3 ensayos fisicos de asfaltos

Asphalt Physical Tests1

ALGUNOS ESAYOS FÍSICOS DE CEMENTOS

ASFÁLTICOS

Asphalt Physical Tests

Ensayos Físicos de Cementos Asfálticos

Categorías• Ensayos de consistencia - Penetración - Viscosidad - Punto de ablandamiento• Ensayos de envejecimiento - Horno de película delgada (Thin Film Oven Test – TFOT) - Horno rotatorio de película delgada (Rolling Thin Film Oven Test – RTFOT)• Ensayo de pureza - Solubilidad• Ensayos de seguridad - Punto de inflamación• Otros ensayos - Ductilidad - Gravedad específica

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Ensayos de consistencia

La consistencia describe la viscosidad o grado de fluidez del asfalto a cualquier temperatura.

El asfalto es un material termoplástico: o sea se necesita una temperatura estándar para las comparaciones

Tradicionalmente, los grados (clasificación) estuvieron basados en la consistencia a una temperatura estándar• Medida de endurecimiento (envejecimiento) - Temperaturas elevadas - En servicio

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Ensayos rutinarios de consistencia

• Viscosidad absoluta a 60°C (140°F)

– Cercana a la temperatura de superficie máxima de la MAC en el pavimento.

• Viscosidad cinemática a 135°C (275°F)

– Cercana a la temperatura de mezclado y colocación de la MAC

• Penetración a 25°C (77°F)

– Cercana a la temperatura de servicio promedio

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Viscosidad a 60°C (140°F)Definición: Resistencia al flujo de un fluido

Ensayo (ASTM D2171)• Viscosímetros - Viscosímetro de vacío Cannon-Manning - Viscosímetro de vacío del Asphalt Institute• Control de temperatura (baño de agua)• Operación: Bajo vacío parcial• Medición: Marcas de tiempo• Unidad: Poises (P) o Pascal segundo (Pa.s) (1 Pa.s = 10 poises)

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Viscosímetro de vacío Cannon-Manning


Baño de agua

Fuente de vacio

Viscosímetro de vacío Cannon-Manning


Viscosidad cinemática a 135°C (275°F)

Ensayo (ASTM D2170)• Viscosímetro (Viscosímetro de brazo cruzado Zeitfuchs)• Control de temperatura (baño de aceite)• Operación: Flujo por gravedad – las fuerzas gravitacionales

inducen el flujo• Medición: Tiempo entre marcas• Unidad: Centistokes (cSt) o mm2/s• Viscosidad absoluta = Viscosidad cinemática x Densidad

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Viscosímetro de brazo cruzado Zeitfuchs

Línea de relleno

Asfalto

Marcas de

tiempo


Ensayo de penetraciónDefinición: Medición empírica de la consistencia determinada midiendo la penetración en una muestra de asfalto de una aguja.

Ensayo (ASTM D5)• Penetrómetro con una aguja determinada• Muestra de asfalto en contenedores de metal o vidrio de 85 g (3 oz) o

170 g (6 oz)• Baño de agua: 25°C (77°F), 4°C (39.2°F)• Duración del ensayo: 5 s o 60 s

• Penetración medida en múltiplos de 0.1 mm• Unidad: 1 unidad de penetración = 0.1 mm• 60 unidades de penetración = 6 mm

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Ensayo de penetración

Penetración

CementoAsfáltico

Antes Después de 5 s

100 g

100 g


Ensayo de penetración


Punto de ablandamiento (Anillo y bola)

Definición: Temperatura a la cual una muestra de asfalto no puede soportar su propio peso y comienza a fluir.

Propósito• Evaluar la temperatura a la cual ocurre un cambio de fase.

