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• Juan Antonio Olivero Torres

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ENSAYOS DE LABORATORIO DE ASFALTO

PRESENTADO POR: MARIA FERNANDA AGAMEZ NEGRETE

DOCENTE: GUILLERMO CASTRO

ASIGNATURA: TRANSPORTES

GRUPO: LUNES 4:30 PM

UNIVERSIDAD DE LA COSTA INSTITUCION DE EDUCACION SUPERIOR INGENIERIA CIVIL BARRANQUILLA 2016

1. INTRODUCCIÓN En el presente trabajo se permite validar ciertos criterios, funciones y demás características que hacen parte de la implementación u elaboración de los diferentes ensayos en el laboratorio de tecnología del asfalto. Se hace una breve descripción de cada ensayo a realizar, teniendo en cuenta las características, propiedades y demás funciones del asfalto. Para la elaboración de dichos ensayos se debe primeramente asesorar en el área técnica, como lo son materiales y equipos utilizados, esto con el fin de generar una experiencia óptima al cien por ciento, no generar errores a la hora de utilizar los equipos.

2. OBJETIVOS 2.1.

Objetivo general

 Investigar teóricamente sobre los diferentes ensayos que se realizaran en el laboratorio de tecnología del asfalto. 2.2.

Objetivos específicos

 Realizar una investigación óptima y netamente teórica del laboratorio.  Describir y elaborar el paso a paso de los respectivos ensayos.

3. MARCO TEORICO 3.1 ASFALTO El asfalto es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras o autopistas. También es utilizado en impermeabilizantes. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por completo de bitumen. 3.2 ORIGEN En las vecindades de depósitos subterráneos de crudo de petróleo, láminas de asfalto pueden verse en la superficie. Esto puede ocurrir por fallas geológicas; la cantidad y naturaleza de este material que se observa naturalmente depende de un número de procesos naturales, los cuales pueden modificar las propiedades del material. Este producto puede ser considerado un "asfalto natural", a menudo siendo acompañado por materia mineral, y la mezcla y dependiendo de las circunstancias por las cuales hayan sido mezcladas. Existen por supuesto grandes depósitos de crudo de petróleo en el medio ambiente y por miles de años estos han correspondido a Laminas superficiales de asfalto "natural". Los antiguos habitantes de esas zonas no apreciaron rápidamente las excelentes propiedades impermeabilizantes, adhesivas y de preservación que tenía el asfalto y rápidamente dejaban de usar este producto para su disposición final. Por más de 5.000 años el asfalto en cada una de sus formas ha sido usado como un impermeabilizante y/o agente ligante. 3.4 CLASIFICACIÓN DEL ASFALTO  Asfaltos sólidos o duros  Asfaltos líquidos  Asfalto de curado rápido  Asfalto de curado medio  Asfalto de curado lento  Asfaltos emulsificados  Asfaltos oxidados o soplados  Otros tipos  Asfaltos sólidos o duros Asfaltos con una penetración a temperatura ambiente menor que 10. Además de sus propiedades aglutinantes e impermeabilizantes, posee características de flexibilidad, durabilidad y alta resistencia a la acción de la mayoría de los ácidos, sales y alcoholes.

 Asfaltos líquidos También denominados asfaltos rebajados o cutbacks, son materiales asfálticos de consistencia blanda o fluida por lo que se salen del campo en el que normalmente se aplica el ensayo de penetración, cuyo límite máximo es 300.  Asfalto de curado rápido Cuando el disolvente es del tipo de la nafta o gasolina, se obtienen los asfaltos rebajados de curado rápido y se designan con las letras RC (Rapid Curing) seguidos por un número que indica el grado de viscosidad cinemática en centiestokes.  Asfalto de curado medio Si el disolvente es queroseno, se designa con las letras MC (Medium Curing), seguidos con un número que indica el grado de viscosidad cinemática medida en centiestokes.  Asfalto de curado lento Su disolvente o fluidificante es aceite liviano, relativamente poco volátil y se designa por las letras SC (Slow Curing), seguidos con un número que indica el grado de viscosidad cinemática medida en centiestokes.

