La importancia de las emulsiones asfálticas en la construcción de carreteras

Las emulsiones asfálticas han venido a simplificar significativamente el procedimiento de asfaltado de carreteras, ya que se aplican en frío, lo cual presenta un ahorro considerable, no nada más en la energía requerida para fundir el asfalto, sino en la maquinaria que se requiere para hacer el fundido in situ.

Por otra parte, el asfalto caliente no puede aplicarse en condiciones climáticas adversas como lluvia, alta humedad, etc., pero las emulsiones asfálticas no tienen ese problema, ya que el medio en el cual viene el asfalto es precisamente agua. Este es un factor importante, ya que elimina los posibles retrasos en la construcción de carreteras por mal tiempo.

Otra de las razones por las cuales las emulsiones asfálticas están siendo usadas ampliamente en la actualidad, es que mediante el uso de emulsificantes apropiados, se puede controlar ampliamente el tiempo de ruptura de las emulsiones, ya que es posible tener emulsiones de rompimiento rápido, lento e intermedio.

Y a todo esto, ¿qué son las emulsiones asfálticas?

¿Qué es una emulsión?

Una emulsión es una dispersión fina más o menos estabilizada de un líquido en otro, los cuales son no miscibles entre sí y están unidos por un emulsificante, emulsionante o emulgente. Las emulsiones son sistemas formados por dos fases parcial o totalmente inmiscibles, en donde una forma la llamada fase continua (o dispersante) y la otra la fase discreta (o dispersa).

¿Qué es son los emulsificantes?

Los emulsificantes son compuestos orgánicos de peso molecular relativamente elevado (entre 100 y 300); tienen una parte hidrofóbica (generalmente es una cadena hidrocarbonada ya sea lineal o cíclica) que es soluble en el medio orgánico (el asfalto) y una parte hidrofílica (generalmente es un grupo polar de tipo orgánico o inorgánico), soluble en el medio acuoso.

Las emulsiones asfálticas

En el caso de emulsiones asfálticas, los líquidos no miscibles son el agua y el asfalto. Adicionalmente se tiene el emulgente el cual se deposita en la interface entre el agua y el asfalto y estabiliza la emulsión; éste depende del tipo de emulsión que se requiera.

Las emulsiones asfálticas se comenzaron a utilizar para la construcción de caminos aunque el gran inconveniente que tuvieron fue el largo tiempo de rompimiento de la emulsión, que en la época de lluvias causaba muchos retrasos y graves problemas de construcción. Por este motivo, los asfaltos rebajados ganaron la preferencia del constructor y hasta la fecha, no han podido ser desplazados totalmente.

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Attapulgita– Un mineral único con grandes aplicaciones en las pinturas

La attapulgita es un silicato mineral de arcilla, llamado así por el área de Attapulgus Georgia donde se estudiaron los depósitos de EU inicialmente en 1935. La arcilla attapulgita es única por su estructura de cadena tridimensional que crea partículas en forma de aguja que no se aglomeran al exponerse a la humedad, en contraste con otras arcillas tixotrópicas. Esta naturaleza no aglomerante hace a la attapulgita una arcilla formadora de gel y tixótropo única, así como el producto preferido cuando la estabilidad dimensional es importante.

La attapulgita forma suspensiones de alta viscosidad estables a relativamente bajas concentraciones que se adelgazarán con la aplicación de esfuerzo cortante. Al dispersarse en un líquido, las partículas de arcilla forman una retícula que atrapa la fase líquida espesando el sistema. Al aplicar esfuerzo cortante a un líquido espesado con arcilla Attapulgita, la retícula formada por fuerzas electrostáticas se rompe y el l íquido fluye con facilidad. Una vez retirado el esfuerzo cortante las fuerzas electrostáticas originan que se forme una nueva retícula y el líquido se espese nuevamente. Este ciclo se puede repetir indefinidamente.

Formulando con Attapulgita Sistemas Acuosos: La attapulgita funciona en formulaciones acuosas iónicas y no iónicas. El desempeño óptimo de la attapulgita se logra cuando la arcilla se dispersa y mezcla en un medio a alto esfuerzo cortante. El uso de surfactantes en sistemas acuosos puede provocar sobre dispersión de attapulgita resultando en pérdida de desempeño.

Los productos de attapulgita se agregan por lo general directamente a la mezcla en la etapa del proceso a alta velocidad. Si no hay etapa de alto esfuerzo cortante en el proceso principal la attapulgita se puede preparar como un pre-gel utilizando una pequeña cantidad del sistema solvente acuoso. Los pre-geles se preparan típicamente a un 10 – 15 porciento en peso de arcilla en el vehículo acuoso. Esta mezcla pre-dispersada se agrega entonces al lote de producto.

Dependiendo de la aplicación y las propiedades de gel deseadas, se pueden variar la cantidad y tipo de arcilla attapulgita.

