenos bien diferenciados:
- La pérdida de adherencia entre árido y ligante por el efecto combinado de agua y temperatura (“desenvuelta”)
- El endurecimiento del betún debido a la acción conjunta del aire, la temperatura y las radiaciones solares (conocido como “endurecimiento por edad” o, simplemente,
“envejecimiento”) e. Impermeabilidad La propiedad de las mezclas asfálticas de inhibir el pasaje de los líquidos particularmente el agua Se debe impedir el ingreso del agua a las capas inferiores del pavimento para que no se deterioren. Se requiere:
- Alto contenido de ligante
- Granulometrías densas
- Buena compactación
- Bajo contenido de vacíos E. Clasificación del asfalto a. Cemento asfáltico El cemento asfáltico es un material denso, realizado para la fabricación de mezclas asfálticas en caliente (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013 pág. 356). Estos asfaltos son preparados para la utilización en la construcción de carreteras pavimentadas de alto tránsito, por lo tanto cumplirá ciertas características basados en el manual de Ensayos. b. Asfaltos líquidos Se originan disolviendo cemento asfáltico en algún solvente de petróleo (Asopac, 2004 pág. 11). Lo cual conforman en grupos de curado rápido, medio y lento.
- RC: Curado rápido
- MC: Curado medio
- SC: Curado lento
como la resistencia al daño por humedad, la resistencia al fracturamiento y la resistencia al fraccionamiento. B. Procedimientos constructivos para la aplicación del asfalto en caliente. Según (Bravo, s.f.), los pasos específicos para aplicar asfalto en caliente en una carretera son los siguientes:
- Preparación de la superficie: Se debe limpiar y preparar la superficie de la carretera para asegurar una buena adherencia del asfalto en caliente.
- Riego asfáltico: Aplique un riego asfáltico sobre la superficie preparada para mejorar la adherencia del asfalto en caliente.
- Colocación del asfalto: Extender la mezcla de asfalto en caliente sobre la superficie de la carretera.
- Compactación: Compactar la mezcla de asfalto en caliente con maquinaria especializada para alcanzar el espesor deseado, que generalmente es de 2 a 4 cm. C. Aplicaciones y tipos de ambientes donde se utiliza el asfalto en caliente. Según (VISE, s.f.), la mezcla de asfalto en caliente es más útil para aplicaciones de pavimentación a gran escala como, carreteras, estacionamientos, entradas de vehículos; gracias a sus ventajas como:
- Resiste a la intemperie: el asfalto de mezcla caliente se usa en todo el país por una razón; puede resistir todo tipo de clima. Además, la absorción de calor del asfalto derrite la nieve y el hielo más rápido que otros materiales de pavimentación.
- Se enfría rápidamente: la mezcla de asfalto caliente se vierte a más de 300 grados, pero se enfría rápidamente, lo que permite tiempos mínimos de cierre de carreteras. Debido a que la mezcla se enfría tan rápido, se puede abrir la carretera. Así, el tráfico fluye en pocas horas.
- Flexibilidad: la flexibilidad y maleabilidad del asfalto le permiten contraerse y expandirse a diferentes temperaturas sin agrietarse ni dañarse. Este factor lo convierte en una excelente opción de pavimentación en áreas donde hay cambios bruscos de temperatura. D. Clasificación de las mezclas asfálticas en caliente
- CARPETA DE RODADURA: Una carpeta de rodadura en asfalto en caliente es una capa superficial de mezcla de agregados pétreos y asfalto, con un grosor menor a los 4 centímetros, que se utiliza para proporcionar una superficie de rodadura uniforme, cómoda y segura en carreteras y pavimentos. Esta capa se produce mediante el tendido y compactación de una mezcla de materiales pétreos y cemento asfáltico, modificado o no, utilizando calor como vehículo de incorporación (VISE, s.f.)