3.5 PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DEL ASFALTO 3.5.1 PROPIEDADES FISICAS El asfalto es un material aglomerante, resistente, muy adhesivo, altamente impermeable y duradero; capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo acción de calor o cargas permanentes. Componente natural de la mayor parte de los petróleos, en los que existe en disolución y que se obtiene como residuo de la destilación al vacío del crudo pesado. Es una sustancia plástica que da flexibilidad controlable a las mezclas de áridos con las que se le combina usualmente. Su color varía entre el café oscuro y el negro; de consistencia sólida, semisólida o líquida, dependiendo de la temperatura a la que se exponga o por la acción de disolventes de volatilidad variable o por emulsificación. 3.5.2 PROPIEDADES Y COMPOSICIÓN QUIMICA El asfalto, es una mezcla de numerosos hidrocarburos parafínicos, aromáticos y compuestos heterocíclicos que contienen azufre, nitrógeno y oxígeno; casi en su totalidad solubles en sulfuro de carbono. La mayoría de los hidrocarburos se eliminan durante el proceso de refinación, quedando los más pesados y de moléculas complejas. El asfalto consta de tres componentes mayoritarios:

 

El primero se describe como una mezcla de asfáltenos que son moléculas complejas de alto peso molecular, insoluble en hidrocarburos parafínicos y soluble en compuestos aromáticos como el benceno. El segundo componente descrito es una mezcla de resinas y el tercero aceite mineral. Estos tres constituyen un sistema coloidal

3.5.3. EXTRACCION DEL ASFALTO

3.6 ENSAYOS DEL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL ASFALTO  ENSAYO DE PENETRACON DEL ASFALTO La consistencia del asfalto puede medirse con un método antiguo y empírico, como es el ensayo de penetración, en el cual se basó la clasificación de los cementos asfálticos en grados normalizados. En la figura 3.52 puede verse el ensayo de penetración normal. Consiste en calentar un recipiente con cemento asfáltico hasta la temperatura de referencia, 25ºC (77ºF), en un baño de agua a temperatura controlada. Se apoya una aguja normalizada, de 100 g de peso sobre la superficie del cemento asfáltico durante 5 segundos. La medida de la penetración es la longitud que penetró la aguja en el cemento asfáltico en unidades de 0,1 mm. Ocasionalmente el ensayo de penetración se realiza a distinta temperatura en cuyo caso puede variarse la carga de la aguja, el tiempo de penetración, o ambos. Tabla N° 01: Clasificación de cemento asfaltico según su penetración.

 Equipos utilizados:         

Penetró metro. Aguja de penetración: Recipiente para la muestra. Muestra de asfalto Cronómetro del celular para medir el tiempo Termómetro Disolvente Horno Termómetro

 Procedimiento 1. Se consiguió la emulsión asfalto de la obra de la av. los incas, ya que para sellar las juntas se usó mulsión asfáltica 2. Se colocó el asfaltó en el horno durante 20 a 30 minutos aproximadamente a una temperatura de 100 °C. 3. Cuando ya está diluido según la norma y a temperatura de 25 ° C aproximadamente se coloca en el equipo de penetración. 4. Se procede a realizar el ensayo, para lo cual se deja caer la guja con una carga de 100 gr, donde se controla el tiempo de 5 segundos para cada una de las pruebas en las respectivas pruebas.  ENSAYO DE PUNTO DE INFLAMACIÓN DEL ASFALTO Se define el punto de Inflamación (o de llama) como la temperatura a la que se producen destellos pon inflamación de los vapores desprendidos por el material

bituminoso al ser éste tratado en las condiciones que se especifican en el ensayo. El punto de combustión (o de fuego) es la temperatura a la que se produce la combustión de estos vapores, por lo menos durante cinco segundos, en condiciones de ensayo. El punto de inflamación indica la temperatura crítica por encima de la cual habrán de tomarse las precauciones adecuadas durante la manipulación y puesta en obra del producto bituminoso de manera de evitar el peligro de incendio, así como para determinar la calidad del solvente y del asfalto.  MATERIALES

 PROCEDIMIENTO 1. Se apoya el aparato de copa abierta de Cleveland sobre una mesa firme, a nivel, en un cuarto o compartimiento, libre de corrientes de aire. Se protege de la luz fuerte la parte superior del aparato, empleando cualquier medio adecuado para detectar fácilmente el punto de ignición. No son confiables aquellos ensayos efectuados en sitios donde existan corrientes de aire. 2. Se lava la copa de ensayo con un disolvente apropiado para remover cualquier aceite, trazas de goma o residuo remanente de algún ensayo previo. Cualquier clase de residuo de carbón se deberá remover con una esponjilla metálica. Se lava ahora la copa con agua fría y se seca por unos pocos minutos sobre una llama abierta o sobre un calentador para remover los últimos restos de solvente y agua. Antes de su empleo, se enfría la copa hasta por lo menos 56° C (100°F) por debajo del punto de ignición esperado.

