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MANUAL DE ENSAYOS DE ASFALTOS 1

INGENIERIA POLITECNICA AMERICANAMANUAL DE ENSAYOS DE ASFALTOS El asfalto es un material de los llamados termoplsticos, el cual es muy complejo desde el punto de vista qumico ya que es obtenido como el residuo en el proceso de refinacin del petrleo crudo. Esto hace que el control de calidad de este material sea pobre, adems de que sea una mezcla muy compleja de estructuras qumicas complicadas. Sin embargo, este es un material de suma importancia para la industria de la construccin por sus propiedades de consistencia, adhesividad, impermeabilidad y durabilidad, y sobre todo por el bajo costo ya que, como mencionamos, es el residuo en el proceso de refinacin del petrleo. El asfalto tiene varios nombres como: asfalto o bitumen, nafta-betunes, betn, cemento asfltico. Este producto fue conocido alrededor del ao 2500 a. C. en Egipto, aunque en esa poca no se usaba en la construccin de caminos. El asfalto tiene una gran variedad de aplicaciones; las que podemos mencionar: carpetas asflticas, adhesivos, sellantes, impermeabilizantes, mastiques, etc. Los volmenes de uso del asfalto son muy grandes, sobre todo en lo referente a la fabricacin de carpetas asflticas en donde es, sin duda, el material ms importante. El amplio uso del asfalto en la construccin de carreteras es debido, en gran medida, a su bajo costo y a sus propiedades de hidrofobicidad y una relativa resistencia al intemperismo. La modificacin del asfalto con se lleva a cabo aadindole a ste, a una temperatura alta (entre 180 y 200 C) y con altos esfuerzos de corte, polmeros elastomricos, o sea del tipo huloso (con una Tg baja). Los polmeros ms ampliamente usados para este propsito son los copolmeros de poliestirenopolibutadieno, ya que polmeros con esta morfologa permiten formar una red o malla tridimensional en el interior del asfalto para darle a ste buenas propiedades mecnicas. Esta malla de hule llena de asfalto, absorber gran parte de la energa de deformacin que sufre el material al ser sujeto a esfuerzos externos, como cuando se usa en la fabricacin de carpetas asflticas. Las caractersticas fsicas resultantes del compsito obtenido a partir de una mezcla asfalto-polmero dependen del tipo de asfalto, de la cantidad y tipo de polmero, de la compatibilidad entre los constituyentes, del proceso de mezclado y de las historias trmicas de los materiales. Para asfaltos usados con polmeros, es conveniente que stos tengan bajos contenidos de asfaltenos (fase pesada) y deben poseer suficiente cantidad de aceites aromticos para disolver al polmero a las temperaturas de mezclado y obtener la morfologa apropiada para la aplicacin particular. Para avaluar al calidad de cualquier de los tipos de asfalto ya mencionados y para realizar su clasificacin se han ideado una serie de ensayos de laboratorio que han llegado a formar parte de la prctica rutinaria y que pasamos a describirINGENIERIA POLITECNICA AMERICANA


ENSAYOS PARA CEMENTO ASFALTICO

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1. ENSAYO DE VISCOSIDAD 1.1 INTRODUCCION Las especificaciones de los cementos asflticos clasificados segn su viscosidad se basan por lo comn en los rangos de viscosidad a 60C (140F). Tambin se especifica generalmente una viscosidad mnima a 135C (275F). El propsito es dar valores lmites de consistencia a estas dos temperaturas. Se eligi la temperatura de 60C (140F) porque se aproxima a la mxima temperatura superficial de las calzadas en servicio pavimentadas con mezclas asflticas en los Estados Unidos y en cualquier otra parte del mundo en donde la construccin de caminos progresa; y la de 135C (275F), porque se aproxima a la de mezclado y distribucin de mezclas asflticas en caliente para pavimentacin. 1.2 PROCEDIMIENTO A Para el ensayo de viscosidad a 60C (140F) se emplea un viscosmetro de tubo capilar. Los dos tipos ms comunes en uso son: el viscosmetro de vaco del Asphalt Institute (Fig. 3.47) y el viscosmetro de vaco de CannonManning (Fig. 3.48). Se calibran con aceites normalizados. Para cada viscosmetro se obtiene un "factor de calibracin", cuyo uso se describe luego. Generalmente, los viscosmetros vienen calibrados por el fabricante quien suministra estos factores.

