Asfaltos y mezclas asfálticas: Conceptos y fundamentos

Product Information

TRT Terms: Calculation; Evaluation; Hot coated materials; Laboratories; Mixtures; Volumetric analysis Last/~ the density or API gravity of Machete crude was determined as specified in standard ASTM D-2041 (15)/ using a Rice device fitted with all the necessary components: vibrato¡; vacuum pycnomete¡; vacuum pump/ filter set/ electronic scales and residual pressure manometer: a "ljN-shaped pipe closed at one end and mounted on a glass blister connected to an evacuation tank.

It is/ then/ a material of cardinal importance for the construction industry for its consisten~ adherence/ watertightne~s/ durability and low cost (4). Although such asphaltprimers are general/y obtainedby diluting ormixing semi-solid asphalt tar with liquid by-products -nearlyas fluid as water- obtained from distil/ing certain types of crude oi¿ asphaltic petroleum conforming to a number of specifications may be used directly for this purpose. In this regarct part of the liquid asphalt that has been used for many years is bituminous crude found in natural deposits that requires no industrial processing or preparation whatsoever: Such deposits are formed when the lighter fractions of crude oil that has seeped to the surface of the earth are driven off by the action of sun and wind. The largest deposits of this nature/ known as lake aspha/~ in which the concentration of the denser fraction materials is highe¡; are located in the southern United States and northern Venezuela (5). Figura 1.- Representación de la asociación molecular entre resinas y asfaltenos, tomado de otros autores (9). \. Para explicar el comportamiento viscoso de los productos asfálticos líquidos, éstos deben considerarse como una disolución coloidal, donde un grupo de moléculas más pesadas y polares (asfaltenos) están rodeadas por otras moléculas polares más ligeras (resinas), formando micelas inversas, sin que exista una separación entre aquéllas, sino una transición, finalmente, ocupando el espacio restante los aceites nafténicos, parafínicos y aromáticos (20). Estos últimos constituyen el medio dispersante de baja polaridad o fase continua. ITRD Terms: 4997: Asfalto revestido o recubierto en caliente; 6464: Calculo; 6237: En laboratorio; 9020: Evaluacion; 8072: Mexico; 9047: Mezcla; 7142: Volumetria Por último, la densidad o gravedad API del crudo Machete se determinó, según norma ASTM D-2041 (15), utilizando un dispositivo Rice que incluía un conjunto de elementos necesarios: vibrador, picnómetro de vacío, bomba de vacío, juego de filtración, balanza electrónica y un manómetro de presión residual compuesto de un tubo en "U" cerrado en un extremo y montado sobre una cúpula de vidrio conectada al recipiente de vacío.hydrogen bonds that give rise to fairly large intermolecular associations raises viscosity values substantial/y (19). The graph in Figure 3 plots the log of viscosity values against the log ofthe weightedpercentage ofasphaltenes in two series ofsynthetic crude oils at 55 oC These samples were preparedfrom the fractions separated from Machete crude in such a way that the resin-malthene and asphaltene-resin ratios were constant The information obtained shows that the viscosity of these resin- and asphaltene-containing solutions is significantlygreater than would be expected on the grounds of the patterns observed previously for the two substances alone. Similar/~ the effect of the proportion of asphaltenes on the viscosity ofthese mixes is greater than their effect in the absence of the resins.

Para determinar la viscosidad dinámica del crudo Machete, así como de los crudos sintéticos preparados, se ha utilizado un viscosímetro rotacional Haake modelo RV3 con cabezal de medición MDK y sistemas sensores SVI y SVIL Dicho aparato operó mediante preselección de la tasa de corte y las mediciones en el mismo se basan en el hecho de que la viscosidad absoluta es igual a un parámetro, previamente tabulado, dependiente del equipo empleado multiplicado por el cociente entre el valor de la escala proporcional al torque del rotor y el número de revoluciones del mismo. Antes de cada determinación de viscosidad, las muestras de crudos sintéticos a 55 oC fueron sometidas a ultrasonido durante una hora con calentamiento a fin de garantizar, en todo lo posible, la homogeneidad de dichas muestras. viscosidades 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.

asfáltico, -ca

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(**) 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. La consistencia de un producto asfáltico es el grado de fluidez que tiene el mismo a una determinada temperatura. La viscosidad es la resistencia del material a fluir. La situación ideal es aquélla de aquel material que mantiene su consistencia en un amplio intervalo de temperatura, es decir, su susceptibilidad térmica es baja.