3. Se sostiene el termómetro en una posición vertical, con su extremo inferior a 6.4 ± 0.1 mm (1/4 ± 1/50“) del fondo de la copa y localizado en un punto medio entre el centro y la pared de la misma, sobre el diámetro perpendicular al arco (o línea) de barrido de la llama de ensayo y del lado opuesto al brazo del aplicador de la misma.  ENSAYO DE VISCOSIDAD DEL ASFALTO Este método se utiliza para medir la viscosidad del asfalto cuando se le aplica temperatura. Una pequeña cantidad de muestra de asfalto se coloca en un recipiente especial termostáticamente controlado. La medida del torque requerido, aplicado sobre un vástago cilíndrico sumergido en la muestra, para hacerlo girar, manteniendo constante la velocidad de rotación y la temperatura, se utiliza como parámetro para determinar la resistencia relativa a la rotación, lo que permite conocer la viscosidad del ligante en unidades de Pascal por segundo.  USO Y SIGNIFICADO Este método de ensayo ha sido usado para medir la viscosidad aparente de asfaltos al aplicar temperatura. La medida de viscosidad a altas temperaturas ha sido usada para determinar la manejabilidad y facilidad de bombeo en la refinería, terminal o planta asfáltica. Los valores medidos mediante este procedimiento se pueden utilizar para desarrollar diagramas de temperatura contra viscosidad, los cuales se utilizan para estimar las temperaturas de mezclado y compactación a utilizar durante el diseño y construcción de mezclas asfálticas en caliente.  EQUIPOS Y MATERIALES     

Horno capaz de mantener y controlar la temperatura, hasta 260° C con una precisión de ± 3°C. Termómetros para medir temperaturas desde 60° C hasta 200° C, legible cada 0.2°C Balanza con capacidad de 2000 g y lecturas de 0.1 g. Vástagos cilíndricos de varios tamaños, para ser utilizados con asfaltos de diferentes viscosidades. Viscosímetro rotacional capaz de medir el torque necesario para hacer girar el vástago sumergido en asfalto a velocidad constante y a la temperatura de ensayo fijada. El equipo tendrá una pantalla digital donde se muestre automáticamente la viscosidad de la muestra en Pascal por segundo (Pa * s).

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Controlador de temperatura capaz de mantener el espécimen a la temperatura de ensayo con una precisión de ± 1°C para temperaturas de ensayo comprendidas entre 60° y 165° C. Solventes o limpiadores desengrasantes Formulados para limpiar los recipientes, vástagos y accesorios utilizados durante el ensayo, se puede emplear varsol o alcohol mineral.

 ENSAYO DE PELICULA DELGADA RODANTE EN HORNO En primer término el ligante asfáltico a ensayarse envejece en un horno de película delgada rotatorio, de acuerdo con la norma INV E–720. Posteriormente se realiza la prueba de envejecimiento acelerado, se coloca el residuo, proveniente del ensayo anterior, con el espesor especificado en bandejas de acero inoxidable (bandejas de acuerdo a la norma INV E–721, método de ensayo de película delgada) y se envejece a la temperatura de envejecimiento especificada durante 20 h en una cámara presurizada con aire a 2.10 MPa. La temperatura de envejecimiento se selecciona según el grado del ligante asfáltico. Una vez terminado el proceso en la cámara PAV, el residuo de ligante asfáltico es desgasificado por medio de vacío.

 USO Y SIGNIFICADO 

Este método está diseñado para simular el envejecimiento por oxidación que ocurre en ligantes asfálticos durante la vida de servicio del pavimento. El residuo proveniente de este ensayo puede ser usado para estimar las propiedades físicas o químicas de ligantes asfálticos después de cinco a diez años de envejecimiento en el campo

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El ligante asfáltico es envejecido en el ensayo norma INV E -720 “película delgada rotatoria”, previo al envejecimiento acelerado descrito en este método. Muestras de ligante asfáltico originales, así como residuos de horno de película delgada rotatoria y el residuo del presente ensayo, se usan para determinar propiedades de desempeño del asfalto.

