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ANALYSIS OF QUALITY AND PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF
ASPHALT CEMENT AC 20 FOR ROAD APPLICATION PRODUCED IN
ESMERALDAS STATE REFINERY.
ANÁLISIS DE CALIDAD Y PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL CEMENTO
ASFÁLTICOS AC 20 PARA APLICACIÓN VIAL PRODUCIDO EN REFINERÍA
ESTATAL DE ESMERALDAS.
Autores:
Ing. Douglas Quiñonez Arroyo, MBA
UNIVERSIDAD TÉCNICA LUIS VARGAS TORRES
INGENIERO MECÁNICO.
ESMERALDAS - ECUADOR
douglas.quinonez@utelvt.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-3555-05855
Ing. Angulo Guerrero Ronny Joel
UNIVERSIDAD TÉCNICA LUIS VARGAS TORRES
INGENIERO ELECTRICO.
ESMERALDAS - ECUADOR
ronny.angulo@utelvt.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-3070-1823
Lcdo. Rúa Sánchez Luis Efrén
UNIVERSIDAD PARTIULAR SAN GREGORIO DE PORTOVIEJO
MAESTRANTE EN TECNOLOGIA E INNOVACION EDUCATIVA
PORTOVIEJO - ECUADOR
lruas363@alumnos.imf.com
https://orcid.org/0000-0002-5592-6631
Fechas de:
Recepción: 05-MAY-2022 Aceptación: 05-JUN-2022 Publicación: 15-JUN-2022
https://orcid.org/0000-0002-8695-5005
http://mqrinvestigar.com/
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RESUMEN
El trabajo de investigación “Análisis de calidad y propiedades fisicoquímicas del cemento
asfalticos AC 20 para aplicación vial producido en refinería estatal de esmeraldas” tiene
como finalidad brindar al lector una guía básica sobre el uso de los cementos asfalticos. Este
documento deberá ser tomado de manera referencial y como ayuda para que el lector
establezca sus propias especificaciones en proyectos particulares. El objetivo principal del
presente trabajo de investigación fue evaluar mediante un estudio físico-químico el Sistema
de Calidad del asfalto AC20, para ello se realizó un estudio experimental en el Laboratorio
de Control de Calidad de la Refinería Estatal de Esmeraldas. Se tomó tres muestras promedio
por cada mes de funcionamiento continuo de las unidades de generación, las cuales serán
analizadas y sus resultados serán compilados en tablas Excel para determinar si cumplen con
los valores permisibles. Además, este proyecto presenta detalladamente los requisitos que
deben cumplir los cementos asfalticos para estar dentro de calidad, los cuales son dados por
la Norma Técnica Ecuatoriana (NTE INEN 2515). Así mismo de los procedimientos que se
deben realizar para los ensayos que determinan si el cemento asfaltico AC20 cumple o no
con los requisitos dadas por las normas INEN dichos ensayos se deben realizar bajo las
normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales se usan en
investigaciones y proyectos de desarrollo, sistemas de calidad, comprobación y aceptación
de productos y transacciones comerciales por todo el mundo.
Palabras claves: fisicoquímicas, cementos asfalticos, investigación, investigación.
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ABSTRACT
The research work "Analysis of quality and physicochemical properties of asphalt cement
AC 20 for road application produced in the Esmeraldas state refinery" aims to provide the
reader with a basic guide on the use of asphalt cements. This document should be taken as a
reference and as an aid for the reader to establish their own specifications in particular
projects.
The main objective of this research work was to evaluate the AC20 Asphalt Quality System
through a physical-chemical study, for which an experimental study was carried out at the
Quality Control Laboratory of the Esmeraldas State Refinery.
Three average samples were taken for each month of continuous operation of the generation
units, which will be analyzed and their results will be compiled in Excel tables to determine
if they meet the permissible values.
In addition, this project presents in detail the requirements that asphalt cements must meet to
be within quality, which are given by the Ecuadorian Technical Standard (NTE INEN 2515).
