lunes, 24 de mayo de 2010

Procesos y características de materiales de construcción

Constitución, proceso de fabricación, propiedades, ventajas y desventajas de:
Materiales Metálicos, cementantes , Materiales cerámicos , Materiales bituminosos, y
Materiales poliméricos.

Materiales Metálicos:



Los cementantes son cemento, yeso y cal
fabricación del cemento :


Fabricación de ladrillos:
El ladrillo es un material cerámico


El vidrio también es un material cerámico y se hace de la siguiente manera:


Los materiales bituminosos
El asfalto también se conoce como cemento asfáltico

El concreto asfáltico es un material compuesto por agregados embebidos en una matriz de cemento asfáltico que llena el espacio dejado por éstos y los une. El cemento asfáltico se mantiene flexible y provee integridad estructural cubriendo los agregados y dándole a la mezcla propiedades cohesivas. Dado que el cemento asfáltico es semi sólido a temperaturas corrientes, la calidad y granulometría de los agregados juega aquí un papel mucho más importante que en los pavimentos de hormigón.
Un concreto asfáltico debe tener una cantidad precisa de cemento asfáltico para proveer el porcentaje de vacíos deseado para la mezcla.
se pueden seguir curvas como las más finas ubicadas por encima o por debajo de la línea de máxima densidad; lo que no debe hacerse es cruzar la línea de máxima densidad dado que se pueden obtener mezclas con baja resistencia a la deformación bajo carga.


 Los pavimentos flexibles se caracterizan por ser sistemas multicapa con las capas de mejor calidad cerca de la superficie donde las tensiones son mayores. La capa superior es de concreto asfáltico. Un pavimento flexible trabaja distribuyendo la carga hasta que llegue a un nivel aceptable para la subrasante. Por debajo de la capa de concreto asfáltico se coloca una base que puede ser de piedra partida, grava bien graduada o materiales estabilizados (con cemento, cal o asfalto). Por debajo de esta base se coloca una capa de menor calidad denominada subbase.


Reseña Histórica del asfalto:
Fuente: ww.repsol.com/pe_es/productos_y_servicios/productos/peasfaltos/introduccion/historia/Default.aspx
Reseña Histórica
El asfalto es un componente natural de la mayor parte los petróleos. La palabra asfalto deriva de la lengua que se hablaba en las orillas del Tigris superior de Asia entre los años 1400 y 600 A.C. En esta zona se encuentra la palabra sphalto,  que significa “durable”. Después el vocablo fue adoptado por el griego, pasó al latín y, más adelante al francés (asphalte), al español (asfalto) y al inglés (asphalt).
Los estudios arqueológicos indican que es uno de los materiales de construcción más antiguos que el hombre ha utilizado, ya que apreciaron rápidamente las excelentes propiedades impermeabilizantes, adhesivas y de preservación que tenía.
Aseguran que ya en la antigua Mesopotamia los baños de los templos se recubrían con asfalto natural y en la Biblia se menciona en varias ocasiones su uso a propósito del Arca de Noé, la Torre de Babel, la Cuna de Moisés o las Murallas de Jericó. Los árabes desarrollaron un uso medicinal del asfalto de Judea, utilizándolo para el tratamiento de enfermedades de la piel y como desinfectante tópico. Y dadas las propiedades combustibles que presenta, en la antigüedad y hasta la Edad Media se utilizó con fines bélicos o destructivos, en forma de bolas de asfalto llameantes lanzadas con catapulta y en forma de baños incandescentes.
Aunque hubo experiencias previas, la primera patente del asfalto se registró a finales del siglo XIX, y la primera planta de producción de asfalto se abrió a principios del siglo XX en Cambridge (Reino Unido). El ritmo de las obras viales y la necesidad de mejorar los trabajos y reducir costes hizo progresar el desarrollo de las carreteras. Los métodos manuales se mecanizaron poco a poco y fueron apareciendo regadoras de asfalto a presión, distribuidoras de piedra, apisonadoras, rodillos neumáticos, etc.
La tecnología mejoró durante la segunda guerra mundial por necesidad, ya que los vehículos militares debían transportar mercancías muy pesadas.
En su evolución, se han logrado avances significativos al tratar el cemento asfáltico original (obtenido del petróleo crudo) con otras sustancias que permiten mejorar su comportamiento cuando es sometido a condiciones extremas, como climas muy fríos o calurosos, tránsito de vehículos muy pesados o ambientes agresivos.
Sólo en Europa actualmente existen más de 4,000 plantas de mezcla asfáltica alrededor de 16 países.(España se encuentra entre los principales fabricantes), que producen aproximadamente 300 millones de toneladas al año. El asfalto es totalmente reciclable y su reutilización ha aumentado considerablemente en los últimos años, llegando hasta el 70%.



La necesidad de fabricar asfaltos cada vez más seguros y de mayor calidad ha llevado a Repsol a investigar e innovar en este sentido, logrando ser  líderes en tecnología de pavimentación asfáltica.