Fig. 3.48 Viscosmetro de vaco de Cannon-Manning Montar el viscosmetro en un bao de agua a temperatura constante, controlando termostticamente (Fig. 3.49). Volcar el asfalto precalentado en el tubo grande hasta que alcanza el nivel de la lnea de llenado. Mantener el viscosmetro lleno en el bao por un cierto tiempo hasta que el sistema alcance la temperatura de equilibrio de 60C (140F). Aplicar un vaco parcial en el tubo pequeo para inducir el flujo, porque el cemento asfltico a esta temperatura es muy viscosa para fluir fcilmente a travs de los tubos capilares del viscosmetro. En la figura 3.49 se muestraINGENIERIA POLITECNICA AMERICANA

Fig. 3.47 Viscosmetro de vaco del Asphalt Institute


un dispositivo para el control del vaco. Tambin se conecta al sistema una bomba de vaco. Luego que el bao, viscosmetro y el asfalto se han estabilizado en 60C (140F), aplicar el vaco y medir con un cronmetro el tiempo, en segundos, que tarda el cemento asfltico en fluir entre dos de las marcas. Multiplicar este tiempo por el factor de calibracin del viscosmetro para obtener el valor de la viscosidad en poises, que es la unidad patrn para medir viscosidad absoluta.

Fig. 3.49 Viscosmetro en el bao El viscosmetro de vaco del Asphalt Institute tiene muchas marcas para medir el tiempo. Seleccionando el par apropiado, se puede usar para asfaltos con una amplia variacin de consistencias. 1.3 PROCEDIMIENTO B Los cementos asflticos para pavimentacin son lo suficientemente fluidos a 135C (275F) para fluir a lo largo de tubos capilares bajo fuerzas gravitacionales nicamente. Por lo tanto, se usa un tipo distinto de viscosmetro, ya que no se requiere vaco. El ms usado es el viscosmetro de brazos cruzados Zeitfuchs (Fig. 3.50). Tambin se lo calibra con aceites normalizados.

Fig. 3.50 Viscosmetro de brazos Fig. 3.51 Viscosmetro en el baoINGENIERIA POLITECNICA AMERICANA


Como estos ensayos se hacen a 135C (275F), para el bao se requiere un aceite claro apropiado. Montar el viscosmetro en el bao (Fig. 3.51) y volcar el asfalto en la abertura mayor hasta que llegue a la lnea de llenado. Como antes, dejar que el sistema alcance la temperatura de equilibrio. Para que el asfalto comience a fluir por el sifn que est justo encima de la lnea de llenado, es necesario aplicar una pequea presin en la abertura mayor o un ligero vaco en la menor. Entonces el asfalto fluir hacia abajo en la seccin vertical del tubo capilar debido a la gravedad. Cuando el asfalto alcanza la primera de las marcas se comienza a medir el tiempo hasta que alcanza la segunda. Multiplicar el tiempo por el factor de calibracin del viscosmetro, para obtener la viscosidad cinemtica en centistokes. Es necesario destacar que las medidas de viscosidad para 135C (275F) se expresan en centistokes y para 60C (140F), en poises. En el ensayo de viscosidad cinemtica, la gravedad induce el flujo (resultados en centistokes) y la cantidad de flujo a travs del tubo capilar depende de la densidad del material. En el ensayo de viscosidad absoluta, los resultados se dan en poises, y el flujo a travs del tubo capilar se induce por medio de un vaco parcial, siendo los efectos gravitacionales despreciables. Estas unidades poises y stokes o centipoises y centistokes pueden ser convertidas unas en otras aplicando, simplemente, un factor debido a la densidad.



