asfalto oxidado

20
OXIDACION DEL ASFALTO por J. Don Brock, PhD., P.E. boletín técnico T-103S T-103S OXIDACION DEL ASFALTO

Transcript of asfalto oxidado

Page 1: asfalto oxidado

OXIDACION DEL ASFALTOpor J. Don Brock, PhD., P.E.

boletín técnico T-103S

T-103S OXIDACION DEL ASFALTO

Page 2: asfalto oxidado

ASTEC anima a sus ingenieros y ejecutivos a redactar artículos que sean de valor paralos miembros de la industria de mezcla de asfalto caliente (HMA). La companía tambiénpatrocina actividades de investigación independiente cuando lo estima apropiado y hacoordinado la redacción conjunta con empresas competidoras de la industria. Lainformación se divulga a las partes interesadas a través de bolentines técnicos. El propósitode los boletines técnicos es poner la información a disposición de la industria de HMA afin de contribuir al proceso de mejoramiento continuo que beneficia a la industria.

Page 3: asfalto oxidado

1

CONTENIDOINTRODUCCION ................................................................................... 2I. OXIDACION EN EL SISTEMA

DE MANEJO DE LIQUIDO.............................................................. 3II. OXIDACION DURANTE EL MEZCLADO .......................................... 4III. OXIDACION DE LA MEZCLA CALIENTE

EN LA CARRETERA ....................................................................... 5IV. OXIDACION EN LAS TOLVAS

DE MEZCLA CALIENTE ................................................................. 6RESULTADOS DE PRUEBAS ...................................................... 10

Informe N° 1 .................................................................................................. 11Conclusión ....................................................................................... 11

Informe N° 2 .................................................................................................. 12Procedimiento .................................................................................. 12Conclusión ....................................................................................... 13

Informe N° 3 .................................................................................................. 14Conclusión ....................................................................................... 15

Page 4: asfalto oxidado

2

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

TEMPERATURA F1

CA LIQUIDO

ASFALTO A 21°C

ESPIRAS DE SERPENTIN

ASFALTO A 204°C

AIRE(CON 21% DE OXIGENO)

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

SUPERFICIE EXPUESTA F2

CA LIQUIDO ESPIRAS DE SERPENTIN

EN TANQUE (POCA SUPERFICIE EXPUESTA)

EN MEZCLA (MUCHA SUPERFICIE EXPUESTA)

AGREGADOASFALTO

INTRODUCCIONLa oxidación, en cuanto a la indus-

tria de mezcla caliente se refiere, esun fenómeno comprendido por po-cos. Sin embargo, la oxidación del as-falto, junto con los factores que go-biernan la tasa de oxidación y suefecto eventual, son consideracionesextremadamente importantes para lacalidad del producto y el éxito del pro-ductor.Para poder describir la oxidación del

asfalto de modo apropiado, es nece-sario definir lo que es el asfalto. Elasfalto básicamente es un hidrocar-buro compuesto por moléculas dehidrógeno y carbono. Desafortunada-mente, no es posible dar la fórmulaexacta del asfalto puesto que el mis-mo es un residuo que se produce alrefinar petróleo crudo. Si se determi-na la fórmula química de un tipo es-pecífico de asfalto que se tiene dis-ponible, la misma indudablementevariará cuando se utilice un petróleocrudo diferente, por lo cual la mismano será válida para todas las situacio-nes. Por lo tanto, no es posible escri-bir ecuaciones químicas que descri-ban la reacción del asfalto con el oxí-geno de modo preciso.La oxidación es el proceso de com-

binar o de causar la combinación deuna sustancia dada con oxígeno. Laformación de herrumbre en el hierroes resultado de la combinación delhierro con oxígeno. El envejecimien-to del asfalto con la reducción simul-tánea en los niveles de penetración

es resultado de la combinación del asfalto con oxígeno.La combinación de asfalto y oxígeno produce resultados que generalmente pue-

den predecirse usando las reacciones conocidas del oxígeno con moléculas pe-queñas de hidrocarburos. Las conclusiones siguientes se basan en tal tipo deconocimiento químico, al igual que el conocimiento práctico y la experiencia enla industria de mezcla caliente.1. Cuando el asfalto se expone al oxígeno, reacciona químicamente (se oxida) aprácticamente todas las temperaturas.2. La tasa de reacción es extremadamente sensible a la temperatura, doblándo-se por cada 14° que la temperatura suba por encima de los 93°C. Por ejemplo,la reacción entre el asfalto y el oxígeno se produce dos veces más rápidamentea 149°C que a 135°C. La reacción se produce cuatro veces más rápidamente a 163°Cque a 135°C (Figura 1).

