Materiales aglutinantes Son aquellos elementos que sirven para unir o pegar en las construcciones y llevan a cabo su cometido mediante reacciones químicas en presencia de agua y aire. Productos pulverizados que al mezclarlos con agua sufren transformaciones químicas que producen su endurecimiento al aire o bajo el agua, este proceso conocido como fraguado

Los aglutinantes a su vez se clasifican en inorgánicos y orgánicos. El aglutinante

inorgánico que tiene sitios de silicato cálcico que están unidos entre sí mediante

enlaces de fosfato de alúmina-sílice, actuando dichos sitios de silicato cálcico como

sitios de reticulación para los enlaces de fosfato de alúmina-silicato con una relación

en peso de Al2O3/SiO2. El Aglutinante Orgánico es un material aglutinante abrasivo

que contiene carbono. Los aglutinantes orgánicos tienden a suavizarse con el calor. Diferencias entre Aglomerantes y Aglutinantes.

La diferencia se tiene en su utilización, por ejemplo para arenas de moldeo por lo

general siempre se utiliza aglutinantes, estos también se utilizan en el arte; en cambio

los aglomerantes en fundición se los utiliza pero en menor proporción por ejemplo el

yeso pero su mayor aplicación se tiene en la construcción.

Otra diferencia es que entre aglutinantes y aglomerantes se da en que los

aglomerantes solo tienen resistencia mecánica en seco, en cambio los aglutinantes

tienen resistencia mecánica tanto en verde como en seco.

Los aglomerantes siempre se fraguan en agua, por ejemplo el cemento y el yeso, sin

agua es muy difícil que se compacten, pero en cambio en el caso de los aglutinantes

algunos necesitan de agua como el caso de las arcillas pero otros como el caso de las

resinas no lo necesitan, en el caso de los aglutinantes además tienen un poder

aglutinador que por lo general es una atracción electrostática.

Algunos aglutinantes

Los asfaltos son impermeables, se utilizan como aglutinantes, pavimentos de

carreteras y recubrimientos de patios y tejados.

Los morteros (cemento, agua y arena) es fácil de elaborar y se endurece (fragua) en

muy poco tiempo, se utiliza como aglutínate para pegar ladrillos y baldosas, etc.

El Asfalto.

El asfalto es una mezcla sólida y compacta de hidrocarburos y de minerales que mayormente es empleada para construir el pavimento de las calzadas. Sus características físicas más destacadas son la viscosidad, su pegajosidad y su intenso color negro; y como bien decíamos al comienzo su uso primordial se da como aglomerante en mezclas asfálticas a instancias de la construcción de carreteras, autovías y autopistas, ya que es capaz de unir fragmentos de varios materiales y dar cohesión al conjunto a través de transformaciones en su propia masa que dan lugar al origen de nuevos compuestos.

El principal componente del asfalto es el bitumen, también conocido como betún, el bitumen es la fracción residual, es decir, el fondo que queda tras la destilación fraccionada de petróleo, se trata de la parte más pesada y que tiene el punto de ebullición más alto del proceso. Aunque comúnmente se los suele confundir y usar los términos indistintamente, no se debe confundir al betún con el asfalto, ya que este último es una mezcla de betún con minerales.

Además, el asfalto es un material que se encuentra presente en la composición del petróleo crudo.

El origen del término viene a cuenta del Lago Asfaltities (el Mar Muerto) en la cuenca del Río Jordán en donde su presencia es predominante. Pero además del mencionado Lago, el asfalto, en estado totalmente natural es factible de ser hallado en las lagunas de algunas cuencas petroleras formando una mezcla compleja de hidrocarburos sólidos, tal es el caso del lago de Guanoco, en Venezuela, el lago de asfalto más largo del mundo entero con una extensión de cuatro kilómetros cuadrados y 75 millones de barriles de asfalto natural. Otro lago similar que le sigue en importancia es el de La Brea en la Isla Trinidad.

Si bien resulta ser sencilla la obtención del mismo y en materia de calidad el asfalto natural no tiene competencia, desde hace ya mucho tiempo y por una estricta cuestión económica no se lo explota sino que se lo obtiene en las refinerías petroleras como subproducto.

Entre los usos que se le da al asfalto existen dos muy importantes, por un lado, como mencionamos, para la construcción de pavimentos de carreteras y autopistas, por sus características adherentes, cohesivas y altamente resistentes que permiten que reciba cargas importantes y permanentes. Y también como impermeabilizante de techos, por ejemplo, ya que es muy poco sensible a la humedad y da resultados efectivos contra la acción del agua que proviene de las lluvias.

