03Cap2-Agregados Pétreos y Materiales Asfálticos

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AGREGADOS PÉTREOS Y MATERIALESASFÁLTICOS



CAPITULO II: Agregados Pétreos y Materiales Asfálticos 27

CAPITULO II

UMSS – Facultad de Ciencias y Tecnología CARRETERAS II




II. AGREGADOS PÉTREOS Y MATERIALES ASFÁLTICOS

II.1. AGREGADOS PÉTREOS

El término agregado se refiere a partículas minerales granulares que se usan

ampliamente para bases, sub-bases y relleno de carreteras. Los agregados también se

usan en combinación con un material cementante para formar concretos para bases, sub-

bases, superficies de desgaste y estructuras de drenaje. Las fuentes de agregados

incluyen los depósitos naturales de arena y grava, los pavimentos pulverizados de

concreto y asfalto, el material pétreo resquebrajado y la escoria de altos hornos.

II.1.1. ESPECIFICACIONES DE LOS AGREGADOS PARA BASE Y SUB-BASE

Los agregados deben satisfacer una rigurosa especificación, en cuanto a su

granulometría, dureza, caras fracturadas, índice de plasticidad, porcentaje que pasa el

tamiz No. 200, porcentaje de vacíos.

Tabla II.1. Valores especificados para materiales de base y sub-base

Prueba Para sub-base Para base

CBR, mínimo 20 80

Limite Liquido, máximo 25 25

Índice Plástico, máximo 6 No Plástico

Equivalente de Arena, mínimo 25 35

Material que pasa el tamiz No.200, máximo

10 5

Fuente: The Asphalt Institute’s, Manual del Asfalto.





II.1.2. PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS

Las propiedades más importantes de los agregados que se usan para la construcción de

carreteras son:

Tamaño y graduación de las partículas.

Dureza o resistencia al desgaste.

Durabilidad o resistencia al intemperismo.

Densidad relativa.

Estabilidad química.

Forma de partícula y textura de la superficie.

Ausencia de partículas o sustancias nocivas.

II.1.2.1. TAMAÑO DE PARTÍCULAS Y GRADUACIÓN DE LOS AGREGADOS

Una propiedad clave de los agregados que se usan en las bases y superficies de las

carreteras es la distribución de los tamaños de partículas al mezclarlos. La graduación de

los agregados, esto es, la combinación de tamaños de partículas en la mezcla, afecta ladensidad, la resistencia, y la economía de la estructura del pavimento.

Se usa un análisis granulométrico para determinar las propiedades relativas de los

diferentes tamaños de partículas en una mezcla de agregados minerales. Para llevarlo

cabo, se pasa una muestra pesada de agregado seco a través de un juego de mallas o

tamices cuyo tamaño de abertura ha sido seleccionado previamente. Los tamices se

agrupan colocando hasta arriba los que tienen la abertura mayor y debajo aquellos con

aberturas sucesivamente más pequeñas. La muestra de agregado se agita con un vibrador

mecánico de mallas y se determina el peso del material retenido en cada tamiz, el cual se

expresa como un porcentaje de la muestra original. En el método T27 de la AASHTO se





dan los procedimientos detallados para ejecutar un análisis granulométrico de agregados

gruesos y finos.

Las mallas de prueba que se usan comúnmente para los proyectos de carreteras son

aquellas con aberturas de 2½, 2, 1½, 1, ¾, ½, 3/8 de pulgada cuadrada para las fraccionesgrandes y con 4, 10, 40, 80, 100, y 200 mallas por pulgada para las fracciones más

pequeñas. Estas últimas mallas se designan como No. 4, No. 10, etc.

A la porción de material agregado que queda retenida en la malla No. 10 (esto es, con

partículas mayores de 2,00 mm) se le conoce como agregado grueso. Al material que

pasa por la malla No. 10 pero queda retenido en la malla No. 200 (partículas mayores

que 0,075 mm) se le conoce como agregado fino. El material que pasa por la malla No.200 se llama fino.

II.1.2.2. RESISTENCIA AL DESGASTE

Los materiales que se usan en los pavimentos de carreteras deberán ser duros y resistir el

desgaste debido al efecto de pulido del tránsito y a los efectos abrasivos internos de las

cargas repetidas. La estimación más comúnmente aceptada de la dureza de los agregados

es la prueba de abrasión de Los Ángeles. La maquina que se usa en la prueba de Los

Ángeles consta de un cilindro de acero hueco, cerrado en ambos extremos y montado en

ejes en posición horizontal.

Para ejecutar la prueba de abrasión de Los Ángeles, se coloca dentro el cilindro una

muestra limpia del agregado que se ha de probar junto con un peso estándar de esferas

de acero como carga abrasiva. El tambor se hace girar 500 veces a una velocidad de 30 a

33 rpm, después de lo cual se retira la muestra de agregado y se agita en una malla del No. 12 (1,70 mm). El material retenido en el tamiz se lava, se seca hasta alcanzar una

masa constante y se pesa. Se reporta como porcentaje de desgaste la diferencia entre la

masa original y la masa fina de la muestra expresada como un porcentaje de la masa

original. El método T96 de AASHTO da un procedimiento detallado para esta prueba.





II.1.2.3 DURABILIDAD O RESISTENCIA AL INTEMPERISMO

Comúnmente, la durabilidad de los agregados se mide con una prueba de integridad,

como se describe en el método T104 de AASHTO. Esta prueba mide la resistencia delos agregados a la desintegración en una solución saturada de sulfato de sodio o

magnesio. Simula el intemperismo de los agregados que existen en la naturaleza.

Para la prueba se sumergen fracciones conocidas del agregado que se ha de probar en

una solución saturada de sulfato de sodio o magnesio. Luego se retira el agregado y se

seca en un horno hasta que alcance una masa constante. Se repite este proceso para un

número especificado de ciclos, normalmente cinco. Después de los ciclos alternados demojado y desecación, se divide al agregado en fracciones haciéndolo pasar por las

mallas y se determina para cada fracción el porcentaje de pérdida de peso. El porcentaje

de pérdida se expresa como un promedio pesado. Para un tamaño dado de malla, el

porcentaje de pérdida promedio por peso es el producto del porcentaje que pasa por esa

malla y el porcentaje que pasa por esa malla en el material original. El total de estos

valores es el valor de prueba de perdida en porcentaje.

II.1.2.4. DENSIDAD RELATIVA Y ABSORCIÓN

La densidad relativa y la absorción de los agregados son propiedades importantes que se

requieren para el diseño de concreto y de mezclas bituminosas. La densidad relativa de

un sólido es la razón de su masa a la de un volumen igual de agua destilada a una

temperatura específica. Debido a que los agregados pueden contener huecos permeables

al agua, se usan dos medidas de la densidad relativa de los agregados: densidad relativa

aparente y densidad relativa de la masa.