Likewise, the procedures that must be carried out for the tests that determine whether or not
the AC20 asphalt cement meets the requirements given by the INEN standards, said tests
must be carried out under the ASTM (American Society for Testing and Materials) standards,
which are They are used in research and development projects, quality systems, product
testing and acceptance, and business transactions around the world.
Keywords: physicochemical, asphalt cements, research, research.
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INTRODUCCIÓN
El asfalto es un material de color oscuro, el cual presenta propiedades ligantes y aglutinantes,
conformado por compuestos en los que sobresalen los hidrocarburos; soluble en gran parte
en disulfuro de carbono, presenta consistencia semisólida a las temperaturas ambientes
ordinarias, pero al incrementarse la temperatura tiende rápidamente a la liquidez, lo cual ha
permitido adecuarlo a diversos usos en la construcción de distintas obras civiles. (G, 2008).
Cuando hablamos de asfalto es, sin lugar a dudas, el material más versátil y universal de
cuantos se tienen al alcance de la tecnología de los pavimentos flexibles. Su gran número de
aplicaciones permite dar solución a gran cantidad de problemas de construcción. Sin duda
alguna el asfalto es de gran interés para el ingeniero porque es un material fuertemente
cementante, altamente adhesivo, impermeable y durable. (TECNOLOGÍA, 2004). El análisis
fisicoquímico del asfalto es el proceso por el cual se conocen las características físicas y
químicas del producto para así poder asegurar su confiabilidad, ya que, para la utilización,
un producto debe cumplir con especificaciones técnicas o requerir de un certificado de
análisis, proceso que garantiza los mejores controles de calidad a los productos de una
industria. El desarrollo de un país está relacionado directamente con la capacidad de
movilidad que posee el mismo, esta es la razón por la cual es necesario evaluar mediante un
estudio fisicoquímico el sistema de calidad del cemento asfáltico AC 20 que se produce en
la refinería estatal de Esmeraldas, dichos análisis deben realizarse mediante las normas
ASTM (American Society for Testing and Materials), con lo cual podemos verificar si
nuestro asfalto cumple o no con los requisitos dados por las normas INEN 2515 y de esta
manera lograr un alto rendimiento al ser empleado en sistema vial lo que mejorará las
condiciones de tránsito.
MATERIAL Y MÉTODOS
DEFINICIÓN DE ASFALTO
Los asfaltos vienen definidos por la ASTM como “Materiales aglomerantes sólidos o
semisólidos o líquido que varía de color negro o pardo oscuro y que se licúa gradualmente al
calentarse, cuyos componentes predominantes son los betunes que se dan en la naturaleza en
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forma sólida o semisólida o se obtienen de la destilación del petróleo; o combinaciones de
estos entre sí o con el petróleo o productos derivados de estas combinaciones” (92, 2009)
El asfalto del petróleo o denominado betún asfáltico se obtiene como extracto de la unidad
de desasfaltado, para la preparación de bases lubricantes o como residuo de unidades de
destilación al vacío. (Ucha, 2010)
CEMENTOS ASFÁLTICOS
Es un derivado del petróleo que satisface las especificaciones establecidas para los
materiales empleados en pavimentos y otros usos industriales y se caracterizan por
permanecer en estado semisólido a temperatura ambiente. (INEN, 2010)
CEMENTOS ASFALTICO AC 20
Es un sistema homogéneo de asfáltenos y aceites aromáticos (aromáticos, malténicos y
resinas), que posee propiedades adecuadas como ligante para la construcción de carreteras
y pavimentos asfálticos. (INEN, 2010)
COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ASFALTO
Asfáltenos: Constituyen entre el 5% al 25% del total de bitumen, estos se caracterizan por
no presentar ductilidad ni adherencia. Al incrementarse la proporción de asfáltenos se obtiene
un asfalto más duro y de menor penetración, mayor punto de ablandamiento y mayor
viscosidad. (Soto, 2016)
Resinas: Son líquidos muy viscosos de color ámbar, constituyen entre el 5% al 25% del total
de bitumen, son de naturaleza polar por lo cual brinda propiedades de adhesividad y
ductilidad. Al oxidarse se convierten en asfáltenos. (Soto, 2016)
Aceites (Aromáticos y Saturados): Son líquidos viscosos, no tiene ninguna adhesividad,
constituyen entre el 35% al 75% del total de bitumen, son estables en presencia de oxígeno,
pero la fracción que se oxida se transforma en resinas y asfáltenos. (Soto, 2016)
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PROPIEDADES FÍSICAS DEL ASFALTO
Son preparados especialmente por presentar cualidades y consistencias propias para uso
directo en la construcción de pavimentos asfálticos. Por tener las siguientes propiedades:
Consistencia. - Se mide como el grado de fluidez o resistencia a la deformación
de un material asfáltico a una temperatura determinada.
