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Curso: Pavimentos

- F.I.C

EL ASFALTO

Octubre del 2012

Docente: Ing. Eduardo Injante Lima

Curso: Pavimentos

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INDICE

1. DEFINICION, ORIGEN, PRODUCCION Y DISTRIBUCION O VENTA

2. TIPOS DE ASFALTOS Y ALQUITRANES UTILIZADOS EN PAVIMENTOS 3. ENSAYOS DE LABORATORIO PARA ASFALTOS USADOS EN PAVIMENTACIONES A. ENSAYO DE CONSISTENCIA B. PRUEBA DE PENETRACION C. PRUEBA DE VISCOSIDAD D. PRUEBA DE PESO ESPECIFICO DE CEMENTOS ASFALTICOS SOLIDOS E. PRUEBA DE FLOTACION F. PRUEBA DE DUCTIBILIDAD G. PRUEBA DE PUNTO DE LLAMA H. PRUEBA DE DESTILACION DE ASFALTO I. PRUEBA DE SOLUBRIDAD DE BETUNES J. DURABILIDAD O RESISTENCIA AL ENVEJECIMIENTO K. VELOCIDAD DE CURADO L. RESISTENCIA A LA ACCION DEL AGUA M. MEDIDA DE CANTIDAD DE AGUA Y SEDIMENTOS

4. ENSAYOS DE ASFALTOS EMULDIFICADOS

Docente: Ing. Eduardo Injante Lima

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MODULO 1

DEFINICION, ORIGEN, PRODUCCION Y DISTRIBUCION O VENTA

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DEFINICION: Sustancia negra, pegajosa, sólida o semisólida según la temperatura ambiente; a la temperatura de ebullición del agua tiene consistencia pastosa, por lo que se extiende con facilidad. Se utiliza para revestir carreteras, impermeabilizar estructuras, como depósitos, techos o tejados, y en la fabricación de baldosas, pisos y tejas. No se debe confundir con el alquitrán, que es también una sustancia negra, pero derivada del carbón, la madera y otras sustancias. El asfalto es procesado en plantas, existen dos tipos de plantas, Plantas tipo Batch y Plantas Contínuas.

El asfalto es una mezcla compleja de hidrocarburos de peso molecular elevado, los cuales se presentan en forma de cuerpo viscoso más o menos elásticos, no cristalino y de color negro. Son producto de la destilación natural o artificial del petróleo. Es el residuo sólido que queda una vez que se hayan extraído los componentes más ligeros y volátiles del petróleo. Aunque el asfalto puede considerarse como un desecho, también puede verse como un producto de gran calidad, sobre el que se fundamenta gran parte de la construcción de los pavimentos flexibles, llamados también pavimentos asfálticos, en virtud de este dúctil, flexible y tenaz material que los constituye y caracteriza. Cabe mencionar que no todos los crudos del petróleo proporcionan asfaltos aptos para la construcción de pavimentos flexibles, como sucede con los crudos de la base parafínica los cuales están constituidos principalmente por hidrocarburos saturados, que requieren un proceso complementario de oxidación parcial. Los mejores asfaltos se pueden obtener a partir de los crudos de base nafténica, constituidos fundamentalmente por hidrocarburos no saturados. El comportamiento reológico de los asfaltos depende de su composición química, la cual depende a su vez de su fuente de procedencia y del proceso de refinación. A continuación se presenta un esquema esbozando la fabricación de los distintos productos asfálticos.

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ORIGEN DEL ASFALTO: El asfalto se encuentra en depósitos naturales, pero casi todo el que se utiliza hoy es artificial, derivado del petróleo. Para pavimentar se emplean asfaltos de destilación, hechos con los hidrocarburos no volátiles que permanecen después de refinar el petróleo para obtener gasolina y otros productos. En la fabricación de materiales para tejados y productos similares se utilizan los asfaltos soplados, que se obtienen de los residuos del petróleo a temperaturas entre 204 y 316°C. Una pequeña cantidad de asfalto se craquea a temperaturas alrededor de los 500°C para fabricar materiales aislantes. El asfalto natural se utilizaba mucho en la antigüedad. En Babilonia se empleaba como material de construcción. En el Antiguo Testamento —en los libros del Génesis y el Éxodo— hay muchas referencias a sus propiedades impermeabilizadoras como material para calafatear barcos. Los depósitos naturales de asfalto suelen formarse en pozos o lagos a partir de residuos de petróleo que rezuman hacia la superficie a través de fisuras en la tierra. Entre ellos destacan el lago Asfaltites o mar Muerto, en Palestina, los pozos de alquitrán de La Brea, en Los Ángeles, en los cuales se han encontrado fósiles de flora y fauna prehistóricas, el lago de asfalto, en la isla de Trinidad, y el lago Bermúdez, en Venezuela. También se aprovechan los depósitos de rocas asfálticas o rocas impregnadas de asfalto. Otro tipo de asfalto de importancia comercial es la gilsonita, que se encuentra en la cuenca del río Uinta, al suroeste de Estados Unidos, y se utiliza en la fabricación de pinturas y lacas.

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Propiedades físicas de los Asfaltos: Las propiedades físicas de los asfaltos son resultado de ensayos empíricos o semiempíricos, en las cuales se plantea determinar sus características reológicas. Densidad. En los asfaltos que se utilizan en la construcción de pavimentos esta cualidad varía desde 0.9 – 1.4 Kg. /m3. Los valores más altos de densidad de un asfalto corresponden a los asfaltos procedentes de crudos con un alto contenido de hidrocarburos aromáticos. La medida de la densidad sirve de control de la uniformidad de un suministro. La densidad relativa de un asfalto es la razón entre el peso de un determinado volumen de asfalto y el peso de un volumen igual de agua a una determinada temperatura, por ejemplo veinte y cinco grados centígrados. El conocimiento de esta propiedad permite convertir de pesos a volúmenes y viceversa, esta se determina con un picnómetro. Los asfaltos poseen una densidad relativa a 25 ºC

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PRODUCCION: Concreto Asfáltico.- Es una mezcla en caliente, de alta calidad y perfectamente controlada, de cemento asfáltico y agregados de buena calidad bien gradados, que se debe compactar perfectamente para formar una masa densa y uniforme, tipificadas por las mezclas Tipo IV del instituto del Asfalto. Sello con Lechada de Emulsión Asfáltica.- Es una mezcla de asfalto emulsionado de rotura lenta, agregado fino y un mineral de relleno, a la que se le añade agua para darle consistencia de lechada. Sello Negro de Asfalto.- Es una aplicación ligera de emulsión asfáltica de rotura lenta diluida en agua. Se utiliza para renovar superficies asfálticas viejas y para sellar grietas y pequeños vacíos de la superficie.

Carpeta Asfáltica de Nivelación.- Es una capa (mezcla de agregado y asfalto) de espesor variable utilizada para eliminar irregularidades de la superficie existente antes de cubrirla con un tratamiento nuevo o con una carpeta de recubrimiento.

Carpeta Asfáltica de Recubrimiento.- Consiste en una o más capas asfálticas aplicadas sobre el pavimento existente. La carpeta de recubrimiento generalmente consiste de una carpeta de nivelación, para corregir las irregularidades del pavimento viejo, seguida por una o varias carpetas de grosor uniforme, hasta obtener el espesor total necesario.

Pavimentos Asfálticos.- Son pavimentos compuestos por una capa superficial de agregado mineral recubierto y aglomerado con cemento asfáltico, colocada sobre superficies de apoyo tales como bases asfálticas, piedra triturada o grava; o sobre un pavimento de concreto de cemento Portland, de ladrillo o bloques.