Estructura del Pavimento Asfáltico La estructura que se apoya sobre el terreno de fundación o subrasante, y que está conformado por capas de materiales de diferentes calidades y espesores, que obedecen a un diseño estructural, se denomina pavimento. La estructura del pavimento está destinada a soportar las cargas provenientes del tráfico. Tradicionalmente, los métodos de diseño de pavimentos, han sido empíricos; es decir, que la experiencia representaba un papel importante. Se requería que el ingeniero tuviese muchos años en el área para, de alguna manera, poder interpretar los resultados de las investigaciones de campo y realizar el diseño. Los pavimentos asfálticos están conformados por una carpeta asfáltica apoyada generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y sub base. No obstante puede prescindirse de cualquiera de estas capas dependiendo de las necesidades particulares del proyecto. La distribución típica de las capas que conforman la estructura del pavimento se grafican en la figura 1.1.

El concepto de colocar una capa asfáltica sobre capas de base granular con asfalto pretende profundizar los esfuerzos de tracción, de tal manera que las fisuras no se reflejen en la superficie. La carpeta asfáltica solo cumpliría el papel de revestimiento, criterio por el que fue creado. El esquema de distribución de esfuerzos en una estructura con carpeta asfáltica de revestimiento sería el mostrado en la figura 9.3.

Propiedades Mecánicas Básicas Cuando el asfalto es calentado a una temperatura lo suficientemente alta, por encima de su punto de inflamación, este comienza a fluidificarse, a veces como un fluido Newtoniano y sus propiedades mecánicas pueden definirse por su viscosidad. A temperaturas más bajas, el asfalto es un sólido visco-elástico, sus propiedades mecánicas son más complejas y se describen por su modulo de visco-elasticidad, conocido como el modulo de stiffness. Viscosidad: La viscosidad de un asfalto es usualmente medida en un viscosímetro capilar en una manera similar a la que se miden los aceites lubricantes. El Ensayo Fraass: Es la medida de las propiedades de quiebre del asfalto a bajas temperaturas. En este ensayo, una lámina metálica es recubierta con una capa de 0,5 mm de espesor de asfalto y es movida de una cierta manera. La temperatura es gradualmente reducida, y el valor al cual se produce la rotura de la capa de asfalto se denomina Temp. Fraass. El ensayo Fraass nos da una indicación del riesgo de craqueo del asfalto a bajas temperaturas. Pueden obtenerse variaciones del resultado

de este ensayo dependiendo del origen del crudo de petróleo con que se obtuvo el asfalto. Resistividad / Conductividad Eléctrica: El asfalto tiene una alta resistencia (o una baja conductividad) y es en consecuencia un buen material aislante. La resistencia de todos grados comerciales decrece con el incremento de la temperatura Pavimento Asfaltico Los concretos asfálticos constituyen la clase superior de los pavimentos bituminosos. El concreto asfáltico mezclado en planta y compactado en caliente es el pavimento asfáltico de mejor calidad y se compone de una mezcla de agregados gradados y asfalto, realizada a una temperatura aproximada de 150°C colocada y compactada en caliente. El concreto asfáltico mezclado en vía, consiste en una o varias capas compactadas de una mezcla de agregados minerales, asfalto líquido, producido en la vía por medio de plantas viajeras, moto niveladora, arados agrícolas o cualquier otro tipo capaz de mezclar agregados y asfalto sobre la superficie de la vía. Este tipo de concreto asfáltico se puede emplear como capa de rodamiento para tráfico liviano y mediano y como base de pavimentos flexibles para tráficos mediano y pesado.

ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN LOS PAVIMENTOS ASFALTICOS El parámetro que se utiliza en la estimación de deformaciones bajo cargas estáticas es el modulo de elasticidad .el modulo elástico relaciona los esfuerzos aplicados y las deformaciones resultantes. El nivel de esfuerzos aplicado al suelo a través de la estructura del pavimento es mínimo comparado con la deformación en falla, por ello se asume que existe una relación lineal entre los esfuerzos y las deformaciones. La teoría de la elasticidad permite utilizar ensayos de laboratorio y campo para la determinación del módulo elástico. La Figura 5.1 muestra los ensayos disponibles en nuestro medio.

Resistencia a la Tracción Indirecta Inicialmente pensado para evaluar la resistencia a la tracción de especímenes de concreto cemento bajo cargas estáticas, es un ensayo de rotura donde al espécimen en posición horizontal se le aplica una carga progresiva, con una velocidad de deformación de 0.8±0.1mm/s. El ensayo fue adaptado por el investigador Schmidt da Chevron,California, para mezclas asfálticas con carga repetida. Se aplica carga diametral en especímenes Marshall, induciendo un estado de compresión relativamente uniforme a lo largo del plano diametral vertical (Fig.9.7 y Foto 9.2). Este tipo de carga origina esfuerzos de tensión perpendiculares a la dirección de la carga aplicada (a lo largo del eje diametral vertical) que al final causa la falla en el espécimen (Fig. 9.8).

