Cementos Asfálticos
El producto que se obtiene en el fondo de la torre de destilación, posterior a la extracción de los componentes livianos, con dicho elemento se prepara el cemento asfáltico.

Los procesos de refinación para la obtención de asfaltos, dependen del rendimiento en asfalto que presenta el petróleo.  En los petróleos que presentan bajo rendimiento, se utiliza la destilación en dos etapas: una a presión atmosférica, seguida de otra al vacío.  Si el rendimiento del asfalto es alto, basta la etapa de destilación al vacío.

El proceso mas usado es el de destilación en dos etapas; pues produce asfaltos normalmente sin necesidad de instalaciones especiales. Consiste en una separación física de varios constituyentes del petróleo, por la diferencia de sus puntos de ebullición y condensación.

El crudo es bombeado a una unidad, calentado convenientemente, y entra a la torre de destilación atmosférica donde es parcialmente vaporizado.  Las fracciones más livianas se evaporan sobre la torre.  La diferencia de temperatura a lo largo de la torre, provoca la condensación de ésos vapores, formando corrientes líquidas, las que son retiradas lateralmente como productos específicos.  Las fracciones mas pesadas permanecen en estado, líquido escurriendo al fondo de la torre, constituyendo la carga para la torre de fraccionamiento al vacío, después de un nuevo calentamiento.

En ésta torre las condiciones de operación permiten concentrar el residuo asfáltico y las variaciones de éstas condiciones permiten el ajuste de la penetración del residuo.

La penetración de un asfalto procesado es baja, con un aumento de la temperatura o vacío en la torre de fraccionamiento. Inversamente, temperaturas y vacíos menores producen asfaltos con penetraciones más altas.  El asfalto procesado se denomina cemento asfáltico de petróleo y se clasifica según su penetración.

Los cementos asfálticos se designan por las letras CA, y se elaboran a partir de una combinación de asfaltos refinados de consistencia apropiada para trabajos de pavimentación.  Se clasifican según su grado de dureza o consistencia, lo cual se mide a través de un ensaye de penetración en décimas de milímetros.  Es así como podemos distinguir los tipos CA 40-50, CA 60-70, CA 85-1 00, CA 120-150, entre otros.

Características o propiedades deseables del cemento asfáltico:  
Para los estudios técnicos y la construcción hay tres características o propiedades del asfalto importantes a considerar: 

Consistencia:
Para caracterizar a los asfaltos es necesario conocer su consistencia a distintas temperaturas, puesto que son materiales termoplásticos que se licúan gradualmente al calentarlos.  Consistencia es el término usado para describir el grado de fluidez o plasticidad del asfalto a cualquier temperatura dada.  Para poder comparar la consistencia de un cemento asfáltico con la de otro, es necesario fijar una temperatura de referencia.

Si se expone al aire el cemento asfáltico en películas delgadas y se le somete a un calentamiento prolongado, como por ejemplo en las mezclas con agregado pétreo, el asfalto tiende a endurecerse y aumentar su consistencia.  Se permite un aumento limitado de ésta, por lo cual un control no adecuado de la temperatura y del mezclado puede provocar un daño al cemento asfáltico, tanto como el servicio en el camino terminado.

Comúnmente, para especificar y medir la consistencia de un asfalto para pavimento, se usan ensayos de viscosidad o de penetración.

Pureza:
El cemento asfáltico se compone casi enteramente de betunes, los cuales por definición, son solubles en bisulfuro de carbono.  Los asaltos refinados son, generalmente, mas del 99,5 % solubles en bisulfuro de carbono y por lo tanto, casi betunes puros.  Las impurezas son inertes o insolubles, si existieran. Normalmente el cemento asfáltico, cuando sale de la refinería, está libre de humedad, pero puede haberla en los tanques de transporte.  Si hay agua inadvertida, ésta provoca espumas cuando se calienta por encima de los 100 ºC (212 ºF).

Seguridad:
La espuma puede constituir un riesgo para la seguridad, por lo tanto las normas requieren que el asfalto no forme espuma hasta temperaturas de 175 ºC (347 ºF). El cemento asfáltico, si se le somete a temperaturas suficientemente elevadas, despide vapores que arden en presencia de una chispa o llama.  La temperatura a que esto ocurre, normalmente es mas elevada que la de trabajo en obras de pavimentación.  Sin embargo, para tener la certeza de que existe un adecuado margen de seguridad, se debe conocer el punto de inflamación del asfalto, lo que será estudiado en los próximos capítulos.