- LA CAPA INTERMEDIA DE ASFALTO EN CALIENTE: Es una capa de mezcla asfáltica que se utiliza en la construcción de carreteras y pavimentos. Esta capa se coloca encima de una carpeta con granulometría densa y se elabora con materiales pétreos de granulometría uniforme y un alto porcentaje de vacíos. La mezcla de asfalto en caliente se realiza con cemento asfáltico y se aplica a una temperatura elevada, generalmente entre 150 y 180 grados Celsius. La capa intermedia de asfalto en caliente se utiliza combinada en la construcción de capas de rodadura y puede ser utilizada como capa nivelante, base o rodado (FAR VIAS Y PAVIMENTOS, s.f.)
- LA BASE ASFÁLTICA EN CALIENTE : es una capa de mezcla asfáltica que se utiliza en la construcción de carreteras y pavimentos. Esta capa se coloca encima de una carpeta con granulometría densa, como la base granular, y se elabora con materiales pétreos de granulometría uniforme y un alto porcentaje de vacíos. La mezcla de asfalto
cargas vehiculares. La preparación de estos materiales implica procesos de extracción, trituración y clasificación, así como controles rigurosos de calidad para asegurar la consistencia y uniformidad de la mezcla. Este cuidadoso proceso sienta las bases para la producción de un asfalto en caliente que cumple con los estándares requeridos, contribuyendo a la integridad estructural y durabilidad del pavimento. b. Planta de Asfalto: La planta de asfalto juega un papel central en el proceso constructivo de asfalto en caliente, siendo el lugar donde los materiales seleccionados se transforman en la mezcla asfáltica final. Este complejo centro de producción está equipado con instalaciones especializadas que permiten el calentamiento, secado y mezcla precisa de los agregados pétreos con el ligante asfáltico. Durante su funcionamiento, los agregados ingresan a la planta, donde son sometidos a un proceso de secado y calentamiento controlado. Simultáneamente, el ligante asfáltico se calienta a temperaturas específicas para alcanzar la viscosidad adecuada. Ambos componentes se combinan de manera meticulosa en las proporciones previamente determinadas, resultando en una mezcla homogénea y cohesiva. Los controles de calidad son esenciales en cada etapa de la producción en la planta de asfalto para asegurar la conformidad con las especificaciones del proyecto y garantizar la consistencia y calidad del asfalto en caliente que será utilizado en la pavimentación de carreteras y otras superficies. La eficiencia y precisión de la planta de asfalto son determinantes para el éxito del proceso constructivo en su conjunto. c. Transporte y Aplicación de la Mezcla: La fase de transporte y aplicación de la mezcla de asfalto en caliente es crucial para garantizar una pavimentación eficiente y de alta calidad. Una vez producida en la planta de asfalto, la mezcla
debe ser transportada rápidamente al lugar de aplicación. Para ello, se utilizan camiones especialmente diseñados que mantienen la temperatura adecuada de la mezcla durante el traslado. La logística de transporte juega un papel esencial para coordinar la entrega oportuna de la mezcla al sitio de pavimentación, minimizando el enfriamiento y asegurando su aplicabilidad. En el lugar de aplicación, equipos especializados como extendedoras y pavimentadoras entran en acción. Estos equipos distribuyen uniformemente la mezcla sobre la superficie, garantizando un espesor adecuado y una cobertura homogénea. La temperatura del asfalto en caliente durante la aplicación es crítica para lograr una compactación efectiva y una adherencia óptima a la base. La destreza del personal y la coordinación entre los diferentes equipos son esenciales para mantener un flujo constante de trabajo y garantizar la uniformidad y calidad del pavimento. Este proceso, desde el transporte hasta la aplicación, es una fase clave en la construcción de carreteras y otras infraestructuras viales, determinando en gran medida la durabilidad y rendimiento a largo plazo del asfalto en caliente. d. Compactación y Acabado: La etapa de compactación y acabado en el proceso constructivo de asfalto en caliente desempeña un papel fundamental para garantizar la durabilidad y resistencia del pavimento. Después de la aplicación de la mezcla, entran en acción rodillos pesados y compactadores, que trabajan en colaboración para comprimir la capa de asfalto. La compactación tiene como objetivo eliminar los vacíos de aire, mejorar la densidad y proporcionar una superficie robusta y resistente. La temperatura del asfalto en caliente durante esta fase es crucial, ya que facilita la deformación plástica y la correcta unión entre partículas. Simultáneamente, el proceso de acabado busca lograr una superficie uniforme y nivelada.