Page 5: asfalto oxidado

3

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

OXIDACION EN TANQUES F3

CA LIQUIDOESPIRAS

DE SERPENTIN

POCA OXIDACION OXIDACION RAPIDA

CA LIQUIDO

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

ACUMULACION DE COQUE EN SERPENTINES F4

3. Puesto que el oxígeno es un gas yel asfalto un líquido, cuanto mayor seala superficie de asfalto expuesta al aire,tanto mayor será la cantidad de reac-ción química. Básicamente, la reacciónse produce en la frontera de la superfi-cie (Figura 2).4. La reacción química se ve afec-tada por el tiempo de exposición aloxígeno.5. La presencia de elementosextraños en el asfalto, tales comolas partículas metálicas, afecta latasa y el grado de reacción químicaentre el oxígeno y el asfalto.6. La radiación solar junto con la pre-sencia de partículas metálicas tam-bién causa el deterioro acelerado delasfalto.La industria de mezcla caliente se

preocupa por la oxidación del asfaltoen cuatro puntos: en el sistema demanejo de líquido de la planta; en elproceso de mezclado; en la superfi-cie de la carretera y del pavimento; yen las tolvas de mezcla caliente.

I. OXIDACIONEN EL SISTEMADE MANEJODE LIQUIDOCuando se produce oxidación en el

sistema de manejo de asfalto líquido,la misma recibe el nombre decoquización. La coquización en algu-nos casos representa un problemagrave y en otros una molestia menor.La oxidación (o coquización) se pro-duce cuando se permite que el nivel de asfalto líquido descienda por debajo dela superficie calentadora de los serpentines o elementos térmicos (Figura 3).Cuando el serpentín sobresale del nivel de líquido, el mismo está cubierto poruna capa delgada de asfalto. El asfalto queda en contacto con el aire. El oxíge-no presente en el aire se combina con el asfalto y se produce oxidación. Ade-más, la oxidación se produce rápidamente. Los serpentines de aceite calientetrabajan a una temperatura más elevada que la del asfalto líquido. La películade asfalto que cubre la parte expuesta del serpentín se calienta a una tempera-tura más alta que lo normal. Esto acelera la oxidación. A medida que el asfaltoque cubre el serpentín reacciona químicamente con el oxígeno, el mismo se en-durece. La masa endurecida de asfalto oxidado recibe el nombre de coque. Cadavez que el nivel de líquido en el tanque cubre el serpentín y luego vuelve a dejarlo

Page 6: asfalto oxidado

4

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

PREVENCION DE LA COQUIZACION F5

CA LIQUIDO ESPIRAS DE SERPENTIN

AL MEZCLADOR

LINEAS DE ASPIRACION SOBRE ESPIRAS DE SERPENTIN

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

OXIDATION DURANTE EL MEZCLADO F6

MEZCLADOR

descubierto, una película adicional deasfalto se pega al serpentín, aumen-tando el espesor del coque acumula-do (Figura 4). Desafortunadamente,el coque acumulado exhibe excelen-tes características aislantes. A medi-da que la acumulación se hace másgruesa, puede llegar a anular la efi-cacia del serpentín. Una capa deaproximadamente 3 mm de coque oasfalto oxidado equivale a 5 cm deaislante de lana de vidrio.El proceso de coquización que ocu-

rre en el serpentín de aceite calientetambién se produce en las máquinascon tubos de fuego directo, en ele-mentos calentadores y en cualquierotro elemento calentador normalmen-te sumergido que queda expuesto alaire.Es sencillo eliminar la coquización.

Nunca permita que el nivel de asfal-to descienda por debajo de las super-ficies calentadoras. Mantenga las su-perficies calentadoras sumergidas enel asfalto para impedir que entren encontacto con el oxígeno presente enel aire. Esta práctica es esencial si setiene un calentador de fuego directo.Las superficies calentadoras de lostubos de fuego pueden calentarsemucho más que los serpentines deaceite caliente. Recuerde, cuantomayor es la temperatura, tanto mayores la tasa de oxidación.Para evitar que el nivel de líquido

descienda excesivamente, coloque lalínea de aspiración del tanque de as-falto a un nivel más alto que todos los

tubos de fuego, los serpentines de aceite caliente o los elementos calentadores.Esta precaución sencilla puede prácticamente eliminar la coquización (Figura 5).