2. ENSAYO DE PENETRACIN Se lleva a cabo sobre los cementos asflticos y sobre los residuos de la destilacin de asfaltos lquidos o emulsiones asflticos y es una medida de la consistencia de los mismos 2.1 PROCEDIMIENTO Sobre una pasta de asfalto previamente moldeada y calentada hasta una temperatura uniforme de 25 C, colocar la aguja de acero de dimetro y dimensiones normalizadas, de peso de 100 gramos y dejar caer libremente durante 5 segundos. La distancia que la aguja logre penetrar dentro de la pasta asfltica en estas condiciones, medida en dcimas de milmetros, se denomina penetracin del asfalto. Mientras mayor sea la penetracin, ms blandas es la consistencia del cemento asfltico.



3. PUNTO DE ABLANDAMIENTO Los asfaltos son materiales termoplsticos, por lo cual no puede hablarse de un punto de fusin en el trmino estricto de la palabra. Se ha definido por conveniencia, un punto de ablandamiento convencional, determinado por la temperatura a la que alcanza un determinado estado de fluidez. La prueba ms comn para determinar el punto de ablandamiento de un cemento asfltico es la denominada de anillo y bola. 3.1 PROCEDIMIENTO Para obtener el punto de ablandamiento de anillo y bola se coloca en un recipiente con agua, a una determinada altura sobre el fondo, un anillo de latn de dimensiones establecidas, el cual se rellenara previamente con el asfalto fundido y se dejara enfriar a la temperatura ambiente durante cuatro horas. Transcurrido el tiempo, se coloca una esfera de 9.51 mm. de dimetro, y se calienta el bao de tal manera que la temperatura del agua suba a velocidad constante. Debido al calor, el asfalto se ablanda y la esfera desciende gradualmente envuelta en una bolsa de asfalto hasta tocar el fondo del bao. La temperatura del bao en ese instante es lo que se denomina el "punto de ablandamiento de anillo y bola del cemento asfltico ensayado (ver Figura 1.5). 3.2 EQUIPO



4. DUCTILIDAD Una propiedad que tienen los asfaltos es su gran capacidad de mantenerse coherentes bajo las grandes deformaciones inducidas por el trnsito, la ductilidad se mide en un equipo denominado ductilmetro. En el ensayo se mide resistencia a la ruptura por medio del alargamiento de una probeta de cemento asfltico, estirada en sus extremos a velocidad constante. Normalmente el ensayo se realiza a una temperatura de 25 C y una velocidad de alargamiento de 5cm/min. (Ver figura 1.6)

4.1 EQUIPO 4.2 PROCEDIMIENTO



5. PUNTO DE INFLAMACIN El punto de inflamacin corresponde a la temperatura a la que el asfalto puede ser calentado con seguridad, sin peligro a que se inflame en presencia de una llama. Esta temperatura es ms baja que la necesaria para que el material entre en combustin; por lo tanto este anlisis sirve como prueba de seguridad en la operacin de las plantas asflticas en caliente. 5.1 PROCEDIMIENTO A la muestra de asfalto se lo coloca en un recipiente especial y se calienta de manera que la temperatura aumente uniformemente. A intervalos frecuentes, se pasa por la superficie una llama pequea y se registra la temperatura a la que surja una llamarada en cualquier punto de la misma, denominada punto de llama. Este ensayo da una indicacin de la volatilidad de los materiales asflticos y sirve para establecer temperaturas de calentamiento sin peligro de incendio. En su ejecucin, se puede emplear dos aparatos que satisfacen los mismos fines y que se conocen como vaso abierto de Cleveland y copa abierta de Tag (ver figura 1.7)



