Asfaltos ModificadosDefinición.Es un asfalto al cual se le ha añadido de manera homogénea y estable, en un cierto porcentaje previamente analizado, algún tipo de aditivo, para mejorar sus propiedades físicas y reológicas. Los polímeros elastotermoplásticos: EVA y SBS son los que han presentado mayor desarrollo como aditivo modificante.

Caracterización. Poder aglomerante. Agente estabilizante. Agente impermeabilizante. Manejabilidad. Resistencia a los agentes atmosféricos.

Usos.Debido a que el asfalto es: susceptible a los cambios de temperatura, sufre envejecimiento por intemperismo y sus propiedades mecánicas son muy pobres; en ocasiones tiene que ser modificado para mejorar sustancialmente sus propiedades reológicas, es decir, que mejoren su comportamiento para diversas condiciones de temperatura o y aplicaciones de carga.

En la actualidad los grandes volúmenes de tráfico, así como el incremento en la presión de inflado de las llantas y condiciones climáticas, hacen utilizar asfaltos modificados para cumplir con el periodo de servicio y optimizar las inversiones.

Aplicaciones. Concreto Asfáltico: Reduce la deformación permanente, mayor resistencia a

la fatiga, uso de capas más delgadas y mejor resistencia a la post – compactación. Se aplica en pavimentos de pistas de aeropuertos.

Mezclas abiertas: Menor post – compactación y retención del agua y mejor adhesividad del agregado. Se aplica en pavimentos de drenaje o donde las cargas de tránsito no sean elevadas.

Membrana absorbedora intercapa de esfuerzos: Capaz de absorber movimientos horizontales producidos por grietas de varios milímetros, mantenimiento de las propiedades elásticas, buena adhesividad a la vieja y nueva capa de asfalto.

Tratamientos superficiales: Mejor retención del agregado, mayor rango de uso incluidos caminos con tránsito pesado, su Mejor resistencia a la tracción. Se aplica en asfaltos diluidos modificados para ser usado en tratamientos superficiales.

Ensayos y Normativas.

Ensayo Normativa

Penetración ASTM D 5

Punto de Ablandamiento ASTM D 36

Ductilidad ASTM D 113

Solubilidad de asfaltos modificados ASTM D 5546

Ensayo de flotación ASTM D 131

Ensayo TFOT ASTM D 1754

Ensayo RTFOT ASTM D 2872

Granulometría ASTM C 136 - AASHTO T 27

Pérdida por Abrasión (Los Ángeles) 35% máx

ASTM C 131 – AASHTO T 96 - INEN 860

Equivalente de Arena > 45 ASTM D 2419

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

Lo importante de las emulsiones no es la composición química, ni su origen (mineral o biológico), ni su estado físico (una fase o más); es su tamaño la característica importante.

Generalmente el tamaño de la fase discreta tiene alguna dimensión lineal entre 1 nanómetro y 1 micra. Son estos tamaños tan pequeños los que le dan a las emulsiones sus importantes e interesantes propiedades.

La emulsión asfáltica es un producto conseguido por la dispersión de una fase asfáltica en una base acuosa, donde las partículas quedan electrizadas, por lo tanto los líquidos que la forman constituyen la fase discreta o discontinua y la fase dispersante o continua.

Existen dos tipos de emulsiones según la concentración de cada una de estas fases: una emulsión directa es aquella en que la fase hidrocarbonada está

dispersa en la parte acuosa; en la inversa, la fase acuosa está dispersa en la parte hidrocarbonada. Las del primer tipo son las que más se emplean en la industria caminera.

Caracterización.Una emulsión tiene tres ingredientes básicos: asfalto, agua y un agente emulsificante.

El propósito es conseguir una dispersión de betún asfáltico en agua, suficientemente estable para el bombeo, almacenamiento prolongado y mezclado. Además, la emulsión deberá romper rápidamente al entrar en contacto con el agregado en el mezclador o después de ser esparcida sobre la superficie de la vía. Una vez curado, el asfalto residual conserva todas las propiedades de adhesividad, durabilidad y resistencia al agua del betún asfáltico usado para producirla.

Betún asfáltico: Es el ingrediente básico de una emulsión y es esencial su compatibilidad con la del agente emulsificante para producir una emulsión estable.

Agua: Es el segundo ingrediente en cantidad. El agua humedece y disuelve; se adhiere a otras sustancias; y modera las reacciones químicas; estos factores permiten la producción de una emulsión satisfactoria. El agua usada para preparar emulsiones deberá ser razonablemente pura y libre de materias extrañas.