La densidad relativa aparente, G A, se calcula con base en el volumen neto de los

agregados, esto es, sin contar los huecos permeables al agua. Así,





w

V M G

N D

A

/=

donde:

M D = masa seca del agregado

V N = volumen neto de los agregados sin considerar el volumen del agua absorbida

w = densidad del agua

La densidad relativa total, G B, se calcula con base en el volumen total de los agregados,

incluyendo los vacíos permeables al agua:

w

V M G

B D

B

/=

donde:

V B = volumen total de los agregados, incluyendo el volumen de agua absorbida

La diferencia entre las densidades relativas aparente y la total equivale a los huecos

permeables al agua de los agregados. El volumen de estos huecos se puede medir pesando los agregados secos y en condiciones superficiales secas y saturadas, esto es,

con todos los vacíos permeables llenos de agua. La diferencia entre las dos masas es la

masa absorbida, MW. Normalmente se expresa a la absorción de agua como un

porcentaje de la masa del agregado seco,

Porcentaje de absorción = 100×

D

W

M

M





II.1.2.5. ESTABILIDAD QUÍMICA DE LOS AGREGADOS

Ciertos agregados pueden ser inadecuados para una aplicación particular de construcción

de carreteras debido a la composición química de las partículas del agregado. En lasmezclas de asfalto, ciertos agregados que tienen una afinidad excesiva por el agua

pueden contribuir a que se levante o remueva el asfalto, lo que conduce a la

desintegración de las superficies de asfalto.

Se puede decir que un agregado de naturaleza “hidrofóbica” es aquel que tiene un alto

grado de resistencia a la remoción de la capa de asfalto en presencia del agua. Por lo

general, se puede suponer que la substancia bituminosa en una mezcla bituminosa está presente en la forma de delgadas películas que rodean a las partículas del agregado y que

llenan, por lo menos parcialmente, los espacios vacíos entre partículas adyacentes. Estas

delgadas películas de material bituminoso se adhieren a la superficie de los agregados

normales y contribuyen a la resistencia al corte de la mezcla; este efecto se considera

generalmente como parte de la “cohesión” de la mezcla. Para una exposición continua al

agua, ya sea en el laboratorio o en el campo, las mezclas bituminosas que contengan

ciertos agregados muestran una tendencia definitiva a perder resistencia al corte,

“fortaleza”, debido a una disminución en la cohesión que se debe principalmente al

reemplazo de las películas bituminosas que rodean a las partículas del agregado con

películas similares de agua. Los agregados que exhiben esta tendencia en un grado

marcado y nocivo se llaman agregados “hidrofílicos”, que quiere decir “afines al agua”.

Por lo contrario, los agregados que muestran poca o ninguna disminución en la

resistencia debido a la remoción de la capa asfáltica se llaman “hidrofóbicos”o

“repelentes al agua”.

Para juzgar la resistencia relativa a la remoción del asfalto de los agregados, se han

utilizado varios procedimientos de laboratorio diferentes, siendo los más destacados la

prueba de remoción del asfalto y la prueba de inmersión-compresión. La prueba de

remoción de asfalto consiste en recubrir al agregado con el material bituminoso,





sumergirlo en agua al agregado recubierto durante 16 a 18 h y luego, observar si el área

total del agregado recubierto con una película bituminosa está por encima o por debajo

del 95 por ciento. La prueba de inmersión-compresión consiste en comparar la

resistencia a la compresión de especimenes cilíndricos de una mezcla bituminosa(preparados, moldeados y probados de manera estándar) con reproducciones que han

sido sujetas a inmersión en agua por un tiempo definido y estandarizado.

Los agregados que se usan en las mezclas de concreto con cemento portland también

pueden causar problemas relacionados con la estabilidad química. En ciertas áreas se ha

tenido mucha dificultad con agregados que contienen substancias nocivas que

reaccionan adversamente con los álcalis presentes en el cemento. Generalmente lasreacciones adversas de alcaliagregado provocan la expansión anormal del concreto. Se

han creado métodos (Métodos C227 y C289 de la ASTM) para detectar agregados con

estas características dañinas y se incluyen indicaciones adecuadas en especificaciones

típicas (por ejemplo, ASTM C33).

II.1.2.6. FORMA, TEXTURA Y LIMPIEZA DEL AGREGADO

Por lo general, las especificaciones para agregados que se usan en la construcción de

carreteras tienen requerimientos relacionados con la forma de la partícula, la textura de

la superficie y la limpieza del agregado. Normalmente, las especificaciones para

agregados que se usan en las mezclas bituminosas requieren que los agregados sean

resistentes, limpios, durables y libres de cantidades en exceso de piezas planas o

alargadas, polvo, bolas de arcilla y otro material indeseable.

De igual manera, los agregados que se usan en las mezclas de concreto con cemento portland deben estar limpios y libres de substancias nocivas como grumos de arcilla,

sílice hidratada, limos y otras impurezas orgánicas.





Se garantiza generalmente la limpieza del agregado si se incluye en las especificaciones

requerimientos relativos a los porcentajes máximos permisibles de diferentes substancias

dañinas presentes. Los requerimientos específicos a este respecto varían ligeramente

para las diferentes dependencias.

II.2. MATERIALES ASFÁLTICOS

Son materiales aglomerantes sólidos o semisólidos de color que varía de negro a pardo

oscuro y que se licuan gradualmente al calentarse, cuyos constituyentes predominantes

son betunes que se dan en la Naturaleza en forma sólida o semisólida o se obtienen de la

destilación del petróleo; o combinaciones de éstos entre sí o con el petróleo o productosde estas combinaciones.

II.2.1. TERMINOLOGÍA DEL ASFALTO

1. Asfalto de petróleo: Es un asfalto obtenido de la destilación del crudo de

petróleo.

2. Asfalto fillerizado: Asfalto que contiene materias minerales finamente molidas

que pasan por el tamiz No.200.

3. Asfalto líquido: Material asfáltico cuya consistencia blanda o fluida hace que

esté fuera del campo de aplicación del ensayo de penetración, cuyo límite

máximo es 300. Generalmente, se obtienen fluidificando el betún asfáltico con

disolventes de petróleo, al exponer estos productos a los agentes atmosféricos los

disolventes se evaporan, dejando solamente el betún asfáltico en condiciones decumplir su función. Entre los asfaltos líquidos se pueden describir los siguientes:





a. Asfalto de curado Rápido (RC): Asfalto líquido compuesto de betún

asfáltico y un disolvente tipo nafta o gasolina, muy volátil. (véase la tabla

II.6)

b. Asfalto de curado medio (MC): Asfalto líquido compuesto de betún

asfáltico y un disolvente tipo querosene de volatilidad media. (véase la

tabla II.7)

c. Asfalto de curado lento (SC): Asfalto líquido compuesto de betún

asfáltico y aceites relativamente poco volátiles. (véase la tabla II.8)

d. Asfalto emulsificado: Emulsión de betún asfáltico en agua, que contiene

pequeñas cantidades de agentes emulsificantes, es un sistema heterogéneo

formado por dos fases normalmente inmiscibles (asfalto y agua), en el

que el agua constituye la fase continua de la emulsión y la fase

discontinua está formada por pequeños glóbulos de asfalto (véase la tabla

II.9). Los asfaltos emulsificados pueden ser de dos tipos aniónico o

catónico, según el tipo de agente emulsificante empleado.

e. Emulsión asfáltica inversa: Es una emulsión asfáltica en la que la fase

continua es asfalto, usualmente de tipo líquido, y la fase discontinua está

constituida por diminutos glóbulos de agua en proporción relativamente

pequeña. Este tipo de emulsión puede ser también aniónica o catónica.

4. Asfalto Natural (nativo): Asfalto que da en la Naturaleza y que se ha producido a

partir del petróleo por un proceso natural de evaporación de las fraccionesvolátiles dejando las asfálticas. Los yacimientos más importantes se encuentran

en los lagos de Trinidad y Bermúdez, por este motivo el asfalto procedente de

estos lugares se denomina asfalto de lago.