II. OXIDACION DURANTE EL MEZCLADODurante el proceso de mezclado en una planta dosificadora, el asfalto se bom-

bea o se rocía en el interior del mezclador, en donde se mezcla con el agregadocaliente (Figura 6). Las superficies de todas las rocas y partículas del agregadose recubren con una película delgada de asfalto. Si fuera posible distribuir cadasuperficie recubierta para formar una superficie plana continua, la misma forma-ría una zona enorme recubierta por una película de asfalto de aproximadamente10 micrones de espesor. Por ejemplo, en una tonelada de mezcla caliente con6% de asfalto líquido, la superficie del líquido que forma una película de 10micrones de espesor cubriría 5330 m2 ó 0,53 hectáreas. Obviamente, por esta

Page 7: asfalto oxidado

5

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

CAPAS DE PAVIMENTACION F7

LA DENSIDAD DE LA MEZCLA IMPIDE LA PENETRACION DEL OXIGENO

superficie expuesta grande, el asfal-to líquido se oxida rápidamente. Enun mezclador se producen condicio-nes similares, lo cual resulta en unaoxidación rápida. Es mucho más rá-pida que cuando el asfalto se guardaen un tanque. Sólo la superficie su-perior queda expuesta al oxígeno pre-sente en el aire. En un mezclador, secrea una superficie de tamaño enor-me. La exposición al oxígeno por vo-lumen del asfalto se multiplica por unfactor de mil o más.Durante el proceso de mezclado, el

grado de penetración del asfalto nor-malmente cae de 86 a aproximada-mente 65 (normalmente se usa asfal-to con penetración de grado 85 a 100en la parte central de los EE.UU.). Lareacción no necesariamente continúa hasta que se agote el oxígeno en los es-pacios vacíos. Si las muestras (tomadas de la caja del camión directamente des-pués del mezclado) se enfrían rápidamente, el proceso de oxidación se detieney se observan caídas en el grado de pe-netración de aproximadamente 10 pun-tos. Sin embargo, si las muestras se toman después que la mezcla ha sido trans-portada y vaciada en el pavimento (aproximadamente 1/2 a 1 hora después), seobserva una reducción adicional de 10 puntos en el grado de pe-netración. Lacantidad exacta de la reducción depende de muchos factores, tales como lastemperaturas de mezclado, el tipo de mezcla, el tipo de asfalto y el tiempo demezclado.Sin embargo, basándonos en nuestras conclusiones obtenidas por análisis quí-

mico, es evidente que es posible reducir la oxidación que ocurre durante el mez-clado. Las temperaturas de mezclado deben ser tan bajas como sea posible y eltiempo de mezclado debe ser lo más corto posible. El mezclado a temperaturasaltas (177°C y superiores) y los tiempos de mezclado prolongados pueden per-judicar el producto final.

III. OXIDACION DE LA MEZCLA CALIENTE EN LA CARRETERAEl asfalto vaciado en el pavimento generalmente se compacta a una densidad

superior al 97%. La reducción de la tasa de oxidación es uno de los motivos porlos cuales el diseño de la mezcla especifica una densidad alta y una cantidadbaja de espacios vacíos. Aun en este caso, con el paso del tiempo y la exposi-ción a los elementos del clima, el asfalto del pavimento lentamente empieza areaccionar químicamente con el oxígeno presente en el aire. Cuando se vacíacon un grado de penetración inicial de 60-65, el asfalto se oxida en un lapso dediez a quince años, hasta que su nivel de penetración llegue a 10-15. Al llegar aeste punto, el pavimento se torna muy quebradizo, se agrieta gradualmente y sedeteriora. La oxidación del asfalto de un pavimento ciertamente es muy lenta.Es lenta por que el asfalto queda protegido contra la exposición al oxígeno yusualmente se encuentra a temperaturas bajas. Las mezclas densas ayudan aprolongar la vida útil del asfalto porque impiden que el oxígeno penetre la mez-cla y la deteriore por debajo de su superficie (Figura 7).

Page 8: asfalto oxidado

6

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

INFILTRACION DE OXIGENO F9

INDICADORES DE NIVEL DE TOLVA

COMPUERTA DE DESCARGA

ABERTURA SUPERIOR

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

TASA DE OXIDACION F8

MEZCLA A 135°C

MEZCLA A 177°C

SE OXIDA OCHO VECES

MAS RAPIDO

IV. OXIDACION EN LAS TOLVASDE MEZCLA CALIENTEHay dos tipos de tolvas de mezcla

caliente que se reconocen en la in-dustria de mezcla de asfalto. La tol-va de compensación de tipo más an-tiguo se utilizó por muchos años an-tes del desarrollo de la tolva de alma-cenamiento actual, desarrollada en1966 para permitir almacenar la mez-cla por más tiempo. El almacena-miento de la mezcla por tiempo pro-longado se intentó en los primerosdías de las tolvas de compensación(y desafortunadamente muchos ope-radores lo intentan hoy día). Esto nofue práctico en ese entonces y no loes hoy día. La mezcla se deteriora rá-pidamente debido a la oxidación. Losfactores que causan oxidación duran-te el manejo del líquido, el mezcladoy en el pavimento están presentescontinuamente en las tolvas de mez-cla caliente. Estos factores son tem-peraturas altas, superficies grandesexpuestas del material y el paso deltiempo. Dicho de otro modo: el gradode oxidación de las tolvas dependedel paso del tiempo, de la tempera-tura y de la exposición al oxígeno.El “tiempo” es el lapso durante el cual