Agentes emulsificantes: Las propiedades de una emulsión dependen notablemente del producto químico usado como emulsificante. Dicho químico es un agente con actividad de superficie, comúnmente llamado “surfactante”, que determina si la emulsión se clasificará como aniónica, catiónica o no iónica. El emulsificante, también mantiene los glóbulos de asfalto en suspensión estable y permite su rotura oportuna. El surfactante cambia la tensión superficial en la interfase, es decir en el área de contacto entre los glóbulos de asfalto y el agua.

Clasificación. Por su polaridad: Las emulsiones se clasifican en tres categorías aniónicas,

catiónicas y no iónicas. En la práctica, las dos primeras son usadas en la construcción y mantenimiento vial. La clasificación de aniónicas y catiónicas se refiere a las cargas eléctricas que rodean a las partículas de asfalto.

Composición de las emulsiones asfálticas (%)

Betún Asfáltico 40-70

Emulsificante 0.2-1.5

Agua 40-60

Por la velocidad de rotura: La ruptura de una emulsión asfáltica es el fenómeno que se produce cuando los glóbulos de asfalto de la emulsión dispersa en el agua, en contacto con el agregado mineral, sufren una ionización por parte del agregado, dando origen a la formación de un compuesto insoluble en agua, que se precipitará sobre el material pétreo. La coalescencia se refiere al proceso que sigue la emulsión para convertirse nuevamente en betún asfáltico. Las emulsiones de acuerdo a la rapidez con que el asfalto puede llegar a la coalescencia se clasifican en:

Rotura rápida (RS) Escasa o nula habilidad para mezclarse con el agregado.

Rotura media (MS) Mayor facilidad de mezclado con agregados gruesos.

Rotura lenta (SS) Mayor facilidad de mezclado con agregados finos.

Usos y Aplicaciones.Las emulsiones asfálticas, pueden ser utilizadas en una gran variedad de aplicaciones, desde la construcción, mantenimiento y pavimentación de carreteras y aeropuertos, hasta aquellas en las que el objetivo que se persigue es un cubrimiento que actúe como una capa protectora; entre las más importantes se tiene:

Fabricación de morteros asfálticos para impermeabilización. Impermeabilizaciones en automóviles, viviendas, y tableros de puentes. Construcción de carpetas de rodamiento. Control de erosión de suelos. Bacheos. Cubrimientos anticorrosivos de tuberías subterráneas. Riegos especiales de protección de taludes, canales, obras hidráulicas. Riegos de curado, de penetración y de imprimación. Estabilización de suelos, lechadas bituminosas, riegos de adherencia. Riegos antipolvo en la industria del carbón.

Ensayos y normativas.

Ensayo Normativa

Requerimientos AASHTO M 140 y M 208

Residuo por destilación NTE INEN 901

Cubrimiento y resistencia al agua NTE INEN 903

Mezcla con cemento NTE INEN 904

Residuo por evaporación NTE INEN 905

Ensayo del tamiz NTE INEN 906

Revestimiento NTE INEN 907

Carga de la partícula NTE INEN 908

Estabilidad al almacenamiento NTE INEN 909

Sedimentación NTE INEN 910

Miscibilidad con agua NTE INEN 912

Micro destilación NTE INEN 913

CementoDefinición.El cemento es un material básico en construcción, cuya obtención se basa en la transformación de minerales. El producto final es un sólido granulado de elevada finura de color gris o blanco.

El proceso de fabricación del cemento consiste en la obtención y la preparación de las materias primas, la cocción de una mezcla convenientemente dosificada de materiales finamente molidos (caliza, marga, arcilla, pizarra, etc.) y el enfriamiento para obtener un producto semielaborado -clinker-, y la molienda conjunta de este clinker con yeso y con adiciones, como cenizas volantes, escoria granulada de horno alto, caliza, puzolanas naturales o artificiales, para dar lugar al cemento.

Usos y Aplicaciones. Suelo modificado con cemento: Suelo o agregado tratado con una cantidad

relativamente baja de cemento, para corregirle alguna propiedad indeseable como la plasticidad o la susceptibilidad a cambios volumétricos e incrementar la capacidad de soporte y la resistencia al corte.Se usan contenidos de cemento significativamente menores que en las mezclas de suelo cemento.