5. Asfalto Oxidado o Soplado: Asfalto a través de cuya masa, a elevada

temperatura, se ha hecho pasar aire para darle las características necesarias para

ciertos usos especiales, como fabricación de materiales para techado,

revestimiento de tubos, membranas envolventes, y otras aplicaciones hidráulicas.

6. Asfalto Sólido o Duro: Asfalto cuya penetración a temperatura ambiente es

menor que 10.

7. Betún: Mezcla de hidrocarburos de origen natural o pirogénico o de ambos tipos,

frecuentemente acompañados por sus derivados no metálicos que pueden ser

gaseosos, líquidos, semisólidos o sólidos, son solubles en sulfuro de carbono.

8. Betún asfáltico: También llamado Cemento Asfáltico (CA), el cual es asfalto

refinado para satisfacer las especificaciones establecidas para los materiales

empleados en pavimentación. (véase la tabla II.5) Las penetraciones normales de

estos betunes están comprendidos entre 40 y 300 (véase II.4.1.1).

9. Gilsonita: Tipo de asfalto natural duro y quebradizo que se presenta en grietas de

rocas o filones de los que se extrae.

10. Material asfáltico para relleno de juntas: Producto asfáltico empleado para llenar

grietas y juntas en pavimentos y otras estructuras.

11. Material asfáltico prefabricado para relleno de juntas: Tiras prefabricadas de

asfalto mezclado con sustancias minerales muy finas, materiales fibrosos,

corcho, etc., en dimensiones adecuadas para la construcción de juntas.

12. Pintura asfáltica: Producto asfáltico líquido que a veces contiene pequeñas

cantidades de otros materiales, como negro de humo polvo de aluminio y

pigmentos minerales.





II.2.2. PR OPIEDADES DEL MATERIAL ASFÁLTICO

El asfalto es un material de particular interés para el ingeniero porque es un aglomerante

resistente, muy adhesivo, altamente impermeable y duradero. Es una sustancia plásticaque da flexibilidad controlable a las mezclas de áridos con las que se combina

usualmente. Además, es altamente resistente a la mayor parte de los ácidos, álcalis y

sales. Aunque es una sustancia sólida o semisólida a temperaturas atmosféricas

ordinarias, puede licuarse fácilmente por aplicación de calor, por la acción de

disolventes de volatilidad variable o por emulsificación.

II. 3. EMULSIONES ASFÁLTICAS

II.3.1 DEFINICIÓN

En general, una emulsión es una dispersión de dos elementos insolubles uno en el otro.

Existen diversos tipos de emulsificados que se usan cotidianamente, por ejemplo la

mayonesa, las pinturas, los tintes para el cabello y los helados. En cada caso están

involucrados ciertos procesos mecánicos y químicos que permiten la combinación dedos o más materiales que no se mezclarían bajo condiciones normales. Más allá de la

complejidad química de las emulsiones asfálticas, lo importante es seleccionar la

emulsión correcta para el agregado y sistema constructivo utilizados.

Considerando esto, podemos definir una emulsión desde el punto de vista físico-

químico, como una dispersión fina más o menos estabilizada de un liquido en otro, no

miscibles entre sí. La emulsión asfáltica es un producto conseguido por la dispersión deuna fase asfáltica en una base acuosa, donde las partículas quedan electrizadas, por lo

tanto los líquidos que la forman constituyen dos partes que se denominan:





- Fase dispersa o discontinua.

- 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 esta dispersa en la parte hidrocarbonada. Las del

primer tipo son las que más se emplean en la industria caminera.

Es preferible el empleo de las emulsiones directas por su baja viscosidad a temperatura

ambiente, esto favorece el mojado, repartición y cohesión con el material pétreo.

II.3.2 COMPOSICIÓN

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

algunas ocasiones el agente emulsificante puede contener un estabilizador. En

aplicaciones especiales como es el caso del Micropavimento se agrega un ingrediente

más, el polímero.

Es bien sabido que el agua y el asfalto no se mezclan, excepto bajo condiciones

cuidadosamente controladas, usando equipo especializado y aditivos químicos. La

mezcla de betún asfáltico ó cemento asfáltico y agua es algo análoga al caso de un

mecánico de automóviles que trata de quitarse la grasa de sus manos con agua.

Únicamente, hasta cuando use un detergente o agente jabonoso le será posible remover

la grasa con éxito. Las partículas de jabón rodean los glóbulos de grasa, rompen la

tensión superficial que los une y permite que sean lavados. Se aplican principios físicosy químicos similares para la formulación y producción de las emulsiones asfálticas.





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 residualconserva todas las propiedades de adhesividad, durabilidad y resistencia al agua del

betún asfáltico usado para producirla.

Para el caso del micropavimento, la emulsión utilizada es la misma, solo que se le añade

un polímero, el cual le proporciona sus características particulares.

A continuación se presenta una descripción de los componentes de una emulsiónasfáltica.

BETÚN ASFÁLTICO

El betún asfáltico es el ingrediente básico de una emulsión y en la mayoría de los casos,

representa del 55 al 70 por ciento de la emulsión.

No existe correlación exacta entre las propiedades del betún asfáltico y la facilidad con

la cual el asfalto puede emulsificarse. No obstante que la dureza del betún asfáltico

puede elegirse a voluntad, la mayor parte de las emulsiones se hacen con asfaltos

situados dentro un intervalo de penetración de 100 a 250. A veces, las condiciones

climáticas pueden determinar el uso de un asfalto más blando o más duro. En cualquier

caso, es esencial la compatibilidad del agente emulsificante con el betún asfáltico para

producir una emulsión estable.

El asfalto es un coloide compuesto de varias fracciones, siendo las principales los

asfáltenos y los maltenos. La constitución coloidal del asfalto depende de la naturaleza

química, el porcentaje de fracciones y sus relaciones entre ellas. Los asfáltenos son la

fase dispersa del asfalto, mientras que los maltenos son la fase continua. Se ha





establecido que los asfáltenos suministran la dureza, mientras que los maltenos confieren

las propiedades de adhesividad y ductilidad.

AGUA

El segundo ingrediente en cantidad es el agua. No puede restarse importancia a su

contribución para dotar al producto final de propiedades deseables. El agua humedece y

disuelve; se adhiere a otras sustancias; y modera las reacciones químicas; estos factores

permiten la producción de una emulsión satisfactoria. Por otro lado, el agua puede

contener minerales u otras sustancias que afecten a las propiedades de la emulsión, son

inadecuadas las aguas sin tratar a causa de sus impurezas, especialmente las que tieneniones de calcio y magnesio.

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. Hay gran disponibilidad de emulsificantes químicos. Deben

seleccionarse por su compatibilidad con el betún asfáltico usado.





Los emulsificantes aniónicos más frecuentemente usados son los ácidos grasos

derivados de la producción maderera, tales como aceites de tallos, resinas y ligninas. Los

emulsificantes aniónicos son saponificados (vueltos jabón) por reacción con hidróxidos

de sodio o potasio.

La mayoría de los emulsificantes catiónicos son aminas grasas (diaminas, imidazolinas y

amidoaminas). Las aminas son convertidas en jabón por reacción con un ácido,

generalmente clorhídrico. Otro tipo de agente emulsificante es la sal cuaternaria de

amonio, que se usa para producir emulsiones catiónicas.