Capa de Imprimación Asfáltica.-Se llama así a la aplicación de un asfalto líquido de baja viscosidad a una superficie absorbente. Se suele utilizar para preparar una base no tratada que baya a ser recubierta con una carpeta asfáltica.

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Capa de Sello Asfáltico.-Es un tratamiento superficial consistente en la aplicación de una capa delgada de asfalto para impermiabilizar y mejorar la textura de la carpeta asfáltica superficial.

Tratamientos Asfálticos Superficiales.-Son aplicaciones a cualquier tipo de carretera, superficie o pavimento, de materiales asfálticos con o sin recubrimiento de agregado mineral, de espesor no mayor de 25 cms.

Capa de Pega Asfáltica.- Es una aplicación muy ligera de asfalto liquido sobre una superficie de cemento portland. El tipo de asfalto preferido es la emulsión asfáltica diluida en agua. Se emplea para asegurar la adhesión de la nueva carpeta de la superficie que se va a pavimentar.

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DISTRIBUCION O VENTA: Descripción: VENTAS DE EMULSIONES ASFALTICAS Y RAPIDA CON POLIMEROS RC 250 CELL: productos para construcción de obras del Perú. Somos una empresa seria dedicada a brindarle los mejores productos, atendemos a nivel nacional. Ofrecemos a la venta asfalto rc-250 venta de alquitran rc-250, brea liquida, brea dura, galón y cilindro de 55 gls. lima-Perú asfalto rc-250/mc-30/asfalto 60/70 /emulsiones asfálticas / ventas en stock. Nivel nacional todo Perú: costa, sierra, selva.

Brindamos los siguientes productos para ustedes: -

asfaltos RC -250 Emulsión asfáltica lenta Emulsión asfáltica rápida brea dura 160/180 Alquitrán impermeabilizante Asfalto MC 30 Cemento asfaltico 85/100 Mc 70 Rc 70 Otros

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VENTA DE ASFALTO RC-250 PEN 60/70 EMULSION ASFALTICA MC-30 MC-70 NIVEL NACIONAL TODO EL PERU - Perú VENTA DE ASFALTO RC - 250 COSTA , SIERRA , SELVA (CISTERNA ) - LIMA METROPOLITANA-PERU - Lima Metropolitana VENTA DE ASFALTO RC-250 PEN 60/70 EMULSIONES ASFALTICA -MC-30 MC.70 NIVEL NACIONAL TODO PERU COSTA , SIERRA , SELVA – JHOASFAL RC250 . Pavimentación de pistas y carreteras: ASFALTOS PEN: Impermeabiliza la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la precipitación. Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, haciéndolo capaz de resistir la acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos. Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo disminuir su espesor. Granjas avícolas y en general: BREAS: Usados para impermeabilizar los canales de los bebederos de los animales ASFALTO PEN Y RC-250: En las granjas avícolas es utilizado para cubrir techos de los galpones, para aislar y proteger los ambientes. BREAS:

La aplicación tener en cuenta: Brea secado instantáneo Asfalto PEN y RC-250 secado en un promedio de 12 horas. El Asfalto RC- 250 tiene mayor grado de adhesión a los postes de madera. Industria Pesquera: BREA: Protección contra el óxido y corrosión de áreas que están en contacto directo con el agua y para áreas de refrigeración. Motores de botes para “calafatear” las hendiduras de los motores para que no penetre agua Otros mercados: Pegamento en la colocación de pisos de parquet, machihembrados, pasos de escalera, pisos de madera. Química: Usos diversos Insumo para la fabricación de pegamentos cerámicos. Confección de baterías Refrigeración Industrial ENVIAMOS EN CISTERNA º DE 3 000 MIL GALONES º DE 3365 TRES MIL TRECIENTOS SESENTA Y CINCO GALONES º DE 8 MIL GALONES

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Isba S.A.C Venta/Transporte de Asfaltos, Emulsiones Asfálticas y Asfaltos Modificado. Maquinaria p/Const. Imprimaciones asfálticas Transporte de Asfalto Lima

 Racerj Ingenieros S.A.C

Servicio de Transporte de Asfalto a Nivel Nacional Transporte de Asfalto Santiago de Surco - Lima

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Ciudad: Lima, Lima Metropolitana y Callao Operación: Venta

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Ciudad: Pucallpa, Ucayali Operación: Venta

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Ciudad: Yurimaguas, Loreto Operación: Venta

 San José (Ex Bitumen S.A) Más de 40 años ejecutando obras hemos ganado la experiencia que sólo el tiempo puede dar. Asfalto Miraflores - Lima

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 Bituper S.A.C Tecnología en Asfaltos - Alquiler de Maquinarias Especializada - atención a nivel nacional Asfalto Santiago de Surco - Lima

 Perezoil E.I.R.L Venta de Asfalto Líquido RC-250, Alquitrán, Brea, etc. Asfalto San Luis - Lima

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MODULO 2

TIPOS DE ASFALTOS Y ALQUITRANES UTILIZADOS EN PAVIMENTOS

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TIPOS DE ASFALTOS UTILIZADOS EN PAVIMENTACION: En el presente ítem se presentará una breve descripción de cada tipo se asfalto utilizado en soluciones viales de pavimentos flexibles, además de algunas aplicaciones de cada tipo de estos ligantes.  Cementos Asfálticos. Los Cementos Asfálticos son designados como CA, y son asfaltos obtenidos especialmente de la destilación del petróleo, para presentar características adecuadas para uso en la construcción de pavimentos, la mayor o menor dureza que presenten los cementos asfálticos dependen principalmente de las condiciones de destilación de las cuales fueron extraídos, tales como presión, temperatura de destilación y tiempo. Por lo cual estos ligantes se pueden diferenciar por el grado de dureza que estos presentan, medido mediante el ensaye de penetración anteriormente mencionado, el cual es inverso a la dureza. El conocimiento del cemento asfáltico, sus características y comportamiento es de suma importancia para la presente tesis, dado que desde él se elabora el asfalto espumado. Para elegir el tipo adecuado de cemento asfáltico a utilizar deben considerarse los siguientes criterios: Si se desea tener una mayor estabilidad se debe utilizar un asfalto de baja penetración dado que mientras menor sea su penetración, mayor ha de ser la dureza de este y aportará mayor rigidez a la mezcla. Para climas con bajas temperaturas deben usarse asfaltos con penetraciones más altas (80 – 100, 120 – 150), debido a que los asfaltos duros tienden a cristalizarse fácilmente ante heladas, fracturándose y perdiendo finalmente su estructura. En cambio para climas cálidos deberían usarse asfaltos con penetraciones mas bajas (60 – 80), dado que las temperaturas elevadas incitan una disminución en la viscosidad del asfalto, provocando una perdida de estabilidad. El clima es solo uno de los factores importantes en la elección de un asfalto, otro limitante de la elección del tipo de asfalto a utilizar es el tipo de trafico dado que en zonas de transito pesado ha de seleccionarse asfaltos con menor penetración dado que estos son más estables.