la mezcla queda expuesta a un entor-no que contiene oxígeno. Cuantomás largo sea el tiempo, tanto mayorserá la oxidación. La tasa de oxida-ción se ve afectada principalmentepor la temperatura y la exposición aloxígeno. Muchos operadores supo-nen que es necesario colocar la mez-

cla en la tolva a temperaturas elevadas para compensar el enfriamiento de lamisma. Esta suposición es incorrecta debido al bajo grado de conductividad tér-mica de la roca y el asfalto. Las temperaturas altas no sólo brindan poca ayudapara mantener caliente la mezcla, sino que también propician la oxidación. Lamezcla que se coloca en una tolva a 177°C se oxida ocho veces más rápido quesi la misma se coloca a 135°C (Figura 8). Obviamente, se debe almacenar lamezcla a la temperatura más baja posible para reducir la tasa de oxidación.Un agente de oxidación posiblemente más sutil que el tiempo o la temperatura

es la “exposición al oxígeno”. Decimos sutil por las muchas maneras en que puedeproducirse la exposición. El oxígeno penetra en la tolva por agrietaciones en susparedes, por la abertura superior de la misma y por la compuerta de descarga(Figura 9) y penetra la mezcla por sus espacios vacíos.

Page 9: asfalto oxidado

7

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

INFILTRACION DE OXIGENO F10

MAYOR OXIDACION

MENOR OXIDACION

El oxígeno del proceso de mezcladotambién es transportado en los espa-cios vacíos de la mezcla hacia la tol-va. Normalmente, hay pocas abertu-ras en las paredes de una cabria. Siexisten, usualmente se encuentranalrededor de los indicadores de nivelde la tolva. Este problema se re-suelve fácilmente con un selladoadecuado.El oxígeno que entra en la tolva a tra-vés de los espacios vacíos de la mez-cla no puede eliminarse. El oxígenoreacciona químicamente con la mez-cla, causando la reducción en los ni-veles de penetración hasta agotarsetodo el oxígeno. Este oxígeno se in-trodujo como resultado del procesode mezclado. Se encuentra presen-te ya sea que la mezcla se cargue directamente en un camión o se almacene enuna tolva de almacenamiento o de compensación. El oxígeno permanece allíhasta ser agotado por el proceso de oxidación. La penetración resultante en elpavimento será igual si la mezcla proviene directamente del mezclador o si pasóprimero por una tolva. Es decir, la mezcla tendrá la misma calidad siempre ycuando no se produzca deterioro adicional debido a otros factores en la tolva decompensación o de almacenamiento. Afortunadamente, la carga de mezcla deuna tolva a un camión no añade una cantidad significativa de oxígeno a la mez-cla. Al menos no una cantidad suficiente para causar el deterioro adicional de lamezcla de asfalto al transportarla al sitio de trabajo.El oxígeno que penetra en la tolva por su abertura superior y por la abertura dedescarga inferior debe eliminarse si la mezcla va a almacenarse por un lapsoalgo prolongado. El grado de exposición de la mezcla al oxígeno depende delsistema de sellado en uso y de la densidad de la mezcla. Una mezcla de arenay asfalto muy densa es prácticamente impenetrable por el aire y se oxida única-mente en la parte inferior de la abertura de descarga y en la parte superior de latolva. Un material base con más espacios vacíos permite que el oxígeno pene-tre en la mezcla y propicia un alto grado de oxidación. El grado de oxidacióndepende de los vacíos en la mezcla o del grado de exposición de la mezcla aloxígeno (Figura 10). Aun una mezcla de arena y asfalto, con su alto grado dedensidad, se oxida significativamente si pasa un tiempo suficientemente largo.

Page 10: asfalto oxidado

8

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

SISTEMA DE GAS INERTE F12

GAS INERTE

QUEMADORENFRIADOR

DESECADOR

COMPRESOR

SELLO DE COMPUERTA

SELLO DE COMPUERTA

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

AUMENTO DE LA OXIDACION CON EL TIEMPO F11

12 HORAS 36 HORAS

MEZCLA NUEVA

(GRADO PEN. 55)

MEZCLA DE 5 AÑOS DE EDAD (GRADO PEN. 40)

MEZCLA DE 10 AÑOS DE EDAD (GRADO PEN. 25)

MEZCLA DE 15 AÑOS DE EDAD (GRADO PEN. 10)