Durabilidad. - Se define como la capacidad de un ligante asfaltico para mantener
sus propiedades originales cuando es sometido a los procesos normales de trabajo
en obra. (Lopez G. , 2014)
Adherencia. - Fuerza molecular de atraccn que se manifiesta entre dos cuerpos de
diferente naturaleza en contacto entre sí, la adherencia del betún-agregado está
influenciada por las características del betún (material hidrófobo) y el agregado
usado en la mezcla (material básicamente hidrófilo), así como las condiciones
ambientales (humedad y temperatura), las características de la superficie del
pavimento (rugosidad, porosidad y revestimiento) y el tráfico al que es sujeto.
(Venturini, 2019)
Cohesión. - Es la capacidad que tiene el asfalto de mantener firmemente, en su
puesto, las partículas de agregado en el pavimento terminado.
Pureza. - El cemento asfáltico se compone casi enteramente de betunes, los cuales,
por definición, son solubles en bisulfuro de carbono. Los asfaltos refinados son
generalmente, más del 99.5% solubles en bisulfuro de carbono y por lo tanto, casi
betunes puros. (Lopez G. , 2014)
Gravedad especifica. - Se entiende por gravedad específica de un material, a la
relación de su peso en aire a una temperatura determinada, el peso de un volumen
igual de agua a la misma temperatura, generalmente a los 25ºC.
TIPOS DE ASFALTOS
ASFALTOS OXIDADOS O SOPLADOS
Estos son asfaltos sometidos a un proceso de deshidrogenación y luego a un proceso de
polimeración. A elevada temperatura se le hace pasar una corriente de aire con el objetivo de
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mejorar sus características y adaptarlos a aplicaciones más especializadas. El proceso de
oxidación produce las siguientes modificaciones físicas:
Aumento del peso específico
Aumento de la viscosidad
ASFALTOS SÓLIDOS O DUROS
Asfaltos con una penetración a temperatura ambiente menor que 10.
FLUXANTE O ACEITE FLUXANTE
Fracción de petróleo relativamente poco volátil que puede emplearse para ablandar al asfalto
hasta la consistencia deseada.
ASFALTOS DILUIDOS DE CURADO RAPIDO (RC)
Cuando el Cemento Asfáltico es de penetración 80/120 y el solvente es nafta o gasolina. Se
clasifican en: RC-70, RC-250, RC-800, RC-3000. (Albornoz, 2014)
ASFALTOS DILUIDOS DE CURADO MEDIO (MC)
Cuando el Cemento Asfáltico es de penetración 120/250 y el solvente es Kerosene. Se
clasifican en: MC-30, MC-70, MC-250, MC800, MC-3000. (Albornoz, 2014)
ASFALTOS DILUIDOS DE CURADO LENTO (SC)
Cuando el Cemento Asfáltico es de penetración 200/300 y el solvente es un gasóleo, ya sea
el gasoil o el diésel. Se clasifican en: SC-70, SC-250, SC-800, SC-3000. (Albornoz, 2014)