Ensayo (AASHTO T53)• Ensayo conducido en Etileno Glicol• Tasa de aumento de temperatura = 5°C/min• Anillo de bronce lleno con asfalto y con bola de acero puesta

encima• La temperatura es medida en el instante el asfalto ablandado

llega al fondo

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Punto de ablandamientoTermómetro

Muestra

Bola de acero


Ensayo en Horno de Película Delgada

Propósito

• Someter al asfalto a condiciones de endurecimiento que se aproximen a las condiciones que ocurren bajo operaciones de planta normales.

Ensayo (ASTM D1754)

• Horno de corriente de aire forzada (163°C)

• Estante rotativo (5-6 rpm)

• Film de asfalto de 3.2 mm calentado en platillos metálicos

• Tiempo: 5 horas

• Determinación de la perdida de masa (%)

• Medición de la viscosidad o penetración del residuo TFOT

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163 ºC

Platillo metálico chato40 mm de diámetro x 9.5 mm de

profundidad

5-6 rpm


Propósito

• Someter al asfalto a condiciones de endurecimiento que se aproximen a las condiciones que ocurren en operaciones de planta normales.

Ensayo (ASTM D2872)

• Horno de corriente de aire forzada (163°C)

• Film delgado móvil en botella de vidrio

• Carrusel vertical que rota a una tasa pre-determinada

• Chorro de aire (Flujo de aire de 4000 ml/min)

• Tiempo: 75 minutos

• Determinación de la perdida de masa (%)

• Medición de la viscosidad o penetración del residuo TFOT

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Ensayo de horno rotatorio de película delgada



Chorro de aire

VentiladorControles

Botella en carrusel


Botellas antes y después del ensayo

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Abertura en la

botella


Ensayo de solubilidadPropósito

• Determinar la pureza del asfalto en términos del porcentaje soluble

en tricloroetileno (TCE). La materia mineral no se disuelve en TCE.

Ensayo (ASTM D2042)

• El asfalto es disuelto en TCE and sujeto a 38°C por una hora

• La solución es filtrada en un filtro de fibra de vidrio

• Se determina la cantidad de material insoluble retenido en el filtro

• El resultado se expresa como el porcentaje de pureza

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Ensayo de punto de destello (inflamación)

Definición:

El punto de inflamación es la temperatura a la cual el asfalto libera

suficiente vapor que puede producir un destello en presencia de una chispa

o llamarada.

Ensayo (ASTM D92)

• Método de Cleveland Open-Cup (COC)

• Taza de bronce llena con asfalto es calentada a una tasa determinada

• Una pequeña llama es pasada sobre la superficie periódicamente

• Se anota la temperatura cuando ocurre un destello instantáneo

• Resultado: Temperatura en ºF o ºC

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Usos

• Seguridad durante el manipuleo• Cumplimiento con la calidad del material/especificaciones

Comentario

• El punto de inflamación representa temperaturas bien por encima de las temperaturas usadas en la producción de MAC.

• El punto de inflamación se encuentra por debajo del punto de combustión.

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Ensayo de ductilidadDefinición:Habilidad del asfalto de ser estirado sin romperse.

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Usos• Medida de las

propiedades en tensión• Evaluar la

compatibilidad de combinaciones

• Potencial de agrietamiento a bajas temperaturas

Ensayo (ASTM D113)• Ensayo empírico• Temperaturas de ensayo (25°C,

15.5°C, 4°C, etc.)• Baño de agua (sal/alcohol)• Molde especial del especimen (forma

de hueso de perro)• Tasa de extension (5 cm/min o 1 cm/

min)• Resultado del ensayo en cm


Ensayo de ductilidad


Ensayo de ductilidad

50 pen bitumen

Bitumen modificado con polímero


Gravedad EspecíficaDefinición: Relación de la masa de asfalto a una temperatura dada a la masa

del mismo volumen de agua a la misma temperatura.

Ensayo (ASTM D70)

• Método del picnómetro• Temperatura especificada (25°C o 15.5°C)• Gravedad especifica (25/25°C) significa que los dos, el asfalto y el

agua, están a 25°C

Usos

• Cumplimiento con especificaciones• Análisis de diseño de mezclas• Compensación monetaria/transacciones

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