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. Para el desarrollo experimental de este trabajo, se emplearon los equipos que se describen a continuación: un reactor batch discontinuo marca Parr con una capacidad de 2.000 mi, un sistema de agitación, control de temperatura, evacuación de gases y del producto líquido, control de presión, enfriamiento con aire y un sistema de drenado para la obtención de los asfaltenos. Adicionalmente, se utilizó un papel filtro tipo Whatman 93,\. AH núm. 1827-110 y 1,5 micras de tamaño de poro. ":~ La microestructura de los crudos sintéticos estudiados queda definida entonces por la cantidad de micelas, su distribución de tamaños y por las interacciones fisicoquímicas entre ellas. La fracción de los asfaltenos se presenta a modo de láminas paralelas unidas por fuerzas fisicoquímicas y compuestas por núcleos aromáticos condensados sustituidos por grupos alifáticos, nafténicos y heterocíclicos (21). Las resinas poseen estructuras parecidas a las de los asfaltenos pero tienen menor tamaño y una proporción mayor de cadenas parafínicas como sustituyentes de los anillos aromáticos. A causa de ello, las resinas son una fase de polaridad intermedia que sirven como interfase entre los asfaltenos polares, a los que recubren, dando lugar a las mencionadas micelas, y el resto de la matriz del medio oleoso que, generalmente, posee una alta relación entre parafinas y aromáticos no polares (22). Los asfaltenos precipitarían de no ser por la presencia de esta capa de resinas que los rodean (23). Durante los últimos años varios proyectos de investigación se han interesado en desarrollar un conocimiento fundamental y formal sobre estos productos para encontrar alternativas de aprovechamiento de estos materiales. En ese sentido, las propiedades fisicoquímicas de los mismos pueden permitirles ser suficientemente dúctiles, maleables y reométricamente aptos para su aplicación como capa de fondo o imprimadores en cubiertas impermeabilizantes de edificaciones, a fin de satisfacer la creciente demanda mundial de los mismos. Por otro lado, no debe olvidarse que estos materiales pueden ser susceptibles a los cambios de temperatura, sufrir envejecimiento por intemperismo o ser afectados por la oxidación y la fotodegradación, lo que limita su rango de utilidad. Por todas estas razones, estos productos suelen ser aditivados o modificados para mejorar dichas propiedades. In the rheograms obtained from the synthetic crude oils prepared and the different xylene solutions of Machete oil the shear stress and shear rate measurements (at different values of the two) proved to be directly proportional at temperatures ranging from 28 to 55 oC Nonetheles~ these are unlikely to be Newtonian f/uids because petroleum products tend to exhibit thixotropic behaviourEn los reogramas obtenidos a partir de los crudos sintéticos preparados y de las diferentes disoluciones en xileno de las fracciones constituyentes del petróleo Machete, las medidas de "esfuerzo cortante" y "velocidad de cizalla" (a distintos valores de ambos) indican una proporcionalidad directa entre estas magnitudes en el intervalo de temperatura de 28 a 55 oC. Sin embargo, muy probablemente no se trate de fluidos newtonianos, puesto que los productos petrolíferos suelen presentar un comportamiento tixotrópico (16). Figure 3. - Viscosity at 55 oC of different synthetic mixes with constant resin to asphaltene and oil to resin ratios. Hidrocarbonos aromáticos/Aromatic hydrocarbons Hidrocarbonos parafínicos y/o nafténicos/ Paraffinic and/or naphthenic hydrocarbons A number of research projects has been conducted in recent years to acquire a fundamental and formal understanding of these materials in pursuit of possible alternative uses. In this regarct their physical-chemical properties may make them sufficiently ductile and malleable to be rheometrically apt for use as primers in weatherproofed roofs/ in which case they may help meet the increasing world-wide demand for such products. Converse/~ however; these materials may be sensitive to temperature change~ age as a result of weathering or undergo oxidation orphotodegradation/ allofwhich would limit their range ofuse. For all these reasons such materials are usually altered with additives or otherwise modified to enhance their beneficial properties.

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 en asphaitenes/resin oIls ·1 - ; - - - - r - - , . - - - r - - - r - - r - - - r - - . . . . - - - r - - , . - - - - , . - - I O 10 15 20 25As noted in the introduction/ Machete bituminous crude was used to obtain resins and asphaltenes. A preliminary operation involved dissolving the crude in excess toluene and distillation-drying at 78 oC to remove the entire azeotropic mixture ofwater andsolvent The main fractions of the liquid asphalt material were then separated by differential dissolution. First the asphaltenes were precipitated out of the dry crude with HPLC-grade nheptane/ a compound ensuring ready precipitation at atmospheric pressure and high experimental reliability (10)/ although this operation can also be suitably performed with low molecular weight paraffinic hydrocarbons. The asphaltenes obtained with n-heptane have a higher molecular weight and greater polarity than those separated with n-pentane/ although in the latter case/ due to the higher temperatures generatect a larger amount of asphaltenes precipitate than when n-heptane is used (11). The n-heptane / dry crude ratio usect by volume/ was 60:1 to obtain the maximum asphaltene concentration (12). 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.