PELCULA DELGADA El ensayo al horno de pelcula delgada es un procedimiento que trata de simular en el laboratorio las condiciones que producen un aumento de la consistencia del asfalto durante las operaciones de mezclado en la planta; por lo tanto mide el endurecimiento o posible grado de envejecimiento del cemento asfltico durante las operaciones de mezclado. PROCEDIMIENTO Una pelcula de 3mm de espesor se calienta a 163 C durante 5 horas, al cabo de las cuales se somete a los ensayos de penetracin, punto de ablandamiento y viscosidad; se calcula el porcentaje de prdida de peso, la penetracin retenida, el aumento del punto de ablandamiento y el incremento de las viscosidad o relacin de envejecimiento (ver figura 1.8) SOLUBILIDAD La solubilidad una medida de la pureza del asfalto. Los maltenos, los constituyentes cementantes (resinas) y los asfaltenos, son bolubles en disulfuro de carbono, trcloroetileno, tetracloruro de carbonato y otros solventes orgnicos de bajo punto de ebullicin. La materia inerte (no cementante) como sales, carbn libre o impurezas orgnicas son insolubles en estos solventes. La solubilidad se determina disolviendo el asfalto en el solvente y separando las porciones solubles e insolubles mediante filtrado en un gooch con asbesto. Se cuantifica la cantidad de material que es retenido en el filtro expresndolo como un porcentaje en peso de la muestra original (ver Figura 1.9).



ENSAYO DE LA MANCHA (OLIENSIS) Mediante esta prueba, es posible detectar reordenamientos moleculares producidos por la accin de altas temperaturas, la cual afecta algunos hidrocarburos en el asfalto, producindose sustancias insolubles en nheptano. PROCEDIMIENTO En el ensayo se toman varias muestras de 2 gramos de cemento asfltico y a cada una se le agregan 10.2 ml. de xileno-heptano de diferente proporcin para cada muestra de asfalto. Se coloca la muestra en un bao de agua en ebullicin hasta que se produzca la disolucin total del asfalto. Se deja reposar durante 30 minutos y se coloca en un bao a 32 C durante 15 minutos. Se agita con una varilla y se deja caer una gota sobre un papel filtro observndose la mancha que deja. Si la gota deja una mancha circular caf con un ncleo oscuro se informa como positiva, si forma una mancha circular uniforme se informa como negativa. A medida que se incrementa el porcentaje de xileno el ncleo oscuro desaparece (ver Figura 1.10). En algunos pases se ha adoptado como valores mximos para cementos asflticos el 35% en volumen. Valores mayores indican una posible alteracin del asfalto por efectos trmicos. GRAVEDAD ESPECFICA Se entiende por gravedad especfica de un material la relacin de su peso a una temperatura dada, al peso de un volumen igual de agua a la misma temperatura. La gravedad especfica de los asfaltos slidos se determina por inmersin directa en agua y la de los semislidos, lquidos y emulsficados se encuentra por medio del picnmetro. Adems de dar indicaciones sobre la calidad y el origen del material la gravedad especfica sirve para determinar las equivalencias de pesos a volmenes a la temperatura de aplicacin CONTENIDO DE AGUA Salvo las emulsiones asflticas, los materiales bituminosos deben ser libres de agua porque sta ocasiona humaradas al calentar el material provocando a veces situaciones de peligro. Para determinar si un material asfltico contiene agua y en qu cantidad en caso afirmativo, se mezcla un volumen determinado del material que se va a ensayar, con xylol o con gasolina de alto punto de ebullicin y se calienta en un alambique que determine en una pileta graduada. Si hay agua, sta se acumula en la pileta, donde puede medirse.INGENIERIA POLITECNICA AMERICANA