Suelo cemento: Material endurecido obtenido por el curado de una mezcla íntima de suelo pulverizado, cemento Portland y agua. Su contenido de cemento es suficiente para superar las pruebas de durabilidad y resistencia mecánica para la conformación de capas de base para pavimentos urbanos, carreteras y de aeropuertos.

Grava Cemento: Es una mezcla de agregados de granulometría continua y poca cantidad de finos y cemento Portland en proporciones del 3 al 6%, permite conformar capas de base y refuerzo en pavimentos rígidos y capas de base y refuerzo en pavimentos asfálticos sujetos a tránsito medio o pesado.

Concretos Porosos: El concreto poroso se ha introducido recientemente y tiene por finalidad crear una nueva capa drenante en el pavimento.

Concretos Pobres: Tienen un bajo contenido de cemento y permiten el empleo de agregados de baja calidad, cuando están disponibles localmente, proporcionado pavimentos de bajo costo o capas de base de pavimentos asfálticos.

Adoquines de concreto: En este tipo de pavimento la capa de rodadura está formada por los adoquines, que son bloques macizos, con forma de prisma, cuyas bases son polígonas con una forma tal que permiten conformar una superficie completa. Se colocan sobre una capa delgada de arena, la misma que sirve para rellenar las juntas existentes entre adoquines.

Losas de concreto: El concreto para las losas presenta resistencias a la comprensión hasta de 350 y 60 Kgf/cm2 tracción por flexión. Esto hace que el comportamiento estructural sea único, ya que esta capacidad de absorber altos esfuerzos a tracción sin deformarse ni fatigarse, lo convierte en el material por excelencia para pavimentos. Algunas losas de concreto de los pavimentos rígidos llevan refuerzo de acero, como son: los pavimentos continuos de concreto armado, los de concreto reforzado con fibras de acero y los pavimentos pretensados utilizados generalmente en aeropuertos.

Ensayos y Normativas.

Ensayo NormativaTiempo de fraguado(Aguja de Vicat) NTE INEN 158

Tiempo de fraguado (Agujas de Gillmore) NTE INEN 159

Análisis químico NTE INEN 160

Contenido de aire en el mortero NTE INEN 195

Finura por permeabilidad al aire NTE INEN 196

Finura por Turbidímetro NTE INEN 197

Calor de hidratación NTE INEN 199

Expansión en autoclave NTE INEN 200

Resistencia a sulfatos NTE INEN 202

Resistencia a la compresión NTE INEN 488

Falso fraguado NTE INEN 875

Expansión de barras de mortero de cemento hidráulico almacenadas en agua

NTE INEN 2529

CalDefinición.Es un material resultante de la calcinación de la piedra caliza. Compuesta por gránulos blancos heterogéneos consistentes especialmente de Óxidos o Hidróxidos de Calcio solos o con pequeñas proporciones de Óxido o Hidróxido de Magnesio. Es uno de los agentes estabilizadores más utilizados a lo largo de la historia, con grandes propiedades para el mezclado con suelos naturales muy plásticos, de tal manera que logra regular esta plasticidad y mejorar las características mecánicas de los mismos.

Existen varios tipos de cal, que dependen de su pureza. Generalmente la cal se encuentra acompañada de otros materiales como el Carbonato de Magnesio, Hierro, Azufre, Álcalis, entre otros.

Clasificación. Cal Grasas: Se produce en el momento de calcinar piedra caliza, contiene

un contenido de arcilla inferior al 5% y menos del 3% de Carbonato de Magnesio, el resultado es una pasta fina blanca, capaz de aumentar su volumen y permanecer indefinidamente blanda en sitios húmedos, fuera del contacto con el aire.

Cal Magra o Árida: Se presenta cuando la caliza tiene la presencia de arena, se da cuando la cal obtenida contiene entre un 50 a 80 % de Óxido de Calcio, el resultado es una pasta menos pegajosa. Se debe evitar en las construcciones.

Cal Hidráulica: Se producen de la calcinación de rocas calizas con más del 5% de arcilla. Da un producto que reúne las propiedades de la cal grasas y además la de fraguar en sitios húmedos y debajo de agua.

Cal de Magnesia: Cuando la cal viva, que es producto de la calcinación de una caliza contiene entre un 10 y 25 % de Óxido de Magnesio.