eficiente y duradera. Proyectos emblemáticos, como la expansión de sistemas de carreteras en países con infraestructuras en crecimiento y la renovación de calles metropolitanas, han aprovechado las ventajas estructurales y funcionales de este método. Además, su capacidad para adaptarse a diversas condiciones climáticas y resistir cargas pesadas lo ha convertido en la elección preferida para pavimentar áreas de alto tráfico. Estos proyectos no solo destacan la versatilidad del asfalto en caliente, sino que también subrayan su papel esencial en la construcción y mejora de infraestructuras viales a escala global. g. Mantenimiento y Reparaciones: La fase de mantenimiento y reparaciones en el proceso constructivo de asfalto en caliente es esencial para preservar la funcionalidad y durabilidad de las superficies pavimentadas a lo largo del tiempo. El mantenimiento preventivo, que incluye la realización de inspecciones periódicas, sellado de grietas y aplicación de recubrimientos protectores, desempeña un papel clave en la prolongación de la vida útil del pavimento. La identificación temprana de posibles problemas y su abordaje oportuno son fundamentales para prevenir daños mayores. En casos de deterioro, los procedimientos de reparación, que van desde la reparación de grietas hasta el fresado y recubrimiento, permiten restaurar la integridad estructural de la superficie. La implementación sistemática de estas prácticas de mantenimiento no solo optimiza la inversión inicial en pavimentación, sino que también garantiza la seguridad y la eficiencia continúa de las infraestructuras viales construidas con asfalto en caliente. h. Procedimientos de Reparación: Los procedimientos de reparación en el proceso constructivo de asfalto en caliente son
esenciales para mantener la integridad y funcionalidad de las superficies pavimentadas a lo largo del tiempo. Cuando se identifican daños, como grietas o hundimientos, se inician acciones correctivas específicas. Para reparar grietas, se pueden emplear técnicas como el sellado con materiales elastoméricos para prevenir la infiltración de agua y evitar la expansión de las fisuras. En casos de deterioro más extenso, el fresado y recubrimiento pueden ser necesarios, implicando la remoción parcial del pavimento afectado y la aplicación de una nueva capa de asfalto en caliente. La elección del procedimiento dependerá de la gravedad y extensión de los daños. La ejecución oportuna y precisa de estos procedimientos de reparación no solo restaura la superficie a un estado funcional, sino que también contribuye a extender la vida útil del pavimento, maximizando así la inversión inicial en la infraestructura vial. III. Asfalto en Frío A. Definición y composición del asfalto en frío. La elaboración de una mezcla asfáltica fría es un proceso sencillo ya su vez económico, la cual le hace una excelente opción para adecuaciones rápidas que no posean un tránsito vehicular alto ni sus cargas sean elevadas. Se constituye por el mezclado de uno o más agregados pétreos con una emulsión asfáltica y eventualmente agua. Según (T2S IBÉRICA, s.f.), en ese estado de emulsión (líquidos que no pueden ser mezclados) el asfalto es menos viscoso y la mezcla es más fácil de trabajarla y por ende compactarla también, la emulsión romperá luego de que la superficie sea agua y evaporado completamente y la mezcla en frío comienza a tener una buena resistencia, estas mezclas se efectúan en asfaltos líquidos y sin recubrir el calentamiento de los agregados por eso se utiliza comúnmente como material de bacheo o en ruta de bajo tránsito.