Asfaltos y mezclas asfálticas: Conceptos y fundamentos

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Conforme a la respectiva Norma Básica de la Edificación NBE-QB-90 (2), a fin de establecer las condiciones exigibles a las cubiertas de obras de construcción de edificios de nueva planta, de ampliación y de reforma que se realicen con materiales bituminosos: las pinturas bituminosas son, junto con las emulsiones asfálticas, productos líquidos utilizados para la imprimación y la preparación de las distintas superficies que vayan a impermeabilizarse con el fin de mejorar la adherencia del material impermeabilizante con el soporte. En esta norma de obligado cumplimiento, a sustituir por la NBE-IQ «Impermeabilización de Cubiertas», las pinturas bituminosas de imprimación se clasifican en materiales de base asfáltica (Tipo 1) y de base alquitrán (Tipo 11). INFLUENCIA DE ASFALTENOS y RESINAS EN LA VISCOSIDAD DE PETRÓLEOS BITUMINOSOS UTILIZABLES COMO PINTURAS ASFÁLTICAS DE IMPRIMACIÓN EFFECT OF A5PHALTENEAND RE51N 01L5 ON THE V15C0517Y OF B1TUM1NOU5 PETROLEUM MATER1AL5 TO BE U5ED AS A5PHALT PR1MER5 G. MÁROUEZ(*), F. J. ALEJANDRE(*), M. R. BENCOMO(**) puentes de hidrógeno, que dan lugar a asociaciones intermoleculares de bastante tamaño, provoca un incremento importante de la viscosidad (19). The bituminous crude from the Machete/ Venezuela/ area/ which has such a fluid consistency that it falls outside the normalscope of the A5TM o-s (1) penetration tes~ exceeding the 3D-mm ceiling specified in that standar~ and can be used as an asphalt primer: Like other asphalt products/ these materials are -chemically speaking- a mix ofnumerous naphtheni~ paraffinic and aromatic hydrocarbons and heterocyc/ic compounds containing sulphur, nitrogen/ oxygen and so on. They have a dense and a malthene Ol'l phase which/ along with the natural hydrocarbons additives used in these products/ acts as a volatile fluidizer: The former is described as a mix of asphaltenes: comple~ high mo/ecular weight substances that are insolub/e in paraffinic hydrocarbons andsoluble in aromatic compounds such as benzene. The malthene oilphase/ in turn/ consists in a mix of resins and hydrocarbons and together the two constitute a colloida/system. The experiments discussed in the presentpaper were conducted to determine the effect of the proportion of asphaltenes and resin oils on the viscosity of such bituminous crude emulsions/ with a view to their use as primers. These experiments were run in a Parr batch reactor in a nitrogen atmosphere using n-heptane as a solvent. The resins were separated after the asphaltenes precipitated from the samples and subsequently from the malthene fraction obtained. The results showed that the asphaltenes account for the structural characteristics and consistency ofthe medium and the resin oils for its cohesive properties/ the malthene oils act as solvents. Químicamente, estos productos asfálticos naturales son una mezcla compleja de hidrocarburos (4), por lo que del 90 al 95% del peso de los mismos está compuesto por carbono e hidrógeno. Los componentes de dicha mezcla se agrupan en cuatro fracciones: carboides y carbenos, por un lado, en cantidades de hasta el 2%, y las fracciones principales, asfaltenos y maltenos, por otro. Los denominados maltenos tienen pesos moleculares de 700 a 4.000; a su vez, los aceites malténicos puede subdividirse en tres partes: parafinas y naftenos con pesos de 600 a 1.000, resinas de 1.000 a 2.000 (formaldehído, fenoL ..) e hidrocarburos aromáticos de 2000 a 4000. Los asfaltenos o fracción pesada y de alta polaridad, cuyo peso molecular oscila de 2.000 a 7.000, es una mezcla que contiene compuestos aromáticos de peso molecular entre 2.000-5.000, hidrocarburos saturados, compuestos organometálicos con níquel, vanadio o hierro y heterociclos con átomos de azufre, oxígeno y nitrógeno (por ejemplo, piridina). Además de éstos, contienen hidrocarburos aromáticos volátiles (benceno, tolueno u otros), ácidos carboxílicos y fenólicos e hidrocarburos aromáticos condensados como el naftaleno, antraceno, benzantraceno, naftaceno, pentafeno, etc.