La oxidación avanza como un cán-cer a través de la mezcla con el pasodel tiempo (Figura 11). Los operado-res frecuentemente hallan que lamezcla oxidada puede romperseabriendo la compuerta de descarga yabriendo un agujero con un tubo. Estamezcla oxidada o coquizada repre-senta una mezcla de 15 años de edadcon un grado de penetración deaproximadamente 10. El riesgo quese corre al abrir un agujero es que lamezcla que está sobre la parte endu-recida que se rompe puede tener laspropiedades de un asfalto de 8 a 10años de edad con un grado de pene-tración de 30 a 40. Esta mezcla congrado de penetración de 30 a 40 flu-ye fácilmente de la tolva una vez quese quita la mezcla oxidada. Si se usael material de grado 30-40 de pene-tración, la misma produce un pavi-mento que se torna quebradizo rápi-damente y se deteriora después deuna corta vida útil.La tolva de almacenamiento se de-

sarrolló para eliminar la oxidación enla tolva y así prolongar el tiempo dealmacenamiento de la mezcla. Haydos métodos que se han utilizado conéxito para eliminar la oxidación.El primer método utiliza un sistema

de gas inerte que se usa para sellarla compuerta de descarga y la aber-tura superior de la tolva (Figura 12).La tolva entonces se presuriza conlos gases de escape de un quemadorpequeño que trabaja con un nivel nulode excedente, es decir, sin oxígeno

en sus gases de escape. Esta presión, aunque leve (aproximadamente 1,27 cmen una columna de agua), impide la entrada del oxígeno presente en la atmós-fera exterior. Este sistema es sumamente eficaz cuando los sistemas de gas yde sellado, que son un tanto delicados, se mantienen bien ajustados. Tambiénse ha usado vapor supercalentado como gas inerte. Aunque en teoría el vaporfunciona bien, es necesario tener sumo cuidado para eliminar la condensacióndel mismo en las superficies frías.Un segundo método de almacenamiento de la mezcla, de desarrollo reciente,

utiliza un sello perfecto en la compuerta de descarga. Se utiliza un sello líquido.

Page 11: asfalto oxidado

9

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

COMPUERTA CON SELLO LIQUADO F13

SELLO MECANICO

LIQUIDO

La compuerta inferior es de tipo alme-ja, la cual cuando se cierra forma undispositivo acopado (Figura 13). Lacompuerta se cierra y se llena conaceite (o con un líquido que no seevapore) hasta un nivel por encimade la abertura de descarga. La aber-tura de descarga sellada con el acei-te proporciona un sello perfecto eficazque impide la entrada de oxígeno dela atmósfera exterior en la tolva. Laentrada superior de la tolva cuentacon un sello mecánico eficaz. El se-llo en la parte superior de la tolva, sibien es importante, no es tan críticocomo el de la abertura de descarga.Esto se debe a que el oxígeno pre-sente en la tolva por encima del niveldel asfalto reacciona químicamentecon la superficie superior de la mezcla. Esta reacción forma dióxido de carbono,el cual es más pesado que el aire. Por ser más pesado que el aire, el dióxido decarbono cubre la mezcla, protegiéndola contra mayor oxidación.Es posible almacenar la mezcla en ambos tipos de tolvas de almacenamiento,

las de gas inerte y las de sello líquido, por períodos de 10 días o más sin deterio-rarse.La prueba de tolvas de almacenamiento de mezcla caliente es un arte desarro-

llado con la experiencia práctica. En los primeros sistemas de almacenamiento,las mezclas se tomaban de los camiones cargados directamente del mezclador.Estas mezclas se colocaban en hielo seco, enfriándolas a una temperatura muybaja para interrumpir la reacción química. En general, las mezclas tomadas dela tolva de almacenamiento exhibían una reducción de aproximadamente 10 pun-tos en su grado de penetración que las muestras tomadas directamente de laplanta. Los resultados indicaban un envejecimiento de la mezcla almacenadaen tolvas que no era aceptable. De hecho, las tolvas de almacenamiento estu-vieron a punto de ser descartadas antes de poder establecerse como un artículoútil. Afortunadamente, los investigadores pronto descubrieron que si las mues-tras se tomaban del pavimento, las reducciones en los niveles de penetraciónde una mezcla tomada de la tolva de almacenamiento o de un mezclador eraniguales entre sí. La mezcla cargada en la planta se comparó con la mezcla car-gada de una tolva de almacenamiento tomando muestras detrás de lapavimentadora. Se descubrió que había poca diferencia en los niveles de pene-tración. Los tres informes adjuntos muestran resultados que verifican las obser-vaciones anteriores.Si la tolva se utiliza adecuadamente con un sistema de gas inerte o un sello lí-

quido, no se produce deterioro de la mezcla en la tolva aparte del que resultapor el oxígeno presente en los espacios vacíos de la mezcla.