El proceso de obtención del asfalto seguido de la destilación del petroleo:




Fisicoquimica del Asfalto: la composición quimica del asfalto se enuncia en la tabla siguiente:
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La composición del asfalto es una “Enciclopedia” de Química Orgánica. En un análisis detallado de los asfaltos encontramos: saturados, anillos nafténicos y aromáticos, sencillos o múltiples, radicales ácidos, aldehídos, cetonas, está constituido por cadenas de Peso Molecular de hasta 200.000.
La composición química de los asfaltos es muy compleja, básicamente esta constituida por cadenas de moléculas compuestas fundamentalmente por carbono, hidrógeno, azufre, oxigeno, nitrógeno y complejos de vanadio níquel, hierro, calcio y magnesio.
La composición específica de un asfalto en particular dependerá de la procedencia del   petróleo crudo del cual   procede.
El análisis químico del asfalto es muy laborioso, sin embargo, es posible   distinguir dos grandes grupos que lo constituyen: los asfaltenos y maltenos.
Dentro del grupo de los maltenos, podemos distinguir a tres grupos estructurales con propiedades definidas y son los saturados, aromáticos y resinas.
Estructura Química de los Asfaltos
Cuando el asalto es disuelto en n-heptano, los materiales duros son precipitados, estos materiales son llamados asfaltenos, nombre propuesto por Boussingault en 1837. Existen otras fracciones asfálticas precipitadas   por otros solventes, pero esta es la mejor manera de distinguir a estos materiales como insolubles en n-pentano.
Las sustancias solubles en n-heptano se denominan en general petrolenos, también llamados maltenos. Las resinas se encuentran en los petrolenos, pueden ser parcialmente precipitadas por algunos solventes o adsorbidas de los petrolenos por medio de arcillas u otras minerales activados, estas resinas, previamente adsorbidas, pueden pasar a un proceso de desorción del mineral por solventes previamente seleccionados.
Los carbenos son materiales duros presentes en los asfaltenos de algunos asfaltos. Estos son solubles en disulfuro de carbono pero insolubles en tetracloruro de carbono.


Asfaltenos
Son estructuras complejas de compuestos aromáticos de color negro o marrón que contienen además del carbón otros elementos químicos tales como nitrógeno, azufre, oxígeno , en general , son compuestos polares, de alto peso molecular. 

Maltenos
Son sustancias solubles en normal h-heptano y está constituido por resinas, saturados y aromáticos.
Son compuestos muy polares de color marrón o marrón claro, sólidos o semisólidos, solubles en n-heptano y, al igual que los asfaltenos, son compuestos de carbón, hidrógeno y cantidades menores de nitrógeno, oxígeno y azufre. Las resinas son materiales muy adhesivos y actúan como dispersantes o peptizantes de los asfaltenos.

Aromáticos 
Los aromáticos constituyen entre el 40 y 65 % de la composición total de los asfaltos, son las fracciones de menor peso molecular en la estructura de los asfaltos, representan la mayor proporción de los dispersantes de los asfaltenos peptizados. Los aromáticos son compuestos   donde predominan las moléculas insaturadas de peso molecular de entre 300 a 2000, no polares, con especial capacidad para actuar como disolventes de otras cadenas hidrocarbonadas de alto peso molecular. 

Saturados
Son cadenas lineales y ramificadas, saturadas, no polares.




La Fisicoquimica del Asfalto
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 Reología
Es la ciencia que estudia el flujo o la deformación de los materiales. El nombre fue propuesto hace más de setenta años por el Dr. E.C. Bingham del “Lafayette College” de los EE.UU de Norte América. Bingham es considerado uno de los padres de la reología.
Propiedades reológicas más importantes:
Consistencia/Viscosidad
·          A temperatura intermedia ®Penetración a 25ºC:
-  Base para la clasificación de los asfaltos por penetración: CA 40/50, CA 60/70, CA 85/100, CA 120/150.
-  Controlan los criterios de mezcla.
·          A temperatura alta ®Punto de Reblandecimiento (Anillo y Bola, Punto de Ablandamiento) o Viscosidad 60ºC.
·          A temperatura baja ®Punto de Fragilidad Fraass
Susceptibilidad térmica ® Índice de penetración
Trabajabilidad ® Relación Viscosidad/Temperatura
Seguridad ® Punto  de Inflamación Cleveland (vaso abierto-COC)
Durabilidad - Envejecimiento ® Valores tras TFOT/RTFOT

Modos de Utilización del Asfalto
Para poder emplear el asfalto, es necesario reducir su viscosidad y para ello existen cuatro sistemas: 
  1. Por calientamiento: Aplicaciones (mezclas) en caliente 
  2. Añadiendo un producto ligero: Asfaltos fluidificados.  Asfaltos diluidos 
  3. Dispersando el asfalto en agua: Emulsiones bituminosas- asfalticas 
  4. Inyectando vapor de agua:  Espuma de asfalto - Asfalto espumado 
El asfalto puede emplearse: 
  1. "Tal cual": Asfalto de penetración-Asfalto convencional 
  2. Modificado: variando sus propiedades 
  3. Por oxidación: Oxiasfalto (Breas) 
  4. Por adición de polímeros: Asfalto polimero-Asfalto polimerizado 
  • Otros métodos: Asfaltos "escenciales"  p.e. Multigrado 
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La historia del petroleo desde un video de history chanel 



Materiales poliméricos plásticos:
Como aplicación directa en el siguiente video se fabrica tuberia corrugada para obras de alcantarillado:




La fabricación del Drywall, materias primas y proceso



Luego de cada uno de los procesos, los materiales empleados en el sector de la construcción se encuentran tan industrializados como su proceso. Sin embargo, las patologias que generalmente se presentan son: por el proceso constructivo, por la ausencia de matenimiento y por  la acomodación de cargas a un nuevo estado de equilibrio.