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Otro factor importante es el tipo de áridos, como por ejemplo para agregados finos debe aplicarse asfaltos con penetraciones bajas por razones de un buen esparcido y bañado de los áridos en asfalto. Los asfaltos de altas penetraciones (120 – 150, 200 – 300) son utilizados mayormente en tratamientos doble, no utilizándose en la construcción de carpetas estructurales. Por consiguiente los Cementos Asfálticos más utilizados son los siguientes: CA 40 – 50: Comúnmente utilizado para relleno de juntas y grietas de pavimentos de hormigón a través de un mastic (mezcla con filler). CA 60 – 80: Utilizado en la elaboración de Bases, Carpetas y para la elaboración de Asfalto espumado. CA 80 – 100: Principalmente utilizado en la elaboración de Carpetas asfálticas y Asfalto espumado. CA 120 – 150: Utilizado en la confección de tratamientos superficiales. A continuación se mostrará las especificaciones para los cementos asfálticos, de acuerdo a su grado de viscosidad. Tabla 5 ―Especificaciones para los cementos asfálticos según grado de viscosidad‖.

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 Asfaltos Cortados: Los asfaltos cortados son diluciones de cementos asfálticos en solventes volátiles derivados del petróleo, estas diluciones son de consistencia más fluida, es decir poseen una menor viscosidad, y su característica menos viscosa hace que se salga del rango en que se aplica el ensayo de penetración, el cual posee como limite máximo el valor de 300.El uso de solventes es proporcionar trabajabilidad al asfalto para ser mezclado con agregados a bajas temperaturas, luego de esto el solvente se evapora, dejando el residuo asfáltico que envuelve y cohesiona los áridos en la mezcla final. Conforme al tipo de solvente utilizado en la mezcla estos asfaltos pueden clasificarse tres tipos dependiendo de la velocidad de volatización del solvente. Asfalto cortado de curado rápido. Asfalto cortado de curado medio. Asfalto cortado de curado lento. Todos los asfaltos cortados poseen una nomenclatura específica para cada tipo, donde las letras van acompañadas de un número el cual indica su grado de viscosidad cinemática medida a 60 ºC.  Asfalto cortado de curado rápido: Este tipo de asfalto cortado se designa con las letras RC (Rapid Curing), cuyo fluidificante es Bencina, la cual permite un menor tiempo de evaporación, por su alto nivel de volatización. A continuación los principales asfaltos de curado rápido:

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 Asfalto cortado de curado medio: Asfalto cortado cuyo fluidificante es Kerosene, el cual es un solvente menos volátil que el solvente anterior. Estos asfaltos poseen como nomenclatura las letras MC. Los asfaltos cortados de curado medio más utilizados son los de a continuación:

 Asfalto cortado de curado lento: Corresponden a asfaltos cortados cuyo fluidificante es aceite, por o que el grado de volatización es mínimo. Estos ligantes se designan con las letras SC (SlowCuring), seguidos por el número correspondiente a la viscosidad cinemática que posee. Los asfaltos de cuado lento más utilizados fueron los SC – 70 y SC – 250, pero actualmente la norma AASHTO ha discontinuado su uso debido al tiempo de quiebre que requerían. TIPOS DE ALQUITRANES UTILIZADOS EN PAVIMENTACION: o El alquitrán: Son productos bituminosos semisólidos o líquidos que se obtienen por destilación, en ausencia de aire, de sustancia orgánicas que posean materias volátiles, fundamentalmente, hulla o madera. El alquitrán más empleado en la construcción es el de hulla obtenido como subproducto en las fábricas de gas de ciudad. A la palabra alquitrán debe seguir el nombre de la materia de la que procede: hulla, esquistos, madera, etc. Debiendo indicarse también el proceso de fabricación. Se denomina brea al residuo fusible, semisólido o solido, negro o marrón oscuro que queda después de la evaporación parcial o destilación fraccionada del alquitrán o sus derivados. Docente: Ing. Eduardo Injante Lima

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El alquitrán no se obtiene como producto, sino como subproducto. Normalmente estos carbones vegetales, los calentamos para que se desprendan los hidrocarburos que guardan en su interior y entonces obtenemos el gas. o Tipos de alquitranes: En la fabricación del alquitrán hay tres factores determinantes: -

El crudo de base. El tratamiento térmico. Los aceites plastificantes que se añaden en sustitución de los destilados.

Jugando con estos factores se puede obtener tipos muy diferentes para cubrir la amplia gama que responde a su diversa utilización de la carretera, desde las imprimaciones y estabilización de suelos de las mezclas de alta calidad. Al ingeniero corresponde saber elegir y emplear el apropiado para cada caso, prescindiendo de este ligante si el mercado no ofrece un tipo que pueda servir con absoluta garantía la función que se le pide. Con el tratamiento térmico se consigue un efecto estabilizante, eliminando los aceites que retrasan el curado y no evitan el envejecimiento, llegando en la destilación hasta la brea y sustituyendo sus propias aceites por mas pesados que aumentarán la vida del ligante. Actualmente todo el alquitrán que se emplea en carreteras es reconstruido, y casi siempre a partir de la brea, residuo sólido de la destilación constituido para aceites muy pesados. A la brea se le añaden aceites de diferentes viscosidades: los ligeros y medios, que hacen el efecto de la gasolina, kerosene, o sea de fluidificantes para facilitar su aplicación, especialmente en tratamientos superficiales y después desaparecen por evaporación. Ylos aceites antracénicos, sobre todo los pesados, de defecto plastificante, que deben conservarse incorporados al ligante el mayor tiempo posible para mantener la flexibilidad y cohesión que necesita un pavimento. Los tipos de alquitranes que se incluyen en las recomendaciones de la Dirección General de Carreteras son seis, designados como AQ.1, AQ.2, AQ.3, AQ.4, AQ.5 Y AQ.6, corresponden a los del tipo A de las especificaciones inglesas, o sea los de mayor proporción de aceites volátiles y son de viscosidad creciente, recomendándose por este orden para tratamientos superficiales.

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MODULO 3

ENSAYOS DE LABORATORIO PARA ASFALTOS USADOS EN PAVIMENTACIONES

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A. ENSAYO DE CONSISTENCIA:

Para caracterizar a los asfaltos es necesario conocer su consistencia a distintas temperaturas, puesto que son materiales termoplásticos que se licúan gradualmente al calentarlos. Consistencia es el término usado para describir el grado de fluidez o plasticidad del asfalto a cualquier temperatura dada. Para poder comparar la consistencia de un cemento asfáltico con la de otro, es necesario fijar una temperatura de referencia. Si se expone al aire el cemento asfáltico en películas delgadas y se le somete a un calentamiento prolongado, como por ejemplo en las mezclas con agregado pétreo, el asfalto tiende a endurecerse y aumentar su consistencia. Se permite un aumento limitado de ésta, por lo cual un control no adecuado de la temperatura y del mezclado puede provocar un daño al cemento asfáltico, tanto como el servicio en el camino terminado. Comúnmente, para especificar y medir la consistencia de un asfalto para pavimento, se usan ensayos de viscosidad o de penetración. La consistencia de los materiales asfalticos es importante en la construcción de pavimento debido a que la consistencia para una temperatura específica va a indicar el grado del material. Dadoquelosmaterialesasfálticospuedenexistir en estado líquido, sólido o semisólidoeste rango dicta la necesidad de más de un método para determinar la consistencia de los materiales asfalticos.

