Asfaltos y mezclas asfálticas: Conceptos y fundamentos

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Asfaltenos (núcleo policíclico y cadenas alifáticas) Asphaltenes (polycyclic nucleus and aliphatic chains) Resinas/ Resines o 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. Effect ofaspha/tene and resin oi/s on the viscosity ofbituminous petro/eum materia/s to be used as aspha/t primers ITRD Terms: 4997: Asfalto revestido o recubierto en caliente; 6464: Calculo; 6237: En laboratorio; 9020: Evaluacion; 8072: Mexico; 9047: Mezcla; 7142: Volumetria This ti/trate was subsequent/y vacuum evaporatedto obtain dry ma/thenes that were subjected to Soxh/et extraction with n-heptane at atmospheric pressure to separate the resins. Fifteen g ofma/thenes were disso/ved in 400 m/of so/ven~ to which 700 g of si/ica-a/umina/ previous/y activated at 120 oC for two hour~ were added This mix was stirred and sma// amounts of so/vent added unti/ it turned ye//o~' the n-heptane was then poured off and the operation repeated unti/ a transparent mix was obtained Afterprecipitating/ the resin traction was vacuum dried at /ow pressure. The so/ution from the extraction was subsequent/y evaporated at /ow pressure/ /ast/~ the remaining ma/thenes were a/so vacuum dried

The microstructure of the synthetic crude oils studied is therefore/ by the number; distrlbution and size of the micel/es and the physical-chemical interactions between them. The asphaltene fraction can be described as a series ofparal/el layers connectedbyphysical-chemical forces and comprising condensed aromatic nuclei substituted with aliphati~ naphthenic and heterocyclic groups (21). The resins exhlbit a similar structure but with a smal/er size anda smal/erproportion ofparaffinic chains as substitutes on the aromatic rings. Consequent/~ the resins constitute an intermediate polarity phase that act as an interface between the polar asphaltenes/ which they envelop forming the micel/e~ and the rest of the oily medium which usua//y has a high paraffin/non-polar aromatic compound ratio (22). Ifthey were notsurrounded by a layer of resins/ the asphaltenes would certainly precipitate (23).hidrófobos. Dichas micelas inversas se encuentran en un equilibrio dinámico con los monómeros del medio. El aumento de la proporción de asfaltenos y resinas produce un ascenso brusco de la viscosidad, atribuible al mayor número y tamaño de dichas micelas y, por ende, a la contribución de las interacciones intermicelares. En concreto, las interacciones hidrodinámicas entre estas micelas inversas provocan incrementos de viscosidad motivados por la interferencia entre líneas de corriente relativas al flujo de dos micelas iguales próximas (24); aunque tambié n debe teners e en cuenta las interacciones entre micelas de distinto tamaño (25). 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. Figure 3. - Viscosity at 55 oC of different synthetic mixes with constant resin to asphaltene and oil to resin ratios. la obra con valores de viscosidad a 25 oC desde 25 a 75 s 5aybolt Furol, medida según método A5TM 0-2171 (6), parte de los fluidificantes se evapora y surge una película sólida adherida al substrato. TRT Terms: Calculation; Evaluation; Hot coated materials; Laboratories; Mixtures; Volumetric analysis

En cuanto a las caracterizaciones reológicas de las soluciones de crudo Machete y sus fracciones en xileno, a una temperatura de 28 oC, se ha hecho uso de un viscosímetro rotacional Contraves modelo Lowshear 30 dotado con pantalla pigital y un detector fotoeléctrico acoplado a un imán multipolar a modo de amplificador de compensación. Este equipo permite medir, con gran exactitud, Effect of asphaltene and resin oi/s on the viscosity of bituminous petro/eum materia/s to be used as aspha/t primers Para ello se procedió a cargar al reactor batch con 1 g de muestra de crudo extrapesado y aproximadamente 1 mi de benceno por cada 100 mi de n-heptano, operándose con agitación constante durante 1 hora, a la temperatura de 60 oC, y un tiempo de reposo de 12 horas. Como resultado de la experimentación, se obtiene un material pulverulento de color café oscuro o negro, los asfaltenos 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).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. Two very important properties of the crude studied, its kinematic viscosity (96620 Saybolt second universal at 55 OC) and its high density (API gravity 9.6 0)/ are both a direct result ofits high resin and asphaltene contento This content declines at the temperature at which the oil formed, inferring that crude density is lower in very deep deposits. Similar/~ the chemical composition ofMachete crude oil (percentage by weight) pro ved to be: malthenes (77.9%)1 resins (56.9%) and asphaltense (22.1%). La Figura 3 incluye sendas gráficas del logaritmo de la viscosidad frente al porcentaje ponderal de asfaltenos de dos series de crudos sintéticos a 55 oC. Estas muestras se preparan partiendo de las fracciones separadas del crudo Machete, de tal manera que fueran constantes, respectivamente, las relaciones de resinas a maltenos y de asfaltenos a resinas. La información obtenida muestra que la viscosidad de estas disoluciones con presencia de resinas y asfaltenos es significativamente mayor que lo esperado de acuerdo con las tendencias previamente evidenciadas de ambos por sí solos. Asimismo, la influencia de la proporción de asfaltenos en la viscosidad de estas últimas mezclas estudiadas es mayor que la causada por los mismos en ausencia de resinas. hydrogen bonds that give rise to fairly large intermolecular associations raises viscosity values substantial/y (19).