Usos y Aplicaciones. Estabilización de Suelos Arcillosos: La estabilización cambia

considerablemente las características del suelo, produciendo resistencia y estabilidad a largo plazo, en forma permanente. Los principales efectos de la cal sobre estos suelos son: Disminución del índice de plasticidad, disminución del valor de la densidad óptima Próctor y/o aumento de la humedad óptima Próctor, lo que permite el uso de cal en suelos húmedos; aumento del índice de CBR o de la Capacidad Portante, disminución de la sensibilidad al agua, aumento progresivo de la resistencia a la compresión simple del suelo.

En Asfaltos: La cal se usa para evitar que la viscosidad aumente, permitiendo un tiempo de vida más largo al pavimento.

Los asfaltos presentan cargas eléctricas al igual que los agregados, si las cargas predominantes son del mismo signo el agregado es expulsado de la matriz del asfalto, provocando su deterioro.

La cal es un anfótero, que presenta las dos cargas, el Calcio es positivo y el grupo OH- es negativo, la combinación de ambas cargas permite un

acomodo de tal suerte que se neutralizan los efectos evitando el rechazo del agregado, lo mismo es válido para los concretos.

Al ser un polvo fino actúa como “filler”, proporcionando parte de la fracción fina que requiere la mezcla asfáltica y volviéndola impermeable.

Asfalto adicionado con cal, aumenta en gran medida su capacidad adherente ya sea entre capaz o para realizar mantenimiento ligándolas con capas más antiguas.

Ensayos y Normativas.

Ensayo NormativaDeterminación de consistencia (Cal Hidratada) NTE INEN 242

Ensayo de cohesión (Cal Hidratada) NTE INEN 243

Determinación del residuo (Cal Hidratada) NTE INEN 244

Determinación del residuo (Cal Viva) NTE INEN 245

Requisitos (Cal Hidratada) NTE INEN 247

Determinación del dióxido de carbono NTE INEN 249

Determinación del óxido de calcio y del óxido de magnesio NTE INEN 250

Muestreo NTE INEN 251

Determinación de plasticidad (Cal Hidratada) NTE INEN 253

Determinación del dióxido de silicio y óxidos de hierro y aluminio. NTE INEN 254

Cenizas y EscoriasDefinición.La ceniza es el producto de la combustión del carbón mineral mientras que las escorias son los residuos de las fundiciones, estos dos materiales pueden usarse en carpetas asfálticas para obtener una mayor resistencia, impermeabilizar y prolongar la vida útil.

Son polvos minerales que permiten una activación mecano química para mejorar propiedades mecánicas y reológicas.

Características. Económicos en el mejoramiento de suelos que no presenten materiales

granulares. No son muy susceptibles a deterioros por carga repetitiva debido a la

capacidad re-cementante a través de las grietas. Su uso evita el uso de material de canteras.

Reduce los costos de construcción sin perder calidad, y prolonga la vida útil.

Usos. Se lo puede emplear en las capas de base y sub-base en los pavimento Para estabilizar sub-rasantes Como carpeta asfáltica siendo componente del ligante bituminoso.

Ensayos y Normativas.

Ensayo NormativaAnálisis Granulométrico por tamizado ASTM D 422

Contenido de Humedad Natural ASTM D 2216

Límites de Consistencia ASTM D 4318

Límite Líquido ASTM D 423

Límite Plástico ASTM D 424

Ensayo de Compactación Próctor Modificado ASTM D 1557

Valor Relativo de Soporte (CBR) ASTM D 1883

Equivalente de Arena ASTM D 2419

Gravedad Específica y Absorción de las gravas ASTM C 128

Gravedad Específica del agregado fino ASTM C 127

Abrasión por medio de la maquina Los Angeles ASTM C 131

Durabilidad con Sulfato de Sodio Agregado Grueso ASTM C 88

Durabilidad con Sulfato de Sodio Agregado Fino ASTM C 88

BibliografíaDíaz, J., & Sampedro, Á. (2009). La adecuada elección del conglomerante en la

estabilización de suelos. VIII Congreso Nacional Firmes, (pág. 18).

Dirección de Vialidad de la Provincia de Buenos Aires. (1983). Vialidad. Buenos Aires: La Platense S.R.L.

Mercado, R., Bracho, C., & Avendaño, J. (2008). Emulsiones Asfálticas. Mérida.

Ministerio de Obras Públicas y Comunicaciones. (2002). Especificaciones Generales para la Construcción de Caminos y Puentes. Quito.

Montejo, A. (2002). Ingeniería de Pavimentos para Carreteras. Bogotá, D.C.: Universidad Católica de Colombia Ediciones y Publicaciones.