B. ENSAYO DE PENETRACION: La penetración es una medida de la consistencia del asfalto, que se determina midiendo en décimas de milímetro, la longitud de una aguja normalizada que entra en una muestra en unas condiciones especificadas de tiempo, temperatura y carga. Esta cualidad, por si sola, no permite identificar un asfalto, pero sí define si el producto que está sometido al ensayo es liquido, semilíquido, semisólido o sólido. La penetración de un producto asfáltico disminuye cuando la densidad del mismo aumenta. Docente: Ing. Eduardo Injante Lima

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El ensayo de penetración determina la dureza o consistencia relativa de un betún asfáltico, midiendo la distancia que una aguja normalizada penetra verticalmente en una muestra del asfalto en condiciones especificadas de temperatura, carga y tiempo. Cuando no se mencionan específicamente otras condiciones especificadas, se entiende que la medida de penetración se hace a 25 °C, que la aguja está cargada con 100 g y que la carga se aplica durante 5 seg. La penetración determinada en estas condiciones se llama penetración normal. La unidad penetración es la décima de milímetro. Es evidente que cuando mas blando sea el betún asfáltico se clasifican en grados según su dureza o consistencia por medio de la penetración. El Instituto del Asfalto ha adoptado cuatro grados de betún asfáltico para pavimentación comprendidas dentro de los márgenes siguientes: 60–70; 85–100; 120–150 y 200–250. Además, el Instituto tiene especificaciones para un betún asfáltico de penetración comprendida en el margen 40 – 50, que se usa en aplicaciones especiales e industriales, los aparatos y procedimientos para realizar el ensayo de penetración se describen en el Método AASTHO T49 y en el ASTM D5.

EQUIPO: 

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Aparato de penetración (Penetrómetro de Asfalto) – La superficie del recipiente de muestra será llano y el eje del buzo será aproximadamente 90 grados a esta superficie. La parte será intercambiable sin el uso de herramientas especiales. La aguja – La aguja se graduará a 440º C o se igualará, HRC 54 a 60. Será aproximadamente 50 mm (2 in.) en la longitud y 1.00 a 1.02 mm (0.039 a 0.040 in.) el diámetro. Se adelgazará simétricamente a un fin a un cono cuyo ángulo estará dentro del rango de 8.7 a 9.7 grados encima de la longitud entera del diámetro de la aguja, y de quien el eje será coincidente con el eje de la aguja dentro de 0.0127 mm (0.0005 in.) el agotamiento máximo, la base más pequeña será de 0.14 a 0.16 mm (0.0055 a 0.0063 in.) en el diámetro. El truncamiento será cuadrado con el eje de la aguja dentro de 2 grados, y el borde será afilado y libre de los zumbidos. Baño de agua – Con una capacidad mínima de 10 litros y una parrilla perforada situada a por lo menos 5 cm. del fondo. Deberá mantener una temperatura constante de 25º C ± 0.1º C u otra temperatura especificada en el ensayo. Termómetro – Graduado en 0.1º C con un error máximo de temperatura de ensayo de ± 0.1º C. Cronómetro – Graduado a 0.1 segundos con un contador de segundos o también un sistema automático acoplado al penetrómetro.

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Recipiente de Transferencia – Cilíndrico, con un volumen aproximado de 350 ml, podrá ser de plástico, vidrio o metal. En su interior deberá tener un dispositivo que soporte el recipiente de la muestra y evite su desviación durante el ensayo.

C. ENSAYO DE VISCOSIDAD: La viscosidad es la relación entre la fuerza aplicada a un fluido y la velocidad con la que fluye. Por lo tanto la viscosidad de un asfalto es una de sus características esenciales desde el punto de vista de su comportamiento en el momento de su aplicación cuando su consistencia es suficientemente reducida. La viscosidad depende de la temperatura, por lo que su determinación a diferentes temperaturas da una idea de cual es su susceptibilidad térmica. Solo para ciertas investigaciones se utilizan viscosímetros capilares para la obtención de la viscosidad absoluta del producto a una temperatura. En la práctica se suele recurrir a determinar la viscosidad relativa. Los viscosímetros mas utilizados son los de Saybolt (Furol y Universal). Se basan en la determinación del tiempo en que una cierta cantidad de producto asfáltico a una temperatura prefijada fluye por un orificio por la acción de la gravedad en unas condiciones normalizadas.

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Permite conocer los valores de la resistencia del asfalto a fluir. Este ensayo se puede realizar a temperaturas de 60°C o de 135°C. A 60°C se efectúa la viscosidad absoluta y se utiliza un viscosímetro capilar, el cual se coloca en un baño de aceite a temperatura constante. Se incorpora el asfalto precalentado hasta que llegue a la marca de llenado. Una vez que el sistema ha alcanzado la temperatura de 60°C, se aplica un vacío y se mide eltiempo en que tarda en desplazarse el asfalto por el capilar entre dos marcas consecutivas. Al multiplicarse este tiempo por el factor de calibración de viscosímetro, se obtiene el valor de la viscosidad absoluta en Poises. A temperatura de 135°C se realiza el ensayo de viscosidad cinemática y sus unidades son en centistokes.

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D. PRUEBA DE PESO ESPECIFICO DE CEMENTOS ASFALTICOS SOLIDOS: NORMAS DE CONSULTA AASHTO-T43 ASTM-D70 1.- OBJETIVO: El objetivo de este ensayo es, el de conocer el PESO ESPECIFICO, del producto asfáltico, este dato es útil para hacer las correcciones de Volumen cuando este se mide a temperaturas elevadas. Se emplea también como uno de los factores para la determinación de los huecos en las mezclas asfálticas para pavimentaciones compactadas. 2.- FUNDAMENTO TEÓRICO: El peso especifico es la relación en peso para volúmenes iguales de betún y agua refinados ambos a la temperatura de 25º C. su determinación comprende una muestra de betún a la temperaturas y medio ambiente, este ensayo desempeña además un rol interesante en la que respecta a la clasificación permitiendo establecer si se trata de betumenes de petróleo o de yacimientos asfálticos lacustres, de Trinidad, Bermuda Cuba, etc. O del alquitrán y sus derivados. El peso especifico del cemento asfáltico como subproducto de la destilación artificial del petróleo, rara vez excede de 1.04: el del alquitrán llega a 1.30 y los asfaltos naturales de los yacimientos lacustres de 1.20 a 1.40. Este valor debe estar entre 0.93 a 0.97 [gr/cc.] para el MC250 utilizado en el ensayo según especificaciones. Aunque normalmente no se especifica, es deseable conocer el peso específico del betún asfáltico. Este conocimiento es útil para hacer las correcciones de volumen cuando este se mide a temperaturas elevadas. Se emplea también como uno de los factores para la determinación de los huecos en las mezclas asfálticas para pavimentación compactadas. El peso específico es la relación del peso de un volumen determinado de material al peso de igual volumen de agua, estando ambos materiales a temperaturas especificadas. Así un peso específico de 1.05 significa que el material pesa 1.05 veces lo que el agua a la temperatura fijada. Todos los líquidos y la mayor parte de los sólidos sufren cambios de volumen cuando varía la temperatura. Se expansiona cuando se le calientan y se contraen cuando se enfrían.