Page 12: asfalto oxidado

10

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

OXIGENO INTRODUCIDO DURANTE EL MEZCLADO F14

TRAY

ECTO

RIA

A MEZCLADOR CAMION PAVIMENTOTOLVA

PERDIDA DE 10 PTOS.

EN GRADO PEN.

SIN PERDIDA DE

PENETRACION

PERDIDA TOTAL 20 PTOS.

GRADO PEN.

PERDIDA DE 10 PTOS.

EN GRADO PEN.TRAY

ECTO

RIA

B

PERDIDA DE 10 PTOS.

EN GRADO PEN.

PERDIDA DE 10 PTOS.

EN GRADO PEN.

PERDIDA TOTAL 20 PTOS.

GRADO PEN.

Tan pronto se agota este oxígeno, laoxidación se interrumpe (Figura 14).Esta misma oxidación se produce enel camión cuando se transporta lamezcla tomada de la planta hacia lacarretera. En otras palabras, toda laoxidación es resultado del oxígeno in-troducido en la mezcla durante el pro-ceso de mezclado en el mezclador.Varias pruebas han demostrado quela única manera de probar el rendi-miento de una tolva de almacena-miento de mezcla caliente con preci-sión es comparar muestras tomadasdel pavimento. Sin embargo, se debesometer a prueba las primeras mues-tras de asfalto tomadas de la tolva. Sila tolva no está funcionando apropia-damente, la tolva es la zona expues-ta al grado más severo de oxidación.

La oxidación del asfalto puede representar ya sea una molestia o un problemacrítico para el productor de mezcla caliente. La oxidación puede causar tiempoimproductivo y puede afectar la calidad de la mezcla. El comprender las causas,los efectos y las soluciones debe ser parte del conocimiento básico del operador.Varios factores influyen en la oxidación: el manejo de asfalto líquido, la su-

perficie del pavimento y en los sistemas de tolvas de compensación y de al-macenamiento. La oxidación se produce cuando el asfalto queda expuestoal oxígeno presente en la atmósfera. Su efecto aumenta con el paso del tiem-po, y su tasa de actividad se acelera con el calor.La oxidación puede controlarse limitando la exposición del asfalto al oxíge-

no, reduciendo el tiempo de manejo y limitando las temperaturas en dondesea posible.El comprender la oxidación es la mitad de la batalla. El aplicar sus conocimien-

tos le ahorrará tiempo, dolores de cabeza y dinero.

RESULTADOS DE PRUEBASLos tres informes siguientes dan los resultados obtenidos en un silo de gas inerte

y en un silo con sello líquido en los cuales se almacenó mezcla por siete días.Estos informes comprueban que la reducción en el grado de penetración se debe

al oxígeno inyectado durante el proceso de mezclado.

Page 13: asfalto oxidado

11

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

INFORME N° 1 (TRAYECTORIA B) F16

MEZCLADOR CAMION PAVIMENTOTOLVA

MUESTRA 1090 DIAS

MUESTRA 11180 DIAS

MEZCLA ALMACENADA POR 7 DIAS

(NO SE EXTRAE MEZCLA DURANTE ESTE LAPSO)

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

INFORME N° 1 (TRAYECTORIA A) F15

MEZCLADOR CAMION PAVIMENTO

MUESTRA 1090 DIAS

MUESTRA 11180 DIAS

MUESTRAS 1-5

INFORME N° 1Propósito: Demostrar que una mez-

cla caliente con granulación medianay abierta puede almacenarse en unsilo de almacenamiento con sistemade gas inerte sin perjudicarla de modosignificativo.Silo de gas inerte - CMI Modelo HS-167Ubicación: T.L. James & CompanyNatchez, Mississippi, EE.UU.Planta: Planta dosificadora Simplicityde 2722 kgFecha de la prueba: Marzo de 1971Los datos de este informe se publica-ron en AAPT 1972.por Parr y BrockProcedimiento: La mezcla de asfaltodiseñada por el Departamento deTransporte del Estado de Mississippise fabricó en una planta Simplicity de2722 kg.Las Figuras 15 y 16 ilustran las dos

trayectorias por las cuales viaja estamezcla. La Figura 17 muestra los re-sultados de la mezcla producida en laTrayectoria A (Figura 15). La Figura18 muestra los resultados de la mez-cla producida en la Trayectoria B (Fi-gura 16).