ENSAYOS EN ASFALTOS DILUIDOS



VISCOSIDAD CINEMTICA El ensayo de viscosidad cinemtica se utiliza como base para clasificar los asfaltos lquidos en los grados RC, MC y SC. El procedimiento es similar al descrito para cementos asflticos. La diferencia est en que se hace a 60C. Como alternativa se utiliza para determinar el estado de fluidez de los asfaltos a diferentes temperaturas, el Viscosmetro Saybolt Furol La alternativa de este ensayo se convierte en una buena opcin al momento de clasificar el diluido asfaltico, la deferencia en el procedimiento podra verse reflejado en el manejo de los botellones Cleveland. Esto para los ensayos que se tienen en la PUNTO DE INFLAMACIN El objetivo y significado del ensayo de punto de inflamacin son los mismos que los ya vistos para el cemento asfltico. En los materiales SC se usa el vaso abierto de Cleveland; para los RC y MC, el ensayo es sustancialmente el mismo salvo que se usa calor indirecto por la naturaleza voltil de los diluyentes. Se realiza con el vaso abierto de Tag (Fig. 3.57), en que el vaso es de vidrio y no de metal y se calienta en un bao de agua y no a llama directa. En general las temperaturas de uso de los asfaltos diluidos estn por encima del punto de inflamacin. La temperatura de inflamacin de los de curado rpido puede ser tan baja como 27C. Cuanto mas voltil es el solvente del asfalto diluido, mas riesgoso es su uso. ENSAYO DE DESTILACIN Para el uso y ejecucin de los asfaltos diluidos RC, MC y en algunos casos SC, mezclas de cemento asfltico y diluyentes las propiedades de los mnimos son de mucha importancia. Con el ensayo de destilacin (figura 1.11) se separan el cemento asfltico y el diluyente para determinar su cantidad e identificarlos. Se ponen 200ml de asfalto diluido en un matraz de destilacin conectado a un tubo condensador refrigerado con agua. El diluyente se va evaporando a medida que se calienta lentamente el frasco y en el tubo condensador, se transforma nuevamente en lquido. Esta condensacin es recogida en unINGENIERIA POLITECNICA AMERICANA


tubo graduado, con lo cual se puede determinar la cantidad de condensado formado a distintas temperaturas normalizada. Este en un indicador de las caractersticas de volatilidad del diluyente. Se considera que el material remanente en el frasco de destilacin al llegar a 360 C (680 F) es cemento asfltico. Luego se determinan la penetracin, ductilidad y solubilidad del residuo de los asfaltos diludos RC y MC, como ya se vio para los cementos asflticos. Tratndose de asfaltos diluidos SC, no interesa mucho la cantidad de diluyentes evaporando a las distintas temperaturas, porque como son de naturaleza aceitosa, su evaporacin en servicio es muy lenta. Por lo tanto se mide solo la cantidad total destilada a los 360 C (680 F). Se considera que el residuo de la destilacin a esta temperatura es representativo de la porcin asfalto. Se determina su viscosidad mediante el ensayo de viscosidad cinemtica. El ensayo de solubilidad que tambin se hace a los asfaltos diluidos SC, se realiza con el material original y no sobre el residuo de destilacin.

Fig. 3.57 Ensayo vaso abierto de Tag

Fig. 3.58 Ensayo de destilacin para asfaltos diluidos



EMULSIONES ASFALTICAS Podemos definir una emulsin como una dispersin fina ms o menos estabilizada de un lquido en otro, los cuales son no miscibles entre s y estn 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). Esto puede apreciarse en la Figura 4, en donde se muestra un dibujo esquemtico de una emulsin. Las emulsiones asflticas pueden ser clasificadas de acuerdo al tipo de emulgente usado. En este caso podemos hablar de dos tipos, aninicas y catinicas: Emulsiones Aninicas: En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad negativa a los glbulos, o sea que stos adquieren una carga negativa. Emulsiones Catinicas: En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad positiva a los glbulos, o sea que stos adquieren una carga positiva. Respecto a la estabilidad de las emulsiones asflticas, stas se pueden clasificar en los siguientes tipos: De Rompimiento Rpido: Estas se utilizan para riegos de liga y carpetas por el sistema de riegos (con excepcin de la emulsin conocida como ECR-60), la cual no se debe utilizar en la elaboracin de estas ltimas. De Rompimiento Medio: Estas normalmente se emplean para carpetas de mezcla en fro elaboradas en planta, especialmente cuando el contenido de finos es menor o igual al 2%, as como en trabajos de conservacin tales como bacheos, renivelaciones y sobrecarpetas.INGENIERIA POLITECNICA AMERICANA