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Para fijar condiciones determinadas aplicables a un valor dado del peso específico, debe indicarse la temperatura del material y del agua. Así por ejemplo, P.E. a 15/15º Cº indica que la determinación se ha hecho con ambos materiales a una temperatura de 15 ºC el peso especifico del betún se determina normalmente por el método del picnómetro, descrito en los métodos AASHO y ASTM. 3.- RESUMEN DEL ENSAYO: Inicialmente se pesa el picnómetro vacío (seco y limpio) y en seguida, con agua destilada y luego con cemento asfáltico, ambos a 25ºC. La relación entre la masa de la muestra del asfalto, respecto a la masa del agua destilada contenida en el picnómetro, es denominada peso especifico del asfalto. La determinación del peso específico permite realizar correcciones de volumen para diferentes temperaturas, como también calcular los vacíos de mezclas bituminosas. 4.- EQUIPO: • Picnómetro resistente al calor • Baño de agua • Termómetro • Charolas • Estufas • Balanza de exactitud 0,01 g

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E. PRUEBA DE FLOTACION:

Seutilizaparadeterminarlaconsistenciadelosmaterialesasfálticossemisólidosquesonmásviscos osqueelgrado3,000oquetienenunapenetraciónmayorque300,yaqueestosmaterialesnopuedene nsayarseconvenientementeconelusoyaseadelapruebadeviscosidaddeSayboltFurolodelaprueb adepenetración. AASHTO T 50 - ASTM D 139 Esta prueba caracteriza el comportamiento al flujo o consistencia de ciertos materiales bituminosos, que por su bajo grado de dureza no pueden ser ensayados utilizando el método de penetración. Este ensayo es utilizado para medir la consistencia del residuo de destilación de los asfaltos rebajados de fraguado lento. Se utiliza para la determinación de la consistencia del residuo asfáltico de algunas emulsiones especiales. Se coloca una película de asfalto en un anillo que se hace flotar en agua a una determinada temperatura y se mide el tiempo en que el agua tarda en romper la película de asfalto. F. PRUEBA DE DUCTILIDAD: Es la distancia máxima, en centímetros, a la cual se elonga una probeta de material asfáltico antes de romperse, cuando es traccionada a una velocidad de 5 cm/min y a una temperatura especificada dependiendo del tipo de producto. Esunamedidade cuánto puede estirarse una muestra elasfaltoantesdequeserompaendos(5cm/minuto,25ºC). Esunensayomásdeidentificaciónquecuantitativo.Losasfaltosprovenientesdedestilacióndelpet róleoalvaporoalvacíomuestranaltaductilidad,entantoqueenlosobtenidosporoxidaciónosoplad olaductilidades baja. AASHTO T 51 - ASTM D 113 Provee de una medida de las propiedades al estiramiento de los cementos asfálticos y el valor resultante puede ser usado como criterio de aceptación del material asfáltico ensayado. Se considera la ductilidad como la capacidad que tiene el asfalto de resistir esfuerzos de estiramiento bajo condiciones de velocidad y temperatura especificada.

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La ductilidad se mide por alargamiento, antes de producirse la rotura de una probeta de material asfáltico estirada por sus extremos con una velocidad constante. Los materiales asfálticos están sometidos frecuentemente a variaciones de temperatura que le provocan cambios dimensionales, para esto es necesario que el material asfáltico sea suficientemente dúctil para alargarse sin producir grietas, pero una ductilidad excesiva es riesgosa debido a que se pueden presentar ondulaciones por efectos de las cargas de tráfico. Puede comprobarse experimentalmente que para un mismo material, la ductilidad crece cuando crece la temperatura, y para materiales distintos, pero del mismo tipo, la ductilidad aumenta cuando la penetración aumenta o cuando la viscosidad disminuye.

G. PRUEBA DE PUNTO DE LLAMA: Indica la temperatura a la cual pueden calentarse los productos asfálticos sin peligro de inflamarse en presencia de una llama. Para cementos asfálticos se efectúa en un equipo normalizado denominado copa abierta Cleveland; para asfaltos cortados se emplea la copa abierta Tag. Es la temperatura a la cual arden los vapores del asfalto al aproximar la superficie del material bituminoso a una llama de prueba. Su determinación es útil para el manejo en obra del asfalto para implementar precauciones, especialmente si su punto de inflamación es cercano a la temperatura de manejo en obra. El punto de inflamación de un asfalto debe estar alrededor de los 215 ºC. Este ensayo se lleva a cabo en un equipo normalizado llamado copa Cleveland. Lafinalidaddelapruebaesidentificarlatemperaturamáximaalacualelproductopuedesermanejad osinpeligrodequeseinflame. AASHTO T 48 - ASTM D 92

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Tiene por propósito, identificar la temperatura a la cual el asfalto puede ser manejado y almacenado sin peligro que se inflame. El punto de inflamación se mide por el ensayo en copa abierta Cleveland.

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OBJETIVO: El objetivo de este ensayo, es medir la temperatura del cemento asfáltico, a partir de la cual habrá peligro en su manipulación, debido a la inflamación de sus vapores. Este método comprende la determinación de puntos de inflamación de todos los productos derivados del petróleo, excepto aceites y productos con punto de inflamación por debajo de 79º C (175º F) empleando el aparato del vaso abierto de Cleveland de asfaltos que tienen la inflamación o encendido menores a 93.3º C (200º F).

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RESUMEN DEL ENSAYO: Consiste en colmar un vaso de bronce con un determinado volumen de asfalto, calentarlo a una proporción lenta y constante con un aumento de temperatura normalizado. La llama piloto se pasa intervalos de tiempo especificado. El punto de inflamación es la temperatura a la cual se han desprendido suficientes gases volátiles como para inducir una infla¬mación fugaz.

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IMPORTANTE: Cada vez que se vaya a realizar este ensayo, el operador debe tomar en cuenta las medidas de seguridad apropiadas, sobre todo las primeras veces que se aplica la llama de ensayo, ya que algunas muestras pueden producir llamas anormales. EQUIPO: Aparato de Cleveland - Este aparato consiste en un vaso de bronce con mango termo resistente, porta termómetro con bisagras que permite elevarlo para facilitar la colocación específica en la copa, el calentador de 750 vatios de níquel – cromo, va montado sobre una base robusta de fundición, e incorpora un transformador sin pasos variable para un control adecuado del grado de elevación de la temperatura, de acuerdo con las especificaciones, el ensamblaje esta contenido en un alojamiento de acero inoxidable con orificios de enfriamiento, válvula de control para el paso de gas; la ignición del dispositivo nivelador de la llama piloto es análogo.

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Termómetro - El rango de temperaturas debe ser – 5º a 100º C (20º a 230º F) y debe conformar a los requisitos para el termómetro a 9º C como según ASTM E 1 se usará. Malla – de 460 mm (18 in.) de base y 610 mm (24 in.) alto, es recomendable que tenga un frente abierto.

PROCEDIMIENTO:



Llene la copa con la muestra de ensayo hasta la marca de llenado, y colóquela en el centro del calentador



Encender la llama y ajustela a un diámetro de 3.2 mm a 4.8 mm.



Aplique calor inicialmente en una proporción tal que la temperatura se incremente de 14 ºC a 17 ºC, por minuto.



Cuando la temperatura de la muestra sea aproximadamente de 56 ºC por debajo del punto de manera que la proporción de aumento de temperatura, los últimos 28 ºCantes del punto de inflamación, sea de 5ºC a 6ºC por minuto.



Empiece a aplicar la llama de ensayo cuando la temperatura de la muestra este aproximadamente 28 ºC por debajo del punto de inflamación y después por cada aumento de 2 ºC.

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

Pase la llama de ensayo por el centro de la copa, en ángulos rectos con el diámetro que pasa a través del termómetro, con un movimiento suave y continuo.



Registre como punto de inflamación, la lectura de temperatura, al instante en que la llama de ensayo cause una llamarada en el interior de la copa



Cuando el punto de inflamación es detectado en la primera aplicación de la llama de prueba, la prueba deberá ser descartada y proceder a iniciar una nueva prueba.



Para determinar el punto de combustión, continúe calentando la muestra luego de registrado el punto de inflamación de tal manera que la temperatura de la muestra se incremente en proporciones de 5 a 6 ºC por minuto. Continúe la aplicación de la llama de ensayo a intervalos de 2 ºC hasta que la muestra de ensayo se encienda y permanezca quemándose mínimo 5 s.