Caracterización de los Cementos Asfálticos

En la Argentina los cementos asfálticos se especifican por intermendio de su penetración de acuerdo a la norma IRAM 6604. Desde hace 25 años que en los EEUU, los mismos se especifican de dos maneras diferentes: penetración o viscosidad. Si bien todavia no es requerido especificamente por las Vialidades o Consecionarios Viales, las tendencias de requerimeintos de las empresas han llevado durante los últimos años a la exigencia de medir la viscosidad de los cementos asfálticos.

Los grados de cementos asfalticos mas usados son (pen 25ºC):

    50/60               Zona Calida         Norte Argentina
  70/100           Zona Templada         Centro Argentina
150/200                   Zona Sur          Sur Argentina  

Ensayos de los cementos asfálticos.  

a) Ensayo de viscosidad:
Permite conocer los valores de la resistencia del asfalto a fluir. Este ensayo se puede realizar a temperaturas de 60°C o de 135°C. A 60°C se efectúa la viscosidad absoluta y se utiliza un viscosímetro capilar, el cual se coloca en un baño de aceite a temperatura constante. Se incorpora el asfalto precalentado hasta que llegue a la marca de llenado.

Una vez que el sistema ha alcanzado la temperatura de 60°C, se aplica un vacío y se mide el tiempo en que tarda en desplazarse el asfalto por el capilar entre dos marcas consecutivas. Al multiplicarse este  tiempo por    el factor     de calibración de viscosímetro, se obtiene el valor de la viscosidad absoluta en Poises. A temperatura de 135°C se realiza el ensayo de viscosidad cinemática y sus unidades son en centistokes.

b) Ensayo de penetración:
Se trata de un método de ensayo empírico antiguo, que permite medir la dureza o consistencia del cemento asfáltico. Consiste en la penetración de una aguja normalizada de 100 g la cual se introduce en un recipiente con cemento asfáltico a una temperatura de referencia  de 25°C  por un tiempo de 5 segundos, midiéndose después la penetración de la aguja en unidades de 0.1 mm.

c) Ensayo de punto de inflamación:
El punto de inflamación representa la temperatura a la cual un asfalto puede calentarse con seguridad, sin que éste se inflame en presencia de una llama. Esta temperatura es menor que la temperatura de combustión o punto de combustión. El ensayo se realiza en el "vaso abierto Cleaveland " consiste en llenar un vaso de bronce con asfalto, y se calienta a una velocidad gradual de temperatura. Cada cierto tiempo se pasa una llama sobre la superficie hasta que se produzca una inflamación o fIash debido a la  evaporación de solventes. Esta temperatura representará el punto de inflamación.

d) Ensayo en horno de película delgada:  
Este  ensaye simula el envejecimiento del asfalto, en condiciones normales en una planta de mezcla en caliente. El grado de envejecimiento se mide con los ensayos de penetración, viscosidad, etc. El ensayo consiste en  colocar 50 ml de cemento asfáltico en un  platillo quedando la muestra con 3 mm. de espesor, que se coloca en un horno a 163°C, sobre un plato que gira a 5-6 rev/min durante 5 horas y a una temperatura constante de 163°C. concluido el plazo. se extrae la muestra para efectuarle los ensayos de viscosidad, penetración, perdida de peso, etc. La diferencia en peso está acotada por normas.

e) Ensayo de ductilidad:  
El procedimiento consiste en formar una probeta de cemento asfáltico con dimensiones determinadas y sostenerlas a un proceso de elongación. Este proceso se efectúa a una temperatura normalizada de 25°C y a una velocidad de 5 cm/min. El ensaye de ductilidad nos da la distancia a la cual se rompe la muestra y se mide en cm.

f) Ensayo de solubilidad:
Este ensayo permite conocer el grado de pureza de los cementos asfálticos y para ello se utiliza actualmente como solvente el triocloro-etileno, que es menos tóxico que otros solventes empleados anteriormente, separando así la  materia inerte como sales, carbón libre o contaminantes inorgánicos que no solubles. El procedimiento consiste en disolver 2 gr. de asfalto en 100 ml de solvente, para luego filtrar dicha solución. Por diferencia de pesada, del filtro antes y después de filtrar,   se determina     la cantidad    de impurezas retenidas y se calcula el grado de pureza.  

Asfaltos para pavimentación                                           

El crudo que se utiliza y está probado para la obtención de cementos asfálticos es el proveniente de la cuenca neuquina (comunmente llamado "medanitos") brindando hasta la fecha excelentes resultados luego de colocado en las carpetas asfalticas. Son sólidos o semisólidos a temperatura ambiente y deben ser calentados para su aplicación. Se identifican por el límite o rango de penetración, medidos en décimas de mm a 25ºC.