De Rompimiento Lento: Estas se emplean para carpetas de mezcla en fro elaboradas en planta y para estabilizaciones asflticas. Estas se utilizan para impregnaciones de sub-bases y/o bases hidrulicas. Super Estables: Estas se emplean en la estabilizacin de materiales y en la recuperacin de pavimentos. Segn el contenido de asfalto en la emulsin, su tipo y polaridad, las emulsiones asflticas de clasifican como se muestra en la Tabla II



VISCOSIDAD Se utiliza el ensaye Saybolt-Furol, para medir la consistencia de las emulsiones asflticas. Por conveniencia y precisin se usan dos temperaturas de ensaye, las cuales cubren el rango de trabajo. Estas temperaturas son 25 y 50C (77 122F). Su eleccin depende de las caractersticas viscosas de la emulsin, segn su tipo y grado. Para hacer el ensayo a 25C se calienta una muestra hasta la temperatura de ensayo, revolvindola cuidadosamente. Se la vuelca a travs de un colador en un tubo normalizado que tiene un orificio tapado. Se saca luego el tapn y se mide el tiempo que tardan en salir 60 ml de asfalto. Este intervalo de tiempo medido en segundos, es la viscosidad de Saybolt Furol. Es obvio que cuanto ms viscoso es el material, mayor es el tiempo que necesita un determinado volumen para fluir por el orificio. Por lo tanto un incremento en el nmero de viscosidad indica un aumento en la viscosidad de la emulsin. Para el ensayo a 50C, se debe calentar la muestra a 50C 3C y se la vuelca, colocndola, en el tubo. Se la lleva a la temperatura de ensayo, se saca el tapn y se cronometrea el tiempo, como ya se describi antes.

ASENTAMIENTO Este ensayo detecta la tendencia de los glbulos de asfalto de una emulsin asfltica asentarse durante el perodo en que la emulsin permaneceINGENIERIA POLITECNICA AMERICANA


almacenada y es una alerta sobre la posible inestabilidad de las emulsiones. En una probeta graduada se colocan unos 500 milmetros de emulsin y se dejan en reposo durante 5 das, al cabo de los cuales se toma muestra del fondo, el medio y la superficie. Cada muestra se coloca en un recipiente y se calienta hasta que solo quede el residuo slido. Los pesos relativos de los residuos sirven de medida al asentamiento de la emulsin. ENSAYO DE ESTABILIDAD PARA ALMACENAMIENTO El ensayo de estabilidad para almacenamiento permite hacer determinaciones de estabilidad en un tiempo relativamente corto. Puede ser usado en lugar del ensayo de asentamiento, que dura 5 das. Se colocan dos muestras de 500 ml. en sendos tubos de vidrio graduados. Se los tapa y se los deja descansar por 24 horas. Se toman muestras de 50g de la parte superior e inferior de cada tubo, se las coloca en frascos, se las revuelve y se pesan. Se calienta en un horno para evaporar el agua y se pesan los residuos. Se puede determinar entonces el porcentaje promedio de residuos en la porcin superior y en la inferior de la muestra. La diferencia entre ambos porcentajes de residuos es la estabilidad de almacenamiento. ENSAYO DE DESEMULSIN O DEMULSIBILIDAD El cloruro de calcio hace coagular o flocular a las partculas microscpicas presentes en las emulsiones asflticas aninicas. Para hacer el ensayo, se mezcla cuidadosamente una muestra de 100 g con una solucin de cloruro de calcio, se la vuelca sobre un tamiz de 1,40 mm. (No. 14) y se la lava. La cantidad de residuo asfltico retenido nos da el grado de coalescencia. En una emulsin asfltica aninica de rotura rpida se requiere un alto grado de desemulsin porque debe romperse inmediatamente en contacto con la superficie del agregado. Por lo tanto para determinar esta propiedad, en estos productos, se usa una solucin de cloruro de calcio muy dbil. Los grados de rotura lenta se usan en mezclas con contenido de agregados finos o en otras aplicaciones en las que no es deseable la coalescencia rpida de las partculas de asfalto. Por lo tanto, para controlar el grado de asentamiento en estos productos se usa el ensayo de mezcla con cemento en lugar de desemulsin. ENSAYO DE MEZCLA CON CEMENTO Como ya se dijo, este ensayo se usa para las emulsiones de rotura lenta en lugar del de desemulsin. Se especifica en las emulsiones aninicas y catinicas para asegurar que no se va a producir coalescencia rpida de las partculas de asfalto al entrar en contacto con suelos de granos finos o agregados polvorientos. Se agregan 100 ml. de emulsin diluida con agua hasta 55 por ciento de residuo a una muestra de 50 g de cemento Portland de alta resistencia inicial, revolvindolos. Se agrega ms agua. Se lava la muestra sobre un tamiz de 1,40 mm. (No. 14) y se determina la cantidad de material retenido en el mismo. TAMIZADOINGENIERIA POLITECNICA AMERICANA