Registre la temperatura de la muestra de ensayo cuando la llama de ensayo, que causó la ignición del espécimen fue aplicada.



Cuando los aparatos se enfríen a menos de 60º C quite la copa de los aparatos y límpielos como indica el fabricante.

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H. PRUEBA DE DESTILACION DE ASFALTO: Se efectúa mediante la ebullición de una cantidad determinada de material, midiendo el volumen total destilado. El residuo obtenido da el contenido de betún asfáltico, el que se somete a diferentes ensayos. La destilación en los asfaltos cortados, determina la cantidad de solvente y su naturaleza, con lo cual se puede prever el tiempo de curado.En las emulsiones asfálticas, determina la cantidad de agua. OBJETIVO: Esta prueba tiene por objeto determinar las proporciones de agua y de residuo asfalticos contenidas en la emulsión: el residuo de la destilación puede utilizarse para efectuar las pruebas de penetración, ductilidad y Solubilidad. EQUIPOS: Alambique de acero inoxidable de aprox. 95 mm de diámetro interior x 241 mm de altura con su tapa y cierre tipo prensa. 

Mechero anular de latón con agujeros sobre su circunferencia interior y regulador para la entrada de aire.



Tubo de conexión de vidrio entre alambique y refrigerante con cubierta metálica.



Refrigerante tipo Liebig de vidrio.



Probeta graduada de 100 ml



Dos termómetros -2 a + 300ºC con graduaciones al grado.



Codo de vidrio entre refrigerante y probeta



Mechero Bunsen.



Dos soportes metálicos del tipo Universal.



Aro porta alambique.



Pinza porta refrigerante.



Tubo de goma para conexión.

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PROCEDIMIENTO DE PRUEBA: 1) Pese exactamente 200 gr de una muestra representativa de la emulsión en el alambique previamente pesado W1 (incluyendo tapa, abrazadera, termómetro y demás accesorios) 2) Tape perfectamente el alambique usando el tornillo de presión y colocando entre la abrazadera y el alambique un empaque. 3) Introduzca los termómetros en los respectivos orificios de la tapa, con su correspondiente tapón de corcho; de tal forma que el bulbo de uno de los termómetros quede a 6mm del fondo del alambique y el otro a 165mm del fondo. Docente: Ing. Eduardo Injante Lima

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4) Monte el equipo, conectando al alambique con el refrigerante y el quemador de gas anular a una distancia de 15 cm del fondo del alambique. Coloque un mechero en el tubo conector del refrigerante aplique suficiente calor para prevenir la condensación del agua en este tubo. Encienda el quemador anular y ajuste la flama. 5) Cuando la temperatura del termómetro colocado en el fondo marque aproximadamente 205° C (para muestras con polímero 175° C), mueva el quemador anular al fondo del alambique. Incremente la temperatura de la muestra hasta 260| C (para emulsionesmodificadas hasta 204° C) y mantenga esta temperatura por 15 min. Si esta temperatura incrementa más o si el tiempo se excede, la prueba debe ser realizada nuevamente. 6) Después de los 15 min, inmediatamente pese el alambique y los accesorios W2. 7) El tiempo total de la destilación será de 60 +- 15 min. 8) Bajo una campana de extracción, con guantes y lentes de seguridad, quite la tapa del alambique y mezcle la muestra usando una espátula. Vacíe el contenido a un vaso de precipitado. Agite con movimiento circular el residuo y vacíe en los moldes necesarios para las pruebas posteriores. 9) Mida el volumen de aceite destilado en un cilindro graduado y anote el dato. Nota: -

Siempre vacíe el residuo de la destilación en un vaso de precipitado y agite para asegurar que la muestra es uniforme. Vacíe el residuo de la prueba tan rápido como sea posible, después de retirar el calentamiento. Si la temperatura del termómetro que esta en el fondo cae rápidamente, indica que se esta formando espuma. Si se presenta espumeo, apague el calentamiento hasta que la espuma desaparezca, y caliente más lentamente. El quemador anular debe ser colocado más retirado del fondo del alambique para evitar la formación de espuma.

I. PRUEBA DE SOLUBRIDAD DE BETUNES: Permite obtener el grado de pureza de los productos asfálticos, a través de su disolución en tetracloruro de carbono, tricloroetileno u otros solventes adecuados; posteriormente mediante un proceso de filtración, se determina la cantidad de material insoluble.

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AASHTO T 44 - ASTM D 2042 Este ensayo indica la porción de constituyentes cementantes activos en el asfalto ensayado es decir se utiliza para medir la pureza del asfalto. En esta prueba las sales, el carbono libre y los contaminantes inorgánicos, se consideran impurezas. Es un procedimiento para medir la pureza del cemento asfáltico Una muestra es sumergida en un solvente donde se disuelven sus componentes cementantes activos, en tanto que las impurezas (sales, carbono libre, contaminantes inorgánicos) no se disuelven, sino que se depositan en forma de partículas. Por definición, un asfalto es totalmente soluble en sulfuro de carbono. Si al realizar el ensayo de un material quedara un residuo insoluble, el resultado del ensayo permitiría juzgar sobre la cantidad de asfalto puro que contiene dicho material. Por otro lado, la propiedad de solubilidad, sirve para comprobar la uniformidad de composición de un producto de este tipo y para determinar la cantidad de asfalto de que consta un pavimento.

J. DURABILIDAD O RESISTENCIA AL ENVEJECIMIENTO: El asfalto está compuesto por moléculas orgánicas que reaccionan con el oxigeno del aire oxidándose lo que les hace más duros y frágiles. Se debe tener en cuenta que gran parte del envejecimiento o endurecimiento oxidativo tiene lugar antes de que el asfalto esté compactado, durante el proceso de mezcla en el que el ligante está sometido a altas temperaturas y en forma de película fina, lo que hace que el proceso sea más rápido, Docente: Ing. Eduardo Injante Lima

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pudiéndose producir en este periodo otros tipos de envejecimiento, como la pérdida de los componentes más volátiles del asfalto, que se traduce en un endurecimiento del mismo. Por lo cual si se desea comparar las propiedades del asfalto con su comportamiento en la mezcla, se debe estudiar el asfalto en el estado de envejecimiento en que va a estar el material cuando esté en uso, y por lo tanto habrá que someterlo a un envejecimiento artificial acelerado antes de estudiar alguna de sus propiedades.

Envejecimiento en horno en película fina. -

Reproduceelefectodelaireydelcalorsobreunapelículadelgadadelliganteasfáltico,simul andoelenvejecimientoqueéstesufreacortoplazodurantelosprocesosdemezcladoycoloc acióndelasmezclasdeconcretoasfáltico.

-

Alamuestraasíenvejecida,seledeterminanlapérdidademasa,lapenetración(25ºC),laduc tilidad(25ºC)ylaviscosidada60ºCparamedirelendurecimientoanticipadodelmaterialdu rantelasoperacionesdemezclaycolocación.

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Envejecimientoalhorno en película fina rotativa: -

Reproduceelefectodelaireydelcalorsobreunapelículadelgadadelliganteasfálticoenmo vimiento,simulandoelenvejecimientoqueéstesufreacortoplazodurantelosprocesosde mezcladoycolocacióndelasmezclasdeconcretoasfáltico.

-

Lasventajasdeesteensayosobreeldelhornoenpelículafinaconsistenenquesepuedeacom odarunmayornúmerodemuestrasenelhornoyqueeltiemporequeridoparaenvejecerlases menor.