En la mayor parte de los casos, el agente se combina con el agua antes de introducirlo enel molino coloidal. En otros casos puede combinarse con el betún asfáltico antes de su

ingreso al molino.

A continuación se muestra una relación porcentual del contenido aproximado de los

distintos ingredientes que componen una emulsión asfáltica.

Tabla II.2. Composición de las emulsiones asfálticas

Elemento Emulsión normal Emulsión modificada con polímero

Betún asfáltico 40 – 70 50 – 70

Emulsificante 0,2 – 1,5 0,2 – 1,5

Agua 40 – 60 35 – 45

Polímero 0 1 – 4






POLÍMERO

El polímero es un elemento modificador de la emulsión en forma de Látex, que tiene la

propiedad de dar mayor flexibilidad al asfalto, evitar la penetración de los rayosultravioletas, retardando su oxidación, evitando su deterioro prematuro y alargando su

vida útil. El polímero se agrega a la solución jabonosa antes de ingresar al molino

coloidal, es un material de fácil dispersión en agua.

II.3.3. CLASIFICACIÓN DE LAS EMULSIONES

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. Las no

iónicas, actualmente no tienen uso, pero en el futuro pueden llegar a tener una mayor

utilización con el avance la tecnología. La clasificación de aniónicas y catiónicas se

refiere a las cargas eléctricas que rodean a las partículas de asfalto. De acuerdo a una ley

básica de la electricidad: Cargas del mismo signo se repelen y cargas contrarias se

atraen. Cuando dos polos (un ánodo y un cátodo) se sumergen en un líquido a través del

cual fluye una corriente eléctrica, el ánodo se carga positivamente y el cátodo

negativamente. Si se hace pasar corriente eléctrica a través de una emulsión que contiene

partículas de asfalto cargadas negativamente, estas migraran hacia el ánodo, entonces la

emulsión se denomina aniónica. Inversamente, las partículas de asfalto cargadas

positivamente se dirigirán al cátodo, por lo cual la emulsión será catiónica. En las

emulsiones no iónicas, las partículas de asfalto son neutras, y por consiguiente no serán

atraídas por ninguno de los polos.





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. La tendencia a coalescer está estrechamente relacionada con la

capacidad de mezcla de una emulsión.

Las emulsiones de acuerdo a la rapidez con que el asfalto puede llegar a la coalescencia

se clasifican según el Instituto del Asfalto en:

RS de rotura rápida

MS de rotura media

SS de rotura lenta

Una emulsión RS tiene escasa o ninguna habilidad para mezclarse con el agregado, una

emulsión MS se mezcla con mayor facilidad con agregados gruesos pero no con finos, y

una emulsión SS se mezclará más fácilmente con agregados finos.





La AASHTO y la ASTM han desarrollado normas para los siguientes tipos de emulsión:

Tabla II.3. Normas desarrolladas por la AASHTO y la ASTM

Emulsión aniónica Emulsión catiónica

RS – 1 CRS - 1RS – 2 CRS – 2MS – 1 -----MS – 2 CMS – 2MS – 2h CMS – 2h

HFMS – 1 -----HFMS – 2 -----HFMS – 2h -----

SS – 1 CSS – 1

SS – 1h CSS – 1h

La letra C antes del tipo de emulsión significa catiónica. La ausencia de esta letra,

significa aniónica o no iónica. Por ejemplo RS-1 puede ser aniónica o no iónica y CRS-1

es catiónica.

El tipo de aplicación determina además la viscosidad requerida para el producto, por lo

tanto las cifras 1 y 2 indican grados de viscosidad baja y alta respectivamente.

De acuerdo a las condiciones climáticas en el entorno de la obra, muchas veces será

necesario el uso de emulsiones cuyo residuo asfáltico tenga mayor dureza. Estas se

diferencian colocando una letra “h” al final de su denominación cuando la penetración

del residuo está entre 40 y 90 décimas de mm.

La “HF” significa alta flotación, la cual se mide por la prueba de flotación (AASHTO

T50 ó ASTM D139).

La emulsión de grado CSS-lh se utiliza para preparar mezclas especiales, como el

Mortero Asfáltico (Slurry Seal). Con la adición de polímeros a esta emulsión, se produce

el Micropavimento (Microsurfacing).





II.3.4. VENTAJAS QUE OFRECEN LAS EMULSIONES

Las emulsiones asfálticas pueden ser empleadas en todas las capas de un pavimento, en

revestimientos asfálticos nuevos, en recapeos, en rejuvenecimiento de pavimento yhasta en operaciones de parcheo. Entre las ventajas que ofrecen podemos señalar

las siguientes:

- Para la preparación de las Emulsiones Asfálticas se requiere poca energía,

únicamente para diluir el betún asfáltico que alimentará el molino coloidal.

- Al sustituir los fluidificantes por agua, se economiza el costo de los derivados de petróleo, con la consiguiente conservación de la energía, durante el proceso de la

producción de la emulsión, debido a que no se requiere elevar la temperatura de

sus componentes.

- Evitan la polución ambiental, debido a que el proceso de mezcla, se realiza a

temperatura ambiente, lo cual evita la emisión de gases contaminantes.

- La preparación de la emulsión a temperatura ambiente evita la oxidación del

ligante asfáltico.

- Usadas en tratamientos superficiales o en premezclados en frío, evitan pérdidas

de dinero con relación a los asfaltos diluidos, porque no ocasionan la

evaporación de solventes durante el proceso de curado.

- En tratamientos superficiales llevan ventaja con relación a la utilización de otroligante, porque presentan óptima adherencia con cualquier tipo de agregado, sin

necesidad de aditivos de adherencia.





Estas ventajas de: Conservación de energía y de reducción de la polución atmosférica

han motivado, en los países de mayor desarrollo, el uso preferente de las emulsiones

asfálticas en la construcción de carreteras.

Tabla II.4. Cuadro comparativo de los materiales asfálticos

Materialasfáltico

Ventajas Desventajas Proceso de curado

Mezclas encaliente

Aplicación directaHumos y costo de

combustiblePor enfriamiento

Asfaltosrebajados

TrabajabilidadContaminación

atmosféricaEvaporación del

Solvente

Emulsionesasfálticas

Menor polución,menor costo de

combustible

Cuidado en elmanejo de la

emulsión

Rotura, coalescencia,evaporación del agua


II.3.5. CUIDADOS QUE DEBEN TOMARSE EN EL USO DE EMULSIONES

ASFÁLTICAS

Se deberá elegir una emulsión compatible químicamente con la naturaleza del agregado

mineral.

La velocidad de ruptura de la emulsión deberá ser la adecuada para permitir una buena

cobertura del agregado y un curado más rápido.

No deberá emplearse a temperaturas por debajo de 10 ºC, ni por encima de 70 ºC.

En el acopio no se deberán mezclar diferentes tipos de emulsiones, ni con otro material bituminoso.





Se recomienda hacer recircular el producto, antes de ser empleado, siempre que hubiera

estado acopiado por más de 30 días.