Asphalt primers/ which are designated with the letters PI fol/owed by a dash/ the respective roman numeral and reference (3)/ are brushed orsprayed on to the surface to be primed as a thin layer that dries to form a continuous solid film. The purpose of this layer is to bind to the underlying surface to enhance adherence and selfprotection. It should be app/ied on all areas to be weatherproofe~ including areas under nashing~ upstands and so on. Más concretamente, los crudos venezolanos de la franja del Orinoco (área Machete) se caracterizan por tener una alta viscosidad y un alto contenido de aromáticos y asfaltenos. Estos productos líquidos, no refinables y económicamente poco atractivos, pueden ser considerados unos "asfaltos naturales de curado lento" cuyas características permiten su fácil aplicación en espacios abiertos sin tener que calentarlos a elevadas temperaturas, e incluso en frío, como base de pinturas de imprimación de elevada capacidad de penetración, añadiéndoles cantidades de disolventes volátiles (gasolina, queroseno...) con el objeto incrementar el grado de fluidez del crudo extrapesado. Una vez puesto el producto fluidificado enviscosidades dinámicas en un intervalo de una millonésimo a mil poises. El dispositivo permite trabajar con pequeñas cantidades de muestra (aproximadamente dos gramos), cubriendo "velocidades de cizalla" desde un centésimo a 250 segundos recíprocos. Las investigaciones realizadas señalan que existen diversos factores responsables de la viscosidad de dichos fluidos. Considerando la literatura en el caso de mezclas bituminosas complejas, la viscosidad sigue algunas tendencias generales: disminuye con el aumento de temperatura (17), aumenta con el incremento de la presión o la densidad (18) y, sobre todo, depende de la estructura molecular de los componentes. De acuerdo con lo anterior, se ha encontrado que, para los hidrocarburos, a mayor peso molecular y/o carácter cíclico, mayor valor de la viscosidad. Ello se explica porque el flujo se facilita con la mayor flexibilidad o posibilidad de deformación de las moléculas que presentan mayor número de grados de libertad (1'9). A tal respecto, la presencia de determinados grupos funcionales capaces de formar enlaces tipo The equipment described be/ow was used for the experimental part of this study: the aspha/tenes were separated with a 4 OOO-m/ Parr discontinuous batch reactor titted with a stirring system/ temperature contro¿ gas and /iquid evacuation faci/i~ pressure contro¿ air coo/ing and a draining system. Whatman 934 AH ti/ter paper with a pore size of 1.5 micron~ ret: 1827-11~ was a/so used

hydrogen bonds that give rise to fairly large intermolecular associations raises viscosity values substantial/y (19). asphaitenes/resin oIls ·1 - ; - - - - r - - , . - - - r - - - r - - r - - - r - - . . . . - - - r - - , . - - - - , . - - I O 10 15 20 25 A Haake mode/ RV3 rotationa/ viscometer with an MDK measuring head and SVI and SVII sensors was used to determine the dynamic viscosity ofboth the Machete crude and the synthetic crude oi/s prepared for the study. In this experimen~ the shear rate was pre-se/ected on the above device. Its measurements are based on the fact that abso/ute viscosity is equa/ to a parameter -whose va/ues are tabu/ated and depend on lhe equipment used- mu/tip/ied by the quotient resu/ting from dividing the sca/e va/ue proportiona/ to the rotor torque by the number of revo/utions. Before determining the viscosity va/ue~ the samp/es ofsynthetic crude were subjected to u/trasound treatment at 55 oC for one hour to guarantee their homogenei~ as far as possib/e. The viscous behaviour of liquid asphalt products can be best understood when theyare viewed as col/oidalsystems in which a group of heavier and more polar molecules (asphaltenes) are surrounded by lighter weight molecules (resins) to form highly compacted clusters of inverse micel/es/ whi/e the scant space in between is occupied by naphthen/~ paraffinic and aromatic oils (20). This last group constitutes the low polarity dispersion medium or continuous phase.

asfáltico, a

A posterior~ el citado subproducto se rotaevaporó a vacío para obtener los maltenos secos. Dicho precipitado se sometió a una extracción Soxhlet con n-heptano, a presión atmosférica, con el fin de separar las resinas. Se disolvieron 15 g de maltenos en 400 mi de solvente, a la solución se añadieron unos 700 g de sílica-alúmina previamente activada a 120 oC durante 2 horas. Dicha mezcla se agitó agregando pequeñas cantidades de solvente hasta que éste adquiría una coloración amarilla; entonces se decanta el n-heptano y se repetía la operación hasta que este emergiera transparente. La fracción de las resinas, una vez precipitada, se secaba a presión reducida. Luego, la solución proveniente de la mencionada extracción se rotaevaporaba a baja presión y, por último, los restantes maltenos también eran secados al vacío.