Horno

Recipiente para el ensayo

K. VELOCIDAD DE CURADO: Conforme al tipo de solvente utilizado en la mezcla estos asfaltos pueden clasificarse tres tipos dependiendo de la velocidad de curado del solvente. Asfalto cortado de curado rápido. Asfalto cortado de curado medio. Asfalto cortado de curado lento. Todos los asfaltos cortados poseen una nomenclatura específica para cada tipo,donde las letras van acompañadas de un número el cual indica su grado de viscosidad.

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Asfalto cortado de curado rápido. Este tipo de asfalto cortado se designa con las letras RC, cuyo fluidificante es Bencina, la cual permite un menor tiempo de evaporación, por su alto nivel de volatización. A continuación los principales asfaltos de curado rápido:

Asfaltos de curado rápido Asfalto cortado de curado medio. Asfalto cortado cuyo fluidificante es Kerosene, el cual es un solvente menos volátil que el solvente anterior. Estos asfaltos poseen como nomenclatura las letras MC. Los asfaltos cortados de curado medio más utilizados son los de a continuación:

Asfaltos de curado medio.

Asfalto cortado de curado lento. Corresponden a asfaltos cortados cuyo fluidificante es aceite, por o que el grado de volatización es mínimo. Estos ligantes se designan con las letras SC, seguidos por el número correspondiente a la viscosidad cinemática que posee.

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Los asfaltos de curado lento más utilizados fueron los SC – 70 y SC – 250, pero actualmente la norma AASHTO ha discontinuado su uso debido al tiempo de quiebre que requerían. L. RESISTENCIA A LA ACCION DEL AGUA: Es la resistencia que los agregados de suelo tienen a desintegrarse o romperse frente a la acción del agua y manipulación mecánica (laboreo). Se debe considerar como factor importante el contenido de agua que hay en el suelo ya que determina el grado en que las fuerzas mecánicas causan destrucción en la estructura. También existen relaciones entre estabilidad de los agregados y algunos constituyentes del suelo: -

-

Contenido de arcilla: Si bien la arcilla favorece la estabilidad estructural, no siempre su presencia asegura estabilidad; por ejemplo, la presencia de sodio en el complejo de cambio. Contenido de materia orgánica. Óxidos de Fe y Al: pueden actuar solos o en combinación con materia orgánica.

Porosidad: Representa el porcentaje total de huecos que hay entre el material sólido de un suelo. Es un parámetro importante porque de él depende el comportamiento del suelo frente a las fases líquida y gaseosa, y por tanto vital para la actividad biológica que pueda soportar. Contenido de agua: Seempleaparadeterminarlaexistenciade contaminacionesindebidasoasegurarsequenoseproduciráespumaduranteelcalentamientodelpr oducto. Elmétodosebasaenladestilaciónareflujodeunamuestradelasfalto,juntoconundisolventevolátil nomiscibleconelagua,elcual,alevaporarse,facilitaelarrastredelaguapresente,separándosedeell aal condensarse.

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M. MEDIDA DE CANTIDAD DE AGUA Y SEDIMENTOS:

El contenido de agua y sedimentos de un gasóleo es el resultado de las prácticas de almacenaje y manipulación del producto desde su producción hasta su utilización. La contaminación por agua puede aparecer como resultado de la aspiración de aire húmedo dentro de las instalaciones de almacenamiento (cuando la temperatura desciende se produce la condensación de humedad). El agua puede contribuir al bloqueo de filtros y causar corrosión en los componentes del sistema de inyección. La formación de sedimentos y gomas en los combustibles sigue dos procesos paralelos que se afectan mutuamente: la oxidación de productos y la condensación en insolubles. En las fracciones ligeras es habitual mejorar la estabilidad inhibiendo la oxidación de hidrocarburos, pero en los destilados medio este método no es eficaz por lo que se usan dispersantes. Ello es debido al mayor contenido de heteroátomos y aromáticos condensados que éstos presentan, lo que les confiere una gran inestabilidad, más compleja que la mera oxidación de hidrocarburos.

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MODULO 4

ENSAYOS DE ASFALTOS EMULSIFICADOS

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DEFINICION: Las emulsiones asfálticas corresponden a un asfalto líquido cuyo fluidificante es el agua. Estos dos líquidos inmiscibles conforman una mezcla en la cual uno de ellos se dispersa en el otro, en forma de gotas diminutas, denominándose al primero fase dispersa (Asfalto) y al segundo fase continua (Agua). Para lograr una estabilidad entre la fase continua y dispersa es necesario incorporar un agente emulsificador, generalmente de base jabonosa o solución alcalina. Los agentes emulsificantes forman una película protectora alrededor de los glóbulos de asfalto instituyéndoles una determinada polaridad en la superficie, lo que hace que estos se repelan manteniendo estable la emulsión. Cuando la emulsión se pone en contacto con los áridos, se produce un desequilibrio eléctrico que rompe la emulsión llevando las partículas de asfalto a unirse a los áridos y el agua fluye o se evapora separándose de la mezcla. Existen agentes emulsificadores que permiten que este quiebre sea instantáneo y otros más poderosos que retardan este fenómeno. Lo que implica que las emulsiones se clasifiquen en: Emulsiones asfálticas de quiebre rápido, RS. Emulsiones asfálticas de quiebre medio, MS. Emulsiones asfálticas de quiebre lento, SS. Emulsiones asfálticas de quiebre rápido: Emulsiones designadas con las letras RS. Poseen un porcentaje relativamente bajo de emulsificante y es menos estable, este tipo de ligante es la más adecuada para la construcción de tratamientos superficiales por su facilidad de empleo y excelente adherencia a los áridos. Emulsiones asfálticas de quiebre medio: Segundo tipo de emulsión. Son utilizadas Principalmente para mezclas en frío ya sea esta en planta o en sitio. Emulsiones asfálticas de quiebre lento: De igual modo que la emulsión anterior es usada para mezclas en frío, además de utilizarse en estabilización de suelos, riegos de liga en proporción 1:1 en agua, lechadas asfálticas y riegos negros. Dado la existencia de áridos cargados eléctricamente, con polaridad positiva ó negativa, se ha de necesitar emulsiones eléctricamente afines con los áridos. Esta característica se la da el agente emulsificador, el cual puede cargar positiva o negativamente la emulsión, las primeras llamadas emulsiones catiónicas las cuales son afines a áridos de carga negativa (que son los más comunes en Chile), como son los de origen silíceo o cuarzoso y las

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segundas llamadas emulsiones aniónicas que son afines con áridos de carga positiva, como los de origen calizo. Es la dispersión homogénea de pequeños glóbulos de cemento asfáltico cubiertos por un emulsificante, dentro de una fase continua acuosa. Sufabricaciónrequieredostiposdeenergía: -

Unamecánica,aportadaporunmolinocoloidalquefragmentaelasfaltoenformadegotases féricas.

-

Una físico - química, que evita que los glóbulos se unan unos con otros, la cual es aportada por el emulsificante, que disminuye la tensión interfacial entre el asfalto y el agua y crea una carga eléctrica en la superficie de los glóbulos.