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Para ligantes asfálticos de diferentes grados o provenientes de distintas fuentes, no existe una única correlación entre el tiempo de envejecimiento y la temperatura, utilizados en el ensayo, con la edad y temperatura del pavimento en servicio. Por lo tanto, para unas condiciones climáticas de servicio dadas no es posible seleccionar una sola condición para la cámara presurizada, temperatura y tiempo de envejecimiento, que permita predecir las propiedades de todos los ligantes asfálticos para unas condiciones específicas de exposición en servicio.

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El grado de endurecimiento relativo de diferentes ligantes asfálticos varía para diferentes temperaturas de envejecimiento en la cámara presurizada. Por lo tanto, dos ligantes asfálticos pueden envejecer similarmente a una cierta temperatura, pero hacerlo de manera distinta a otra temperatura.

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 EQUIPO Y MATERIALES

 ENSAYO DE DUCTIBILIDAD DEL ASFALTO Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para la determinación de la ductilidad de los materiales asfálticos, de consistencia sólida y semisólida. El procedimiento consiste en someter una probeta del material asfáltico a un ensayo de tracción, en condiciones determinadas de velocidad y temperatura, en un baño de agua de igual densidad, definiéndose la ductilidad como la distancia máxima en cm que se estira la probeta hasta el instante de la rotura. Normalmente, el ensayo se realiza con una velocidad de tracción de 50 ± 2.5 mm por minuto y la temperatura de 25 ± 0.5°C (77 ± 1.0°F); aunque se puede realizar en otras condiciones de temperatura, debiendo concretarse en este caso la velocidad correspondiente. Esta norma no involucra las debidas precauciones de seguridad que se deben tomar para la manipulación de materiales y equipos aquí descritos, ni establece pautas al respecto para el desarrollo de cada proceso en términos de riesgo y seguridad industrial. Es responsabilidad del usuario, establecer las normas apropiadas con el fin de minimizar los riesgos en la salud e integridad física, que se puedan generar debidos a la ejecución de la presente norma y determinar las limitaciones que regulen su uso.  EQUIPO Y MATERIALES

 ENSAYO DE SOLUBILIDAD DEL ASFALTO Este método de ensayo se refiere a la determinación del grado de solubilidad en tricloroetileno o tricloroetano de materiales asfálticos que tengan poco material mineral o que carezcan de él. Los valores dados en unidades SI, deben ser tomados como norma. Los valores en paréntesis son de información solamente. Esta norma no involucra las debidas precauciones de seguridad que se deben tomar para la manipulación de materiales y equipos aquí descritos, ni establece pautas al respecto para el desarrollo de cada proceso en términos de riesgo y seguridad industrial. Es responsabilidad del usuario, establecer las normas apropiadas con el fin de minimizar los riesgos en la salud e integridad física, que se puedan generar debidos a la ejecución de la presente norma y determinar las limitaciones que regulen su uso.  USO Y SIGNIFICADO Este método es una medida de la solubilidad del asfalto en tricloroetileno o tricloroetano y la parte que sea soluble representa los constituyentes cementantes activos.  EQUIPO Y MATERIALES

4. CONCLUSIÓN

Como conclusión a este trabajo se puede agregar que es importante conocer con anterioridad los diferentes ensayos a realizar, estudiarlos directamente desde sus respectivas normas para que así de este mismo modo, nos arroje resultados óptimos. Teniendo en cuenta que en el laboratorio de Asfaltos se llevan a cabo pruebas cuyo objetivo es estudiar física, mecánica y químicamente los asfaltos y su interacción con los materiales pétreos con los cuales fabrican las mezclas asfálticas. Con base en estos conocimientos se estudian las mejores formas de utilizar conjuntamente estos materiales con miras a que las obras que se realicen cumplan las especificaciones de diseño y expectativas de los usuarios

5. BIBLIOGFRAFIA

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http://copernico.escuelaing.edu.co/vias/pagina_via/modulos/MODULO %208.pdf

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ftp://ftp.unicauca.edu.co

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http://www.imt.mx/micrositios/infraestructura/ensayos-delaboratorio/laboratorio-de-asfaltos-y-mezclas-asfalticas.html