Este ensayo complementa el asentamiento y sirve para detectar cuantitativamente el porcentaje de cemento asfltico presente en las emulsiones en forma de glbulos grandes o astillas que puedan taponar el equipo de la distribucin. Una muestra de 1000 mililitros se lava con agua sobre el tamiz B No. 20 y luego se seca lo retenido para determinar el porcentaje de partculas indeseables. CAPACIDAD DE RECUBRIMIENTO Y RESISTENCIA AL AGUA Este ensayo tiene un triple propsito. Su objetivo es determinar la capacidad de una emulsin asfltica para: (1) cubrir totalmente el agregado, (2) soportar] el mezclado sin que se rompa la pelcula formada y (3) resistir la accin de lavado del agua cuando se complet el mezclado. Este ensayo, principalmente ayuda en la eleccin de emulsiones asflticas apropiadas para mezclar con agregados gruesos calcreos. Se cubre con polvo, de carbonato de calcio el agregado elegido y se lo mezcla con la emulsin asfltica. Se coloca aproximadamente la mitad de la mezcla sobre un papel absorbente para un examen visual de la superficie del agregado cubierta de emulsin asfltica. Se lava con agua el resto de la muestra y se la enjuaga hasta que el agua salga clara. Se coloca este material sobre un papel absorbente y se evala el recubrimiento. Se cubre otra muestra de agregado con polvo de carbonato de calcio y se la mezcla con una cantidad de agua dada. Se agrega la emulsin asfltica y se mezcla cuidadosamente. Se le hacen las mismas evaluaciones ya vistas anteriormente. ENSAYO DE CARGA DE LAS PARTCULAS Este es un ensayo de identificacin para emulsiones asflticas catinicas de rotura rpida y media. Se sumerge un electrodo positivo (nodo) y un electrodo negativo (ctodo) en una muestra de emulsin asfltica, y se los conecta a una fuente controlada de corriente elctrica continua. Despus de 30 minutos, o cuando la corriente decaiga a 2 miliamperes, se examina los dos electrodos para determinar cual tiene un depsito de asfalto. Si est en el ctodo, estamos en presencia de una emulsin asfltica catinica (ver Figura 1.12).



ENSAYO DE DESTILACIN El ensayo de destilacin sirve para determinar la proporcin relativa de cemento asfltico y agua presentes en la emulsin asfltica. Tambin permite obtener informacin sobre la cantidad de destilado de petrleo, contenido en algunas clases de emulsin asfltica. Con el cemento asfltico residual de este ensayo se puede hacer otros ensayos adicionales (penetracin, solubilidad y ductibilidad) ya descritos. El ensayo es sustancialmente el mismo que para los asfaltos diluidos, pero se emplean distintos equipos debido a los problemas que se presentan cuando la emulsin asfltica hace espuma al calentarse. Para las emulsiones, la temperatura final de destilacin es de 260 C (500 F) y se usa un alambique de aleacin de acero o aluminio y calentadores de anillo (Figura 1.13), mientras que para los diluidos, la temperatura final es de 360 C (680 F), y se usa un frasco de vidrio y mechero Bunsen. Se calienta una muestra de emulsin de 200 g hasta la temperatura final, mantenindola por 15 minutos para producir un residuo suave y homogneo. Cuando se trata de emulsiones asflticas catinicas de rotura rpida y media que pueden incluir un destilado de petrleo, su cantidad mxima est limitada por las especificaciones. Tanto el destilado como el agua se recogen en una probeta graduada, pero como ambos materiales se separan, puede determinarse la cantidad de cada uno.