Asfalto Diluido de Curado Medio (MC):
Cemento asfáltico y un diluyente mediano de volatilidad media, generalmente con un rango de destilación similar al kerosene.

Asfalto Diluido de Curado Lento (SC):
Cemento asfáltico e hidrocarburos de baja volatilidad.                                  

                                                                                            Las Pinturas Asfalticas son mezclas de asfaltos oxidados con solventes de rápida evaporación. La aplicación de la misma es en frío. El tiempo de secado en película delgada es de 30 minutos por cada milímetro de espesor. 

                                                                                                                                      
El Asfalto Plástico son bases asfálticas oxidadas fluxadas con aceites aromáticos que lo adecuan a los requerimientos de la especificación. Sus aplicaciones estan basadas en la fabricación de membranas asfálticas (techados, canales de riego, diques, etc.) y sellador de juntas de pavimentos de hormigón.

                                                                                                                                              
Los Asfaltos Oxidados son productos a los que se han modificado sus características por insuflación de aire a elevadas temperaturas. Están identificados por los valores medios de los rangos especificados de punto de ablandamiento en ºC y de penetración 1/10 mm.

Poseen una gran variedad de uso industrial y especial, entre ellos distintas aplicaciones en techados, revestimientos de cañerias, subsellados asfálticos para rellenar cavidades debajo de pavimentos rígidos (hormigón) y como protección anticorrosiva para fundaciones de tanques, columnas y otras construcciones.

                                                                                                                                       
Las Emulsiones Catiónicas de Ruptura Media están elaboradas con asfaltos de penetración 70 -100 y 50 - 60 respectivamente. Ambas cumplen las especificaciones correspondientes a la norma IRAM 6691.

 Aplicaciones:
Reciclado en frío
Sellado de grietas y fisuras en pavimento
Tratamientos simples y múltiples

                                                                                           
Las Emulsiones Catiónicas de Ruptura Rápida estan elaboradas con asfaltos de penetración 70 -100 y 50 - 60 respectivamente. Ambas cumplen las especificaciones correspondientes a la norma IRAM 6691.

 Aplicaciones:
Tratamiento superficial simple y/o múltiplo, Riegos de liga y/o de curado, Sellados, imprimación de banquinas

                                                                                                                                              
Las Emulsiones Catiónicas de Ruptura Lenta estan elaboradas con asfaltos de penetración 70 -100 y 50 - 60 respectivamente. Ambas cumplen las especificaciones correspondientes a la norma IRAM 6691

Aplicaciones:
Bases y capas superficiales de pavimentos con agregados de granulometría cerrada, elaboradas en planta o in situ
Mezclas con arena o con suelo arenoso, preparado in situ
Bacheo de uso inmediato, elaborado en plena o in situ
Reciclado en frío
Lechada asfáltica para tratamientos superficiales
Riego de imprimación (diluida en agua)
Riego de liga
Tratamiento paliativo de polvo (diluida en agua)
Relleno de grietas en pavimentos asfálticos

                                                                                                                                         
Las Emulsiones Catiónicas Super Estables estan elaboradas con asfalto de penetración 70 -100 y 50-60 respectivamente. Ambas cumplen las especificaciones correspondientes a la norma IRAM 6691

Aplicaciones:
Estabilización de suelos
Mezclas densas en frío
Bacheo de usa inmediato, elaborado en planta o in situ
Reciclado en frío
Lechada asfáltica para tratamientos superficiales
Riego de imprimacion, Tratamiento paliativo de polvo (diluida en agua)
Relleno de grietas en pavimentos asfálticos

Emulsiones Asfálticas:    
Son dispersiones de cemento asfáltico en una fase acuosa, con estabilidad variable.  El tiempo de quiebre y la viscosidad de las emulsiones dependen, entre otros factores, de la cantidad y calidad de los agentes emulsificantes. La cantidad de emulsificantes y aditivos químicos utilizados, varía generalmente de 0.2 % a 5 %, y la cantidad de asfalto es del orden del 60 a 70%. Las emulsiones asfálticas se clasifican según el tipo de carga eléctrica de la partícula y tiempo de quiebre.

En cuanto a la carga de las partículas, pueden ser:
Catiónicas
Aniónicas

Y en cuanto al tiempo de quiebre:
Quiebre Rápido
Quiebre Medio
Quiebre Lento