Conclusión:Si se estudian las Figuras 17 y 18 ,

parece que ocurre una reducción sig-nificativa en el grado de penetracióndurante el almacenamiento. Al com-parar muestras tomadas del pavi-mento, es evidente que los resultados finales son idénticos. La reducción en elgrado de pe-netración en la tolva de almacenamiento se produce cuando el oxí-geno presente en los espacios vacíos (inyectado durante el mezclado) reaccio-na con el asfalto. Tan pronto se agota todo este oxígeno, la reacción se inte-rrumpe. Esta reacción ocurre en un grado similar cuando la mezcla se transpor-ta hacia la carretera después de haber sido cargada directamente del mezcla-dor. Además, en ambos casos se introduce un mismo volumen de oxígeno en lamezcla durante el proceso de mezclado.Por lo tanto, las investigaciones concluyen que el almacenamiento de la mezcla

en un silo calentado sin oxígeno no produce deterioro de la mezcla.

Page 14: asfalto oxidado

12

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

F18

1A1B2A2B3A3B4A4B5A5B6A6B7A7B8A8B9A9B1011

149

146

146

149

146

154

152

149

149

77777777777777777790180

5863616459615761596464635857576062596041

60

62

60

59

61

63

57

58

60

150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+

ESTUDIO DE TOLVA DE ALMACENAMIENTO-TABLA II

MUE

STRA

S TO

MAD

AS D

URAN

TE L

A CA

RGA

DE L

A TO

LVA

N° MUESTRA TEMPERATURA °C DIAS DESPUES DE MEZCLADO PENETRACION A 25°C PROMED. DUCTILIDAD A 25°C, cm

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

ESTUDIO DE TOLVA DE ALMACENAMIENTO-TABLA I F17

N° MUESTRA TEMPERATURA °CDIAS DESPUESDE MEZCLADO

PENETRACIONA 25°C PROMED.

DUCTILIDADA 25°C, cm

O*1A1B2A2B3A3B4A4B5A5B1011

149143140154152149152149149152152

––

00000000000

90180

89797481827781795979785739

––

76–

81–

79–

69–

78––

150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+150+

MUE

STRA

S TO

MAD

AS D

URAN

TE L

A CA

RGA

DE L

A TO

LVA INFORME N° 2

Propósito: Demostrar que la reduc-ción en el grado de penetración quese produce cuando la mezcla pasapor una tolva de compensación ocu-rre durante las primeras tres horas yse debe al oxígeno introducido en elmaterial durante el proceso de mez-clado.Silo de sello líquido - ASTEC HB - 20Ubicación: Mago ConstructionCompany, Inc.Tyrone, Kentucky, EE.UU.Planta: Planta H & B de 2268 kgFecha de la prueba: 28 de septiem-bre de 1977.Tipo de mezcla: Superficie de hormi-gón bituminoso con 60% de cal y 40%de arena natural - 5,9% CA 20.Temperatura objetivo de mezclado:140°C 10.

Procedimiento:1. Haga pasar varias cargas a travésde la tolva, usándola como tolva decompensación antes de almacenar lamezcla de prueba.2. Tome muestras de CA de 2 litroscada una del tanque de almacena-miento durante el mezclado.3. Cargue el primer camión en el mez-clador, después envíe un volumen demezcla equivalente a la capacidad deun camión hacia la tolva de almace-namiento; repita este procedimientode carga alternada hasta haber car-gado tres camiones y haber enviado

el volumen equivalente a la capacidad de tres camiones hacia la tolva de alma-cenamiento. Tome muestras del material de los tres camiones cargados en elmezclador: (muestras 1B, 2B y 3B) (muestra 1B tomada de la funda del trans-portador del silo, representando las cargas 1S, 2S y 3S que entran en el silo).

Page 15: asfalto oxidado

13

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

INFORME N° 2 (TRAYECTORIA A) F19

MEZCLADOR CAMION PAVIMENTOTANQUE DE ASFALTO

MUESTRA:0—T149, P65, V1670

MUESTRA:1B—T149, P40, V47622B—T160, P45, V44763B—T154, P40, V4650

T = TemperaturaP = PenetraciónV = Viscosidad a 60°C

MUESTRA:1A (de 1B) —P37, V49913A (de 1B) —P41, V45265A (de 1B) —P39, V4910

PRUEBA EFECTUADA POR CHEVRON ASPHALT CO.

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

INFORME N° 2 (TRAYECTORIA B) F20

TOLVA CAMION PAVIMENTO

PRUEBA EFECTUADA POR CHEVRON ASPHALT CO.

MUESTRA:1B – T149, P40, V47622B – T160, P45, V44763B – T154, P40, V4650

MUESTRA:1A (de 1B) – P37, V49913A (de 2B) – P41, V45265A (de 3B) – P39, V4910MUESTRA:

1BS – T160, P44, V4154

T = TemperaturaP = PenetraciónV = Viscosidad a 60°C

TRANSPORTADOR DE ARRASTRE

TIEMPO DE ACARREO DE 10 A 15 MIN.