MEZCLAS EN CAL

SEDIMENTACIN El ensaye de sedimentacin indica la tendencia de las partculas de asfalto a perder la estabilidad, durante el almacenamiento de la emulsin. Detecta la propensin de los glbulos de asfalto a sedimentar durante el almacenamiento. Este ensayo sirve tambin como indicador de la calidad de la emulsin aun cuando esta no sea almacenada. Una falla en el ensaye de sedimentacin indica que algo anda mal en el proceso de emulsificacin. Se colocan dos muestras de 500 ml en sendos tubos de vidrio graduados y se los deja descansar tapados, durante 5 das. Luego se toman pequeasINGENIERIA POLITECNICA AMERICANA


muestras de las partes superior e inferior de cada tubo, se coloca cada muestra en un recipiente y se pesa. La muestra se calienta hasta que evapore toda el agua y luego se pesa el residuo. Los pesos obtenidos se usan para encontrar la diferencia entre el contenido de cemento asfltico de las porciones superior e inferior del cilindro. Esto da una medida de la sedimentacin.



CLASIFICACIN DEL MATERIAL PTREO Debido a que el rompimiento de la emulsin asfltica se lleva a cabo por la interaccin qumica de sta con el material ptreo, es necesario conocer el tipo de material ptreo que se tiene, para determinar el tipo de emulsin asfltica ms apropiada. La clasificacin de las rocas tiene en cuenta la proporcin en slice que contienen: cidas, son las que tienen ms del 66 por ciento de dixido de silicio (Si O2); intermedias, las que contienen entre 52 y 66 por ciento del mismo mineral y bsicas, las que contienen menos del 52 por ciento. En la tabla V se muestran rocas representativas de estos grupos [1].

Durante muchos aos se tuvo la idea que los materiales silceos cidos tenan cargas elctricas negativas y que los materiales silceos bsicos o alcalinos, cargas positivas. Sin embargo, en trabajos de investigacin recientes, ha quedado establecido que todos los agregados ptreos tienen cargas elctricas negativas, incluyendo granitos, calizas, dolomitas, areniscas, basalto y cuarzo. Por las caractersticas de las emulsiones catinicas ya mencionadas, se prefieren stas para la realizacin de trabajos en ingeniera, con todas las ventajas que las mismas presentan sobre los asfaltos rebajados y mezclas asflticas en caliente.



ESPECIFICACIONES QUE DEBEN CUMPLIR LOS ASFALTOS Y EMULSIONES Especificaciones que deben cumplir los asfaltos y emulsiones Las especificaciones para los cementos asflticos que se producen en Colombia son las que se presentan en las Tablas 1.13 y 1.14. Teniendo en cuenta que en nuestro medio las emulsiones ms difundidas son las catinicas, en las Tablas 1.15 y 1.16 se presentan las especificaciones de sus diversos tipos. USOS DE LOS PRODUCTOS BITUMINOSOS EN LA CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS Usos de los productos bituminosos en la construccin de pavimentos En el campo de aplicacin de los productos bituminosos en muy amplio, en las tablas 1.12, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15 y 1.16 se presentan las especificaciones de los cementos asflticos, los cementos asflticos modificados con polmetros, emulsiones catinicas de rompimiento rpido, emulsiones catinicas de rotura media, emulsin catinicas de rotura lenta y emulsiones asflticas modificadas. El cemento asfltico a emplear en las mezclas asflticas elaboradas en caliente ser seleccionado en funcin de las caractersticas climticas de la regin y las condiciones de operacin de la va y corresponder a los tipos indicados en la Tabla 1.12.


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