Las concentraciones típicas (por ciento en peso) para aplicaciones acuosas son:

Pinturas látex 1 – 3 por ciento

Pinturas texturizadas 2 – 4 por ciento

Uniones de cemento 3 – 5 por ciento

Mastiques 2 – 4 por ciento

Sistemas No-acuosos: La arcilla attapulgita es un material altamente hidrofílico y aunque se dispersa fácilmente en sistemas acuosos, requiere el uso de un surfactante cuando se usa en sistemas no-acuosos como reducciones asfálticas. Los surfactantes recomendados son catiónicos y actúan como una interfase de transición entre la arcilla y el sistema orgánico.

La relación óptima arcilla-surfactánte se determina fácilmente ajustándola experimentalmente hasta lograr máxima viscosidad. En sistemas de reducciones asfálticas la relación típica y óptima de arcilla-surfactánte está entre 8 – 12 partes de arcilla a 1 parte de surfactánte. Este rango se debe a la variación en reducciones, surfactántes y el tamaño de partícula de la arcilla attapulgita en uso.

Al trabajar en sistemas no.acuosos, el método recomendado para adicionar la arcilla es el de pre-dispersión descrito para sistemas acuosos. En reducciones asfálticas el surfactánte se debe adicionar a una porción del sistema y mezclarse vigorosamente. Después se debe adicionar la arcilla para obtener un 20 por ciento en peso de la concentración de ésta y mezclar hasta que se observe un espesamiento máximo. Finalmente, el resto de la reducción y otros ingredientes de la fórmula se adicionan y mezclan hasta lograr una consistencia uniforme.

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Todos los objetos aparecen coloreados porque absorben determinadas longitudes de onda y reflejan o emiten otras que son visibles.

En los compuestos orgánicos, el color se debe a los cromóforos. Los cromóforos son secuencias de átomos unidos por dobles enlaces ya sea en cadenas o anillos que absorben longitudes de onda luminosas y reflejan el resto. Es así como alterando el orden de los dobles enlaces, los químicos pueden variar el color reflejado por los compuestos.

Todos conocemos el color azul del cielo. Este azul se debe a un fenómeno atmosférico: la dispersión y concentración de la luz en la atmósfera.

Por su lado, el mismo color azul sobre una pared se debe a la presencia de compuestos coloreados llamados pigmentos. Estos pigmentos interactúan con la luz para emitir diferentes longitudes de onda que son percibidas como colores por el ojo.

Los pigmentos son sustancias químicas, generalmente insolubles, que pueden ser extendidas como capas superficiales o mezcladas con la masa de algún material.

Algunos pigmentos como la clorofila son compuestos orgánicos naturales. Sin embargo, la gran mayoría de los utilizados en la vida cotidiana son compuestos sintéticos (orgánicos e inorgánicos). En este sentido, la industria química ha desarrollado pigmentos cada vez más accesibles y variados.

La mayoría de los pigmentos usados en pinturas y tintes deben su color a las propiedades químicas de los metales de transición; al contrario que elementos como el sodio o el magnesio con un solo estado de oxidación, los metales de transición pueden existir en dos o más estados de oxidación. De esta forma, el color depende del estado de oxidación del ión metálico y del tipo y disposición de las demás moléculas que se unen a él. También se usan en pinturas fluorescentes y fosforescentes: las pinturas fluorescentes suelen contener sulfuros de zinc y cadmio, mientras que las fosforescentes contienen sulfatos de zinc, cobre o estroncio, que siguen brillando después de que se las deje de iluminar.

Los pigmentos pueden aplicarse en superficies usando pinturas o en papel usando tintas; ambas añaden color a las superficies de un modo similar.

Las pinturas tienen dos componentes básicos: vehículo y pigmento. El vehículo, o emulsionador, se disuelve en un medio para formar la parte liquida de la pintura (que se polimeriza) para proporcionar la homogeneidad y la película protectora. Además, controla las propiedades deslizantes del revestimiento y ayuda a mejorar su dureza y resistencia.

•  Las pinturas con base de aceite usan aceites naturales poliinsaturados (como aceites de pescado o aceites de linaza) como vehículo; también contienen un disolvente para disolver el aceite o la resina. Las resinas sintéticas alquídicas suelen usarse para sustituir a los aceites naturales.

•  Las pinturas con base de agua, también conocidas como Iátex o acrílicas contienen resinas altamente polimerizadas, como el poliacetato de vinilo (PVA), o un copolímero, como una resina de estireno-butadieno, formuladas como emulsiones en agua. Para su uso en exteriores, las pinturas acrílicas suelen contener una alta proporción de resina (con el fin de proporcionar una película estable a la intemperie).

Las pinturas se secan cuando el disolvente que contienen se evapora; al mismo tiempo, los polímeros de la pintura empiezan a oxidarse para formar una película.

Natukolor, agente de FARBE AG GMBH de Alemania, maneja desde 1979 colores naturales libres de metales pesados, provenientes del achiote y cochinilla de nopal, estabilizados y resistentes contra ph, temperatura, microorganismos, luz solar y artificial, especialmente para cajas o envases que tienen contacto con alimentos.