II.4. ENSAYOS EN MATERIALES ASFÁLTICOS

El asfalto se presenta en una amplia variedad de tipos y grados normalizados. En las

tablas II.5, 6, 7, 8, 9 se dan las especificaciones normalizadas para los tipos y grados de

asfaltos empleados en construcción de pavimentos y otras aplicaciones. En los siguientes

párrafos se describen brevemente los ensayos de laboratorio necesarios para determinar

si los asfaltos cumplen estas especificaciones, y se hace referencia a los métodos de

ensayo normalizados. Para mayor comodidad, los ensayos aplicables a cada tipo deasfalto se han agrupado y aparecen en el orden en que se citan en las tablas de

características a las que acabamos de referirnos.

En el “Anexo I” se encuentran los métodos de ensayo normalizados que se realizan en

obras de pavimentación de una forma más detallada.

II.4.1. BETÚN ASFÁLTICO

II.4.1.1. PENETRACIÓN

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 de asfalto en condiciones especificadas de temperatura, carga y tiempo. Cuando

no se mencionan específicamente otras condiciones, se entiende que la medida de la

penetración se hace a 25 ºC, que la aguja está cargada con 100 g y que la carga se aplicadurante 5 s. La penetración determinada en estas condiciones se llama penetración

normal. La unidad penetración es la décima de milímetro. Es evidente que cuando más

blando sea el betún asfáltico mayor será la cifra que indique su penetración.





Los betunes asfálticos 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 con penetraciones comprendidas dentro de los márgenes siguientes:

60-70, 85-100, 120-150 y 200-300. 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 AASHTO T49 y en el ASTM D5.

II.4.1.2. VISCOSIDAD

La finalidad del ensayo de viscosidad es determinar el estado de fluidez de los asfaltos alas temperaturas a las que se emplean durante su aplicación. La viscosidad o

consistencia del betún asfáltico se mide en el ensayo de viscosidad Saybolt-Furol o en el

ensayo de viscosidad cinemática.

En el ensayo Saybolt-Furol se emplea un viscosímetro Saybolt con un orificio Furol. Se

coloca en un tubo normalizado cerrado con un tapón de corcho una cantidad

especificada de betún asfáltico. Como las temperaturas a que se determina la viscosidad

de los betunes asfálticos son frecuentemente superiores a los 100 ºC, el baño de

temperatura constante del viscosímetro se llena con algún tipo de aceite. Cuando el

asfalto ha alcanzado una temperatura establecida, se quita el tapón y se mide el tiempo

necesario en segundos para que pasen a través del orificio Furol 60 ml del material.

Cuando más viscosos son los materiales más tiempo es necesario para que pasen a través

del orificio. Los valores obtenidos se expresan como segundos Saybolt-Furol (SSF). Los

aparatos y procedimiento para la realización de este ensayo se describen detalladamente

en el método ASTM E102.

La viscosidad cinemática del betún asfáltico se mide normalmente con viscosímetros de

tubo capilar de cristal como el descrito en el método ASTM D445. Como consecuencia

de la comodidad del ensayo y de la mayor exactitud de los resultados, hay una reciente





tendencia a medir la viscosidad cinemática de los betunes asfálticos y de los asfaltos

fluidificados. Para este ensayo son necesarios, como consecuencia de la amplia gama de

viscosidades de los asfaltos, varios viscosímetros calibrados que difieren entre sí en el

tamaño del tubo capilar. La base de este ensayo es la medida del tiempo necesario paraque fluyan un volumen constante de material bajo condiciones de ensayo, como

temperatura y altura de líquido, rígidamente controladas. Mediante el tiempo medido, en

segundos, y la constante de calibración del viscosímetro, es posible calcular la

viscosidad cinemática del material en la unidad fundamental, centistokes.

El procedimiento de ensayo, los aparatos necesarios y el procedimiento de calibración

del viscosímetro se describen en el método ASTM D445.

II.4.1.3. PUNTO DE INFLAMACIÓN

El punto de inflamación del betún asfáltico indica la temperatura a que puede calentarse

el material sin peligro de inflamación en presencia de llama libre. Esta temperatura es

usualmente muy inferior a aquella a que el material ardería. Esta última temperatura se

llama punto de fuego, pero rara vez se incluye en las especificaciones de los betunes

asfálticos.

El punto de inflamación de un betún asfáltico se mide por el ensayo del vaso abierto

Cleveland según condiciones normalizadas prescritas en los métodos AASHTO T48 y

ASTM D92. Un vaso abierto de latón se llena parcialmente con betún asfáltico y se

calienta a una velocidad establecida. Se hace pasar periódicamente sobre la superficie de

la muestra una pequeña llama, y se define como punto de llama la temperatura a la que

se han desprendido vapores suficientes para producir una llamarada repentina.





II.4.1.4. ENSAYO EN ESTUFA EN PELÍCULA DELGADA

El ensayo en estufa en película delgada se emplea para prever el endurecimiento que

puede esperarse se produzca en un betún asfáltico durante las operaciones de mezcladoen la instalación mezcladora. Esta tendencia al endurecimiento se mide por ensayos de

penetración realizados antes y después del tratamiento en estufa. Se expresa la

penetración del betún asfáltico después del tratamiento en la estufa como porcentaje de

la penetración antes del tratamiento. Las especificaciones prescriben valores mínimos

para el porcentaje de penetración retenido (véase la tabla II.5), que varían para los

diferentes tipos de betún asfáltico.

El procedimiento a seguir en la realización del ensayo en horno en película delgada se

explica con detalle en el método AASHTO T179.

II.4.1.5. DUCTILIDAD

La ductilidad es una característica de los betunes asfálticos importante en muchas

aplicaciones. La presencia o ausencia de ductilidad, sin embargo, tiene usualmente

mayor importancia que el grado de ductilidad existente. Los betunes asfálticos dúctiles

tienen normalmente mejores propiedades aglomerantes que aquellos a los que les falta

esta característica. Por otra parte, los betunes asfálticos con una ductilidad muy elevada

son usualmente más susceptibles a los cambios de temperatura. En algunas aplicaciones,

como las mezclas para pavimentación, tienen gran importancia la ductilidad y el poder

aglomerante, mientras en otras, como la inyección bajo losas de hormigón y en el relleno

de grietas, la propiedad más esencial es una baja susceptibilidad a los cambios de

temperatura.

Las condiciones normalizadas para este ensayo se determinan detalladamente en los

métodos AASHTO T51 y ASTM D113.





II.4.1.6. SOLUBILIDAD

El ensayo de solubilidad determina el contenido en betún del betún asfáltico. La porción

de betún asfáltico soluble en sulfuro de carbono está constituida por los elementosaglomerantes activos.

La mayor parte de los betunes asfálticos se disuelven en igual proporción en sulfuro de

carbono y en tetracloruro de carbono. Como el tetracloruro de carbono no es inflamable,

es el disolvente preferido en la mayor parte de los casos.

La determinación de la solubilidad es sencillamente un proceso de disolución del betúnasfáltico en un disolvente separando la materia soluble. El material y procedimiento

necesarios para la realización del ensayo se describen detalladamente en los métodos

AASHTO T44 y ASTM D4.

II.4.1.7. PESO ESPECÍFICO

Aunque normalmente no se especifica, es deseable conocer el peso específico del betún

asfáltico que se emplea. Este conocimiento es útil para hacer las correcciones de

volumen cuando éste se mide a temperaturas elevadas. Se emplea 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 del 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. El peso específico del betún asfáltico

se determina normalmente por el método del pignómetro, descrito en los métodosAASHTO T43 y ASTM D70.