Una carga de 0.5” (12.7 mm) de ancho se aplica en especímenes de 4” de diámetro (101.6 mm) para proporcionar una carga uniforme en todo el ancho, que produzca la distribución de esfuerzos uniformes. Las ecuaciones propuestas para esfuerzos y deformaciones en falla asumen que las mezclas asfálticas en caliente son homogéneas, isotrópicas y elásticas. Según Huang, ninguna de estas suposiciones es cierta pero es un procedimiento de ensayo común en HMA. Las ecuaciones de esfuerzos y deformación para tracción indirecta son:

Donde: σx Esfuerzo de tracción horizontal en el centro del especimen, psi. σy Esfuerzo de compresión vertical en el centro del especimen, psi. εf Deformación por tracción en falla, pulg/pulg. P Carga aplicada, lbs. d Diámetro del espécimen, pulg. t Espesor del espécimen, pulg. xt Deformación horizontal a lo largo del especimen, pulg. Para el caso de especímenes de ensayo de 6” de diámetro la carga aplicada es de 0.75” (19.0 mm) a todo lo ancho. El ensayo de tracción indirecta proporciona dos propiedades de la mezcla. La primera es la resistencia a la tracción que es un parámetro que evalúa la susceptibilidad al humedecimiento de las mezclas. Para la susceptibilidad al humedecimiento, se mide la resistencia a la tracción antes y después de saturar el espécimen, se calcula la resistencia a la tracción retenida como un porcentaje d la resistencia a la tracción original. En segundo lugar, la deformación por tracción en falla se emplea para evaluar el potencial de agrietamiento de la mezcla. Las mezclas que toleran altas deformaciones antes de alcanzar a la falla resisten mejor los agrietamientos comparadas con las mezclas que no toleran altas deformaciones. El ensayo de tracción indirecta normalmente se realiza a una velocidad de aplicación de carga de 2 pulg/min (50.8 mm/min) y a 77ºF (25ºC). Los ensayos de tracción también pueden realizarse a otras temperaturas (especialmente las más bajas) para predecir el comportamiento de la mezcla sometida a agrietamientos por baja temperatura.

Estabilidad Marshall El ensayo Marshall (ASTM D1559) desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros en los años 40 y basados en conceptos formulados por Bruce Marshall del Departamento de Transportes del Estado de Mississipi. Consiste en aplicar carga vertical a un espécimen cilíndrico en posición horizontal. La temperatura de ensayo es de 60ºC seleccionada por considerarse que es la temperatura promedio del pavimento en el verano. El valor de la estabilidad Marshall es la máxima carga que produce la falla en el espécimen. La estabilidad se puede definir como la capacidad de la mezcla para resistir desplazamientos y deformación. Un resultado típico del ensayo de estabilidad Marshall es el mostrado en la figura 9.5. La estabilidad de una mezcla depende de la fricción y cohesión interna. La fricción interna entre las partículas de agregado se relaciona con sus características geométricas y textura. La cohesión proviene de la capacidad del ligante para mantener unidas las partículas. Como se puede apreciar, a medida que se incrementa el contenido de asfalto en la mezcla, la estabilidad también se incrementa, pero cuando se sobrepasa el límite, el asfalto puede impedir la fricción interna entre las partículas, resultando en menores valores de estabilidad.

INDUSTRIA DE PRODUCTOS ASFALTICOS (IPA ) | IPA Flex 4 Lámina asfáltica recomendada para aquellos casos en los que se requiera una impermeabilización muy flexible y resistente a grandes cambios de temperatura. (4mm)

| IPA Sólido Asfalto oxidado (soplado) con un punto de reblandecimiento de 85° C a 107° C Se usa para impermeabilizar techos, platabandas, muros, fundaciones, etc. | IPA Lámina E3 Cuenta con un refuerzo interno de velo de fibra de vidrio recubierto por ambos lados con asfalto modificado con polímeros plastoméricos. | IPA Flex 3 Lámina asfáltica recomendada para aquellos casos en los que se requiera una Impermeabilización muy flexible y resistente a grandes cambios de temperatura. (3mm)

CONCLUSIONES Es necesario comprender que en si el aglutinante es el bitumen o betún y no la composición de todos estos elementos ya sea betún, agregados grueso y fino, la composición de estos recién es el llamado asfalto. Es necesario saber la diferencia entre aglomerantes y aglutinantes para así poder saber el correcto uso de ambos elementos en la construcción y la ingeniería civil. El aglutinante más conocido o más utilizado en la ingeniería civil es el asfalto por eso se le dio más importancia en esta parte del tema. Es necesario conocer las propiedades de los aglutinantes y sobre todo en este caso del asfalto que es el más utilizado en la carrera.

La carpeta asfáltica distribuye esfuerzos de compresión, mientras los esfuerzos de tracción son absorbidos por la base con asfalto. Desde este punto de vista el ensayo de tracción indirecta no representaría el comportamiento de la carpeta asfáltica, sino más bien un ensayo de compresión confinada cíclica.