ESQUEMA DE PLANTA DE FABRICACION

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CLASIFICACIÓN DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS a) Por el tipo de emulsificante utilizado en su elaboración

b) Por su velocidad de rotura Rotura:

Es

la

separaciónirreversibledelasfaltoydelaguadelaemulsión.Enfuncióndelavelocidadderotura,esd ecir,desumayoromenorfacilidadpararomperelequilibriodelasemulsionescuandoseenfrentanc onlosagregadospétreos,sesubdividenen: -

De rotura rápida De rotura media De rotura lenta

La obtención de una u otra se logra en función del tipo y de la cantidad de emulsificante empleado. Beneficios de su aplicación -

En la mayoría de los casos se puede utilizar sin calentamiento alguno y no requieren solventes de petróleo para su fluidificación Previenen la contaminación ambiental, por que las emisiones de productos hidrocarbonados son nulas o muy pequeñas

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Tienen capacidad para envolver agregados pétreos húmedos. Se pueden formular para satisfacer múltiples requisitos de diseño y construcción. No se presentan riesgos de incendio durante su manejo y aplicación.

ENSAYOS DE CALIDAD EN CUANTO A SU FABRICACIÓN: -

pH

-

Carga de partículas

-

Contenido de agua

-

Destilación

-

Estabilidad al almacenamiento

-

Tamizado

Potencial de hidrógeno (pH):  Determina el grado de acidez o alcalinidad de la fase acuosa,indicandoeltipode emulsión.

Ensayo de carga eléctrica de partículas: 

Se realiza para identificar la polaridad de los glóbulos de asfalto de la emulsión, teniendo carga eléctrica negativa las aniónicas y positiva las catiónicas.

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

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Se aplica una carga de 8 miliamperios y los glóbulos se dirigen hacia el lado que presente carga contraria a la del emulsificante que ellos tienen.

Contenido de agua: -

Es un procedimiento rápido para conocer la concentración del ligante en una emulsión asfáltica. Se coloca en un matraz una determinada cantidad de emulsión con un disolvente no miscible con el agua, sometiéndola a calentamiento. El agua y el disolvente se destilan condensándose en un refrigerante, del cual caen a un colector graduado donde se puede leer la cantidad de agua que contenía la emulsión.

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Destilación: -

Permite obtener el contenido de agua y disolventes que presenta la emulsión al calentarla a 260°C. El residuo se recupera para realizar sobre él pruebas de penetración, ductilidad y solubilidad, para saber cómo ha afectado al cemento asfáltico el calentamiento.

Estabilidad enalmacenamiento: -

Ayuda a conocer la homogeneidad que presenta la emulsión al ser almacenada durante largo tiempo y consiste en dejar reposar durante 5 días el producto y determinar la concentración de asfalto en él, en diferentes alturas del depósito.

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Tamizado: -

Su finalidad es determinar si la emulsión contiene grumos de asfalto coagulado que puedan entorpecer el funcionamiento de los distribuidores de presión de los autos. La prueba se realiza determinando el residuo que se retiene en el tamiz #20.

SENSAYOS DE CALIDAD EN CUANTO A SU APLICACIÓN -

Viscosidad

-

Demulsibilidad

-

Mezcla con cemento

-

Resistencia a la acción del agua (adhesividad)

Viscosidad: -

Mide la consistencia de la emulsión, dando una idea de su manejabilidad y de su comportamiento a las temperaturas utilizadas durante la construcción

-

Se determina el tiempo que tardan en salir del viscosímetro 60 cm3 de emulsión a la temperatura especificada

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a) Demulsibilidad:

El ensayo de demulsibilidad da una indicación de la velocidad relativa a que los glóbulos coloidales de asfalto de las emulsiones de rotura rápida y media se unirán entre sí (o la emulsión romperá) cuando la emulsión se extienda en película delgada sobre el terreno o los áridos. En el ensayo se mezcla con emulsión asfáltica una solución de cloruro cálcico en agua, tamizando a continuación la mezcla para determinar la cantidad de asfalto separada de la emulsión. En el ensayo de las emulsiones de rotura rápida (RS) se emplea una solución muy débil de cloruro cálcico; las especificaciones determinan la concentración de la solución y la cantidad mínima de asfalto que debe quedar en el tamiz. En este tipo de emulsiones es necesario un alto grado de demulsibilidad, ya que se espera de ellas que rompan casi inmediatamente al contacto con los áridos a los que se aplican. El ensayo de las emulsiones de rotura media (MS) exige el empleo de una solución de cloruro cálcico más fuerte que la empleada en el ensayo de los tipos de rotura rápida. En las aplicaciones en las que se especifica el tipo MS no se desea la rápida coalescencia del asfalto, y las especificaciones demuestran normalmente, para estos productos, un límite máximo de la demulsibilidad, así como la concentración de la solución. - Se aplica a las emulsiones catiónicas de rotura rápida para determinar su estabilidad al enfrentarse con los agregados.

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La emulsiónsesometeaadicionesdeunasoluciónal0.8% de sódioparaprovocarsurotura,tamizándolaposteriormenteporeltamiz#14,determinandoelresidu oretenidoendichotamiz.

b) Mezcla con cemento: El ensayo de mezclado con cemento desempeña en las emulsiones asfálticas de rotura lenta (SS) un papel análogo al del ensayo de demulsibilidad en los tipos de rotura rápida o media. Los tipos SS se destinan al empleo con materiales finos y áridos con polvo, y normalmente no son afectados por las soluciones de cloruro cálcico empleadas en el ensayo de demulsibilidad. En el ensayo de mezclado con cemento se mezcla una muestra de emulsión asfáltica con cemento Pórtland de gran finura de molido, y la mezcla se hace pasar con la ayuda del agua, a través de un tamiz número 14. Las especificaciones limitan usualmente la cantidad de material que puede admitirse quede retenida en el tamiz.

-

Tiene por objeto fijar una condición de mínima estabilidad para las emulsiones de rotura lenta en mezclas con agregados que contengan una elevada proporción de finos.

-

Se diluye la emulsión al 55 % y se mezclan 100 cm3 de ella con 50 gramos de cemento, determinando la cantidad de mezcla que no pasa el tamiz #14.

Recubrimiento del agregado y resistencia al desplazamiento. -

-

Sirve para determinar la capacidad de la emulsión para envolver el agregado, para soportar el mezclado sin que se rompa la película formada y para resistir la acción de lavado del agua después de completado el mezclado. Aunque la prueba se puede realizar con cualquier emulsión, solamente está especificada para emulsiones de rotura media.

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ASFALTOS EMULSIFICADOS MODIFICADOS: Las ventajas de los asfaltos modificados son aplicables al ligante residual de las emulsiones modificadas La modificación se logra de dos maneras: -

Añadiendo látex a la fase acuosa y empleando un cemento asfáltico convencional. Es una dispersión de látex en medio de la emulsión.

-

Elaborando la emulsión con betunes previamente modificados con polímeros. El grado de modificación es mayor que el obtenido con látex, a igualdad de contenido de polímero.

Ensayos sobre emulsiones modificadas -

Son los mismos que para emulsiones convencionales, puesto que no debe haber diferencias apreciables en las características, por el hecho de que el ligante esté modificado.

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Las diferencias se presentan en el ensayo para obtener el residuo, el cual no se puede obtener por destilación, sino por evaporación , puesto que el polímero pudiera degradarse a las altas temperaturas alcanzadas durante el proceso de destilación.

-

El ensayo de solubilidad no se incluye, puesto que ciertos polímeros pueden presentar problemas por no ser solubles o por la dificultad en conseguir la solubilización.

Ensayos sobre emulsiones modificadas (cont.) Como ensayos adicionales sobre el residuo se incorporan: -

Punto de ablandamiento, el cua permite conocer el comportamiento del ligante a alta temperatura y comprobar la modificación del mismo.

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Ductilidad a 5°C, el cual permite conocer el comportamiento del ligante a baja temperaturas.

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Recuperación elástica, el cual se incluye para medir la elasticidad del ligante modificado.

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