II.4.1.8. PUNTO DE REBLANDECIMIENTO

Los asfaltos de diferentes tipos reblandecen a temperaturas diferentes. El punto de

reblandecimiento se determina usualmente por el método de ensayo arbitrario de anillo y bola. Aunque este ensayo no se incluye en las especificaciones para los asfaltos de

pavimentación, se emplea frecuentemente para caracterizar los materiales más duros

empleados en otras aplicaciones e indica la temperatura a que estos asfaltos se hacen

fluidos. Consiste en llenar de asfalto fundido un anillo de latón de dimensiones

normalizadas. La muestra así preparada se suspende en un baño de agua y sobre el

centro de la muestra se sitúa una bola de acero de dimensiones y peso especificados. A

continuación se calienta el baño a una velocidad determinada y se anota la temperaturaen el momento en que la bola de acero toca el fondo del vaso de cristal. Esta temperatura

se llama punto de reblandecimiento del asfalto.

Los procedimientos y aparatos necesarios para la realización del ensayo se describen con

detalle en los métodos AASHTO T53 y ASTM D36.

II.4.2. ASFALTO LÍQUIDO DE CURADO RÁPIDO (RC) Y CURADO MEDIO

(MC)


El punto de inflamación de los asfaltos fluidificados como el asfalto líquido (RC) y el

(MC) se mide mediante el ensayo de punto de inflamación en vaso abierto. La finalidad

del ensayo es la misma indicada para los betunes asfálticos. El aparato se modifica para

hacer posible el calentamiento indirecto del asfalto fluidificado. Los aparatos y procedimientos para la realización de este ensayo se describen en los métodos AASHTO

T79 y ASTM D1310.






La consistencia o resistencia a fluir de los asfaltos fluidificados o asfaltos líquidos de

curado lento se mide normalmente por el ensayo de viscosidad Saybolt-Furol, en formaesencialmente idéntica a la descrita para los betunes asfálticos. Como las temperaturas

de ensayo empleadas en los asfaltos líquidos son generalmente más bajas que en los

betunes asfálticos, se emplea normalmente agua como fluido de calentamiento para el

baño termostático. Los aparatos y procedimiento para la realización de este ensayo se

describen con detalle en los métodos AASHTO T201 y ASTM D2170.

Lo mismo que en el caso de betunes asfálticos, existe cierta tendencia a medir laviscosidad en unidades fundamentales (centistokes) con los viscosímetros de flujo en

tubo capilar de cristal que se describieron para los betunes asfálticos.

En la figura II.1 se indica la amplia gama de viscosidades de los asfaltos fluidificados y

de los asfaltos líquidos de curado lento (SC), que se discuten más adelante, a la misma

temperatura (60 ºC). Como consecuencia de la amplitud de este campo de variación, las

especificaciones del Instituto del Asfalto exigen que las determinaciones de la

viscosidad de los diferentes grados se realicen a distintas temperaturas (véase las tablas

II.6, 7, 8), como se indica a continuación:

RC0, MC0, SC0: Viscosidad Furol a 25 ºC.

RC1, MC1, SC1: Viscosidad Furol a 50 ºC.

RC2, 3, MC2, 3, SC2, 3: Viscosidad Furol a 60 ºC.

RC4, 5, MC4, 5, SC4, 5: Viscosidad Furol a 82 ºC.





Figura II.1. Comparación de las viscosidades de los asfaltos líquidos a 60 ºC.Fuente: The Asphalt Institute’s, Manual del Asfalto.

II.4.2.3. DESTILACIÓN

El ensayo de destilación se emplea para determinar las proporciones relativas de betún


V I S C O

S I D A D S A Y B O L T - F U R O L

A P R O X

I M A D A A 6 0 º C

15 a 30 RC-0 MC-0 SC-0

40 a 80 RC-1 MC-1 SC-1

100 a 200 RC-2 MC-2 SC-2

250 a 500 RC-3 MC-3 SC-3

600 a 1200 RC-4 MC-4 SC-4

1500 a 3000 RC-5 MC-5 SC-5




asfáltico y disolventes presentes en el asfalto fluidificado. Se emplea también para medir

las cantidades de disolvente que destilan a diversas temperaturas, que indican las

características de evaporación del disolvente. Estas a su vez, indican la velocidad a que

el material curará después de su aplicación. El asfalto recuperado en el ensayo puedeemplearse para realizar los ensayos descritos al hablar de betunes asfálticos.

El ensayo se realiza colocando una cantidad especificada de asfalto fluidificado en un

matraz de destilación conectado a un condensador. El asfalto fluidificado se calienta

gradualmente hasta una temperatura especificada y se anota la cantidad de disolvente

destilada a diversas temperaturas. Cuando se alcanza la temperatura de 360 ºC se mide la

cantidad de asfalto restante y se expresa como porcentaje en volumen de la muestraoriginal. Los procedimientos y aparatos necesarios para la realización del ensayo de

destilación sobre los asfaltos fluidificados se detallan en los métodos AASHTO T78 y

ASTM D402.


Aunque no se especifica normalmente, es deseable conocer el peso específico de los

asfaltos fluidificados empleados. Este conocimiento puede servir para hacer las

correcciones de volumen cuando se miden volúmenes a temperaturas elevadas. El peso

específico de los asfaltos fluidificados se determina normalmente por el método del

pignómetro descrito en los métodos AASHTO T43 y ASTM D70.

II.4.3. ASFALTO LÍQUIDO DE CURADO LENTO (SC)


Los aparatos, procedimiento y finalidad de este ensayo son los indicados para los

betunes asfálticos.






Los aparatos, procedimientos y finalidad de este ensayo son los descritos para los

asfaltos fluidificados.

Si denominamos grados antiguos a los calculados mediante el ensayo de viscosidad

Saybolt-Furol y denominamos grados modernos a los calculados mediante la viscosidad

cinemática, a una misma temperatura de 60 ºC, podemos realizar una comparación entre

ambos grados de asfaltos líquidos (véase la figura II.2).

Figura II.2. Comparación de los grados antiguos y modernos de asfalto líquido.Fuente: The Asphalt Institute’s, Manual del Asfalto.





II.4.3.3. DESTILACIÓN

Los aparatos, procedimiento y finalidad de este ensayo son los mismos descritos para los

asfaltos fluidificados, salvo que solamente se mide el disolvente destilado a 360 ºC y noa diversas temperaturas, como para los asfaltos fluidificados. La razón de esta diferencia

es que el disolvente contenido en los asfaltos líquidos de tipo SC es de evaporación lenta

y no se pretende que estos productos curen como los asfaltos fluidificados.





II.4.3.4. FLOTADOR

El ensayo del flotador se hace el residuo de destilación de los asfaltos líquidos de tipo

SC. Este ensayo es un ensayo de viscosidad modificado, y se emplea porque el residuoes usualmente demasiado blando para el ensayo de penetración o de volumen demasiado

pequeño para la determinación de la viscosidad Saybolt-Furol. Su finalidad, por

consiguiente, se reduce a dar una indicación de la consistencia de los productos con estas

limitaciones. El ensayo se describe en los métodos AASHTO T50 y ASTM D139.

II.4.3.5. ASFALTO RESIDUAL DE PENETRACIÓN 100

Este ensayo se hace sobre productos de tipo SC. Como la velocidad de curado de un

material de tipo SC es muy lenta, puede alcanzar durante su vida de penetración de 100

o no alcanzarla. El principal valor del ensayo es que da un residuo sobre el que pueden

realizarse los ensayos normalizados para betunes asfálticos.

Se calienta una muestra de asfalto líquido SC a una temperatura de 250-260 ºC,

manteniéndola a esa temperatura hasta que pierda suficientes aceites para alcanzar una

penetración de 100. Después se determina el porcentaje en peso de betún asfáltico

restante. Las especificaciones prescriben proporciones mínimas de este residuo para

cada grado de asfalto líquido SC. El procedimiento de ensayo se describe en los métodos


II.4.3.6. DUCTILIDAD

Normalmente se determina en los asfaltos líquidos de curado lento la ductilidad delasfalto residual de penetración 100.





II.4.3.7. SOLUBILIDAD

Los aparatos, procedimiento y finalidad del ensayo de solubilidad para asfaltos líquidos

de tipo SC son los mismos descritos para los betunes asfálticos.


Los procedimientos y finalidad de la determinación del peso específico en los asfaltos

líquidos de curado lento son los mismos descritos para los asfaltos fluidificados.

II.4.4. EMULSIÓN ASFÁLTICA


Los aparatos, procedimiento y finalidad del ensayo de viscosidad de los asfaltos

emulsificados o emulsiones asfálticas son esencialmente los mismos descritos para los

asfaltos fluidificados. Los aparatos y procedimiento se describen en los métodos


II.4.4.2. RESIDUO DE DESTILACIÓN

En las emulsiones asfálticas se emplea el ensayo de destilación para determinar las

proporciones de asfalto y agua y obtener asfalto puro para su ensayo. El procedimiento

de ensayo es esencialmente el mismo descrito para los asfaltos fluidificados, salvo que

se emplean una retorta de hierro y quemadores anulare en lugar de matraz de vidrio y

mechero Bunsen. Los aparatos y procedimientos para la realización del ensayo sedescriben en los métodos AASHTO T59 ASTM D244.





II.4.4.3. SEDIMENTACIÓN

El ensayo de sedimentación determina la tendencia a sedimentar de los glóbulos de

asfalto durante el almacenaje de una emulsión asfáltica. Se deja en reposo, durante cincodías, una muestra de emulsión asfáltica en un cilindro graduado, después de lo cual se

determina la diferencia en contenido de asfalto entre el fondo y la superficie de la

muestra. El procedimiento y material necesario se describen en los métodos AASHTO

T59 y ASTM D244.

II.4.4.4. 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. El cloruro cálcico coagula o flocula los diminutos glóbulos de

asfalto presentes en estas emulsiones. 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 decloruro 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. El





material y procedimiento para la realización de este ensayo se describen en los métodos


II.4.4.5. ENSAYO DE TAMIZADO

El ensayo de tamizado complementa al de sedimentación y tiene un propósito en cierto

modo similar. Se emplea para determinar cuantitativamente el porcentaje de asfalto

presente en forma de glóbulos relativamente grandes. Estos glóbulos no dan

revestimientos delgados y uniformes de asfalto sobre las partículas de áridos y pueden

ser, o no ser, identificados por el ensayo de sedimentación, que solamente tiene valor en

este aspecto cuando hay suficiente diferencia entre el peso específico del asfalto y el delagua para permitir que se produzca la sedimentación.

En el ensayo de tamizado se hace pasar una muestra representativa de la emulsión

asfáltica a través de un tamiz número 20. el tamiz y el asfalto retenido se lavan a

continuación con una solución diluida de oleato sódico y, finalmente, con agua destilada.

Después del lavado, el tamiz y el asfalto se secan en estufa y se determina la cantidad de

asfalto retenido. El procedimiento y aparatos necesarios para la realización de este

ensayo se describen en los métodos AASHTO T59 y ASTM D244.

II.4.4.6. MEZCLADO CON CEMENTO

El ensayo de mezclado con cemento desempeña en las emulsiones asfálticas de rotura

lenta (SS) un papal 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 elensayo 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. Los materiales y

procedimiento para la realización de este ensayo se describen en los métodos AASHTO

T29 y ASTM D244.

II.4.4.7. ENSAYOS SOBRE EL RESIDUO

Usualmente se realizan sobre el residuo de destilación los ensayos de penetración,

solubilidad y ductilidad correspondientes a los betunes asfálticos.


La finalidad y procedimientos para realizar el ensayo de peso específico en los asfaltos

emulsificados son los mismos descritos para los asfaltos fluidificados.





Tabla II.5. Especificaciones para Betunes Asfálticos

Características

Método Método Tiposde de Industriales

PavimentaciónEnsayo Ensayo yAASHTO ASTM Especiales

Penetración 25 ºC, 100 gr, 5 s. T-49 D-5 40-50 60-70 85-100 120-150 200-300Viscosidad a 135 ºC.

Saybolt-Furol, SSF - E-102 120+ 100+ 85+ 70+ 50+Cinemática, centistokes. - D-445 240+ 200+ 170+ 140+ 100+

Punto de inflamación (vaso abierto Cleveland), ºC T-48 D-92 232+ 232+ 232+ 232+ 177+Ensayo en horno en película delgada. T-179 - - - - - -

Penetración después del ensayo, 25 ºC,T-49 D-5 52+ 50+ 45+ 42+ 37+

100 gr, 5 s, %de la originalDuctilidad:

A 25 ºC, cm. T-51 D-113 100+ 100+ 100+ 60+ -A 15,6 ºC, cm. - - - - - - 60+

Solubilidad en C Cl4 , % T-44 D-4 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+Condiciones generales. El asfalto se preparará por destilación del petróleo.

Será uniforme en su naturaleza y no formaráespuma al calentarlo a 177 ºC.

Fuente: The Asphalt Institute's, Manual del Asfalto.





Tabla II.7. Especificaciones para Asfaltos Fluidificados de Curado Medio (MC)


Tabla II.6. Especificaciones para Asfaltos Fluidificados de Curado Rápido (RC).

CaracterísticasMétodo Método Grados

de Ensayo de EnsayoRC-0 RC-1 RC-2 RC-3 RC-4 RC-5

AASHTO ASTM

Punto de inflamación, vaso abierto, ºC. T-79 D-1310 - - 26,7 26,7 26,7 26,7Viscosidad Furol a 25 ºC, s.

T-72 D-88

75-150 - - - - -Viscosidad Furol a 50 ºC, s. - 75-150 - - - -Viscosidad Furol a 60 ºC, s. - - 100-200 250-500 - -Viscosidad Furol a 82,2 ºC, s. - - - - 125-250 300-600

Destilación:

T-78 D-402

Destilado (porcentaje del total destilado a ºC):

A 190 ºC. 15+ 10+ - - - -A 225 ºC. 55+ 50+ 40+ 25+ 8+ -A 260 ºC. 75+ 70+ 65+ 55+ 40+ 25+A 316 ºC. 90+ 88+ 87+ 83+ 80+ 70+

Residuo de destilación a 360 ºC, porcentaje en50+ 60+ 67+ 73+ 78+ 82+

volumen por diferencia.Ensayo sobre el residuo de destilación:

Penetración, 25 ºC, 100 g, 5 s. T-49 D-5 80-120 80-120 80-120 80-120 80-120 80-120Ductilidad, 25 ºC, cm. T-51 D-113 100+ 100+ 100+ 100+ 100+ 100+Solubilidad en C Cl4, % T-44 D-4 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+

Condiciones generales. El material no contendrá aguaFuente: The Asphalt Institute’s, Manual del Asfalto




Características

Método Método Gradosde

Ensayode

Ensayo MC-0 MC-1 MC-2 MC-3 MC-4 MC-5AASHTO ASTM

Punto de inflamación, vaso abierto, ºC. T-79 D-1310 37,8 37,8 65,6 65,6 65,6 65,6Viscosidad Furol a 25 ºC, s.

T-72 D-88

75-150 - - - - -

Viscosidad Furol a 50 ºC, s. - 75-150 - - - -Viscosidad Furol a 60 ºC, s. - - 100-200 250-500 - -Viscosidad Furol a 82,2 ºC, s. - - - - 125-250 300-600

Destilación:

T-78 D-402

Destilado (porcentaje del total destilado a ºC):

A 225 ºC. 25- 20- 10- 5- 0 0A 260 ºC. 40-70 25-65 15-55 5-40 30- 20-A 316 ºC. 75-93 70-90 60-87 55-85 40-80 20-75

Residuo de destilación a 360 ºC, porcentaje en volumen por diferencia. 50+ 60+ 67+ 73+ 78+ 82+Ensayo sobre el residuo de destilación:

Penetración, 25 ºC, 100 g, 5 s.T-49 D-5

120-300

120-300

120-300 120-300 120-300 120-300

Ductilidad, 25 ºC, cm. T-51 D-113 100+ 100+ 100+ 100+ 100+ 100+Solubilidad en C Cl4, % T-44 D-4 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+

Condiciones generales. El material no contendrá agua

Fuente: The Asphalt Institute’s, Manual del Asfalto





Tabla II.8. Especificaciones para Asfaltos Fluidificados de Curado Lento (SC)

Características

Método Método Gradosde de

SC-0 SC-1 SC-2 SC-3 SC-4 SC-5ensayo ensayoAASHTO ASTM

Punto de inflamación, vaso abierto, ºC. T-79 D-1310 - - 26,7 26,7 26,7 26,7Viscosidad Furol a 25 ºC, s.

T-72 D-88

75-150 - - - - -Viscosidad Furol a 50 ºC, s. - 75-150 - - - -Viscosidad Furol a 60 ºC, s. - - 100-200 250-500 - -Viscosidad Furol a 82,2 ºC, s. - - - - 125-250 300-600

Agua % T-55 D-95 0,5- 0,5- 0 0 0 0Destilación:

Total destilado a 360 ºC T-78 D-402 15-40 10-30 5-25 2-15 10- 5-Ensayo del flotador sobre el residuo de

T-50 D-139 15-100 20-100 25-100 50-125 60-150 75-200destilación a 50 ºC, s.

Residuo asfáltico de penetración 100, % D-243 40+ 50+ 60+ 70+ 75+ 80+Ductilidad del residuo asfáltico de

T-51 D-113 100+ 100+ 100+ 100+ 100+ 100+

penetración 100, a 25 ºC, cm.Solubilidad en C Cl4, % T-44 D-4 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+ 99,5+






Tabla II.9. Especificaciones para Emulsiones Asfálticas

Características

Método de Método de Gradosensayo ensayo

Rotura rápidaRotura Rotura

AASHTO ASTM media lentaRS-1 RS-2 MS-2 SS-1

ENSAYOS SOBRE LA EMULSIÓN

T-59 D-244

Viscosidad Furol a 25 ºC, s. 20-100 - 100+ 20-100Viscosidad Furol a 50 ºC, s. - 75-400 - -Residuo de la destilación, % 57-62 62-69 62-69 57-62Sedimentación, 5 días, % 3- 3- 3- 3- Demulsibilidad:

35 ml de Cl4 Ca, 0,02 N, % 60+ 50+ - -50 ml de Cl4 Ca, 0,02 N, % - - 30- -

Tamizado (retenido en el tamiz No. 20) % 0,10- 0,10- 0,10- 0,10-Mezcla con cemento % - - - 2,0-ENSAYOS SOBRE EL RESIDUO

Penetración, 25 ºC, 100 g, 5 s. T-49 D-5 100-200 100-200 100-200 100-200Solubilidad en C, Cl4, % T-44 D-4 97,5+ 97,5+ 97,5+ 97,5+Ductilidad, 25 ºC, cm. T-51 D-113 40+ 40+ 40+ 40+






II.5. TEMPERATURAS DE APLICACIÓN DEL ASFALTO

El asfalto es un material termoplástico cuya viscosidad disminuye al crecer su

temperatura. La relación entre la temperatura y la viscosidad puede no ser la misma paradiferentes orígenes o tipos y grados de material asfáltico.

Normalmente se especifican las temperaturas de aplicación para diversos empleos de los

materiales asfálticos, pero como consecuencia de las variaciones de viscosidad, el

especificar solamente la temperatura no es suficiente para hacer uso adecuado de los

materiales. Por ello, el Instituto del Asfalto recomienda que se tenga en cuenta la

relación viscosidad-temperatura de cada material asfáltico antes de fijar la temperaturaadecuada para el tipo de procedimiento constructivo empleado.

La temperatura más adecuada para mezclado en instalación mezcladora es aquella a que

la viscosidad del asfalto está comprendida entre 75 y 150 segundos Saybolt-Furol. Las

temperaturas más elevadas de este campo de variación son normalmente más adecuadas

para mezclas con áridos finos. No hay que olvidar que la temperatura de los áridos

regula en medida importante la temperatura de la mezcla.

La temperatura más adecuada para el riego está comprendida normalmente entre 25 y

100 SSF. Se emplean las viscosidades más elevadas de este margen para sellado y

penetración de superficies abiertas, y las más bajas para sellado y penetración de

superficies cerradas.

A falta de datos adecuados sobre la relación viscosidad-temperatura puede emplearse la

tabla II.10, que da una orientación para la determinación de las temperaturas deaplicación.





Tabla II.10. Temperaturas de aplicación del asfalto

Tipo y grado de asfalto

Temperatura de empleo

recomendada en ºC

Para mezcla Para riego

Betunes asfálticos.

40-50 150-180 -60-70 135-165 140-17585-100 135-165 140-175

120-150 135-165 140-175200-300 95-135 125-160

Asfaltos líquidos de tipo RC:

RC-0 10-50 18-58RC-1 25-52 45-83RC-2 25-52 60-99

RC-3 50-80 77-115RC-4 65-95 83-125RC-5 80-110 100-140

Asfaltos líquidos de tipo MC:

MC-0 10-50 21-60MC-1 25-52 43-85MC-2 38-93 60-102MC-3 65-95 80-121MC-4 80-110 88-129MC-5 94-121 104-144

Asfaltos líquidos de tipo SC:

SC-0 10-50 21-60SC-1 25-93 43-85SC-2 65-93 60-102SC-3 80-121 80-121SC-4 80-121 88-129SC-5 94-135 104-144

Emulsiones asfálticas:

RS-1 - 24-54RS-2 - 43-71MS-2 38-71 38-71SS-1 24-54 24-54

SS-1h 24-54 24-54 Fuente: The Asphalt Institute’s, Manual del Asfalto


03Cap2-Agregados Pétreos y Materiales Asfálticos

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