3 HORAS EN TOLVA MAS 30 A 60 MINUTOS

4. Agregue al menos 100 toneladasde material adicional a la tolva de al-macenamiento y espere tres horasantes de cargar los camiones con elcontenido de la tolva. Tome muestrasde los primeros tres camiones carga-dos con el contenido de la tolva de al-macenamiento (muestras 1S, 2S y3S). Durante el lapso de espera detres horas, cargue los camiones conel material del mezclador. Cuando loscamiones no están presentes, sepuede agregar mezcla a la tolva de al-macenamiento (las muestras 1S, 2Sy 3S son muestras de salida del silo;la 113S es una muestra de entrada).5. Tome muestras del pavimento querepresenten el material de los camio-nes cargados del mezclador (mues-tras 1A, 3A y 5A) (Figura 19). Des-pués tome muestras del pavimentoque representen el material de losprimeros tres camiones cargados dela tolva de almacenamiento (mues-tras 2A, 4A y 6A) (Figura 20). Lasmuestras del pavimento se toman de-trás de la pavimentadora.

Conclusión:Desafortunadamente, la distancia de

acarreo desde la planta a la carrete-ra es muy corta. Por lo tanto, haymenos tiempo para agotar todo elcombustible presente en los espaciosvacíos antes que la mezcla se enfríe.Sin embargo, la prueba reveló que laoxidación principal se debe al proce-so de mezclado. La prueba tambiénreveló que la reducción en el grado depenetración en el silo se produce cuando se consume el oxígeno insertado enlos espacios vacíos durante el mezclado. Si la mezcla pasa por el silo por treshoras en lugar de ir directamente a la carretera, el grado de penetración sufreuna reducción de 6,8%.Tomando en cuenta la precisión de la prueba, la distancia corta de acarreo y la

ausencia de sello en el silo (usado como tolva de compensación), hay muy pocareducción en el grado de penetración.

Page 16: asfalto oxidado

14

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

INFORME N° 3 F21

ALMACENAMIENTOPOR 164 HORAS

INFORME N° 3Propósito: Demostrar que la mezclapuede almacenarse en un silo con se-llo perfecto de líquido por siete díassin sufrir cambio alguno en sus pro-piedades, salvo aquéllos causadospor la reacción de la mezcla con eloxígeno inyectado en sus espaciosvacíos durante el proceso de mezcla-do (Figura 21).Tipo de silo: Astec HB-20 con sello lí-quidoUbicación: Mago ConstructionCompany, Inc.Tyrone, Kentucky, EE.UU.Planta: Planta H & B de 2268 kgFecha de la prueba: Julio de 1977

Procedimiento:La planta se arrancó y se pasaron varias toneladas de material a través del silo.El silo después se llenó completamente y se dejó sin sellar. Luego de transcurri-das dos horas, se tomaron las muestras siguientes mientras se vaciaba el silo.Muestra Ubicación1A Zona de la compuerta1B Después de 50 toneladas2B Después de 120 toneladas3B Después de 180 toneladas

El silo se volvió a llenar y se tomaron las muestras siguientes:Muestra Tiempo transcurrido y ubicación de almacenamiento2A 24 horas - Primeras 5 toneladas3A 72 horas - Primeras 5 toneladas4A 120 horas - (5 días) primeras 5 toneladas5A 164 horas - (7 días) primeras 5 toneladas5A-1 164 horas - Después de 25 toneladas6A 164 horas - Después de 34 toneladas7A 164 horas - Después de 104 toneladas8A 164 horas - Ultima carga

Page 17: asfalto oxidado

15

������������������������

QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ

������������������������

F22

N°MUESTRA

STORAGETIME - HRS.

LOCATIONIN SILO

PENETRATION, 77°F VISCOSITY @ 275°F CST

O*

1A

1B

2B

3B

2A

3A

4A

5A

6A

7A

8A

9A

2

2

2

2

24

72

120

164

164

164

164

164

TANQUE DE CA

COMPUERTA

50 TONELADAS

120 TONELADAS

180 TONELADAS

COMPUERTA

COMPUERTA

COMPUERTA

COMPUERTA

25 TONELADAS

34 TONELADAS

104 TONELADAS

ULTIMA CARGA

72

43

50

54

54

42

47

44

51

43

50

47

48

47

52

54

55

41

50

48

47

46

49

50

49

66

45

46

50

50

35

46

41

50

46

46

46

48

89

79

74

81

82

77

81

79

59

79

78

57

39

49

48

1 2 3 PROMED. 1 2 3 PROMED.PROMED.DE PROMED.

502

745

613

621

558

761

695

755

619

665

691

932

614

632

636

594

573

511

832

635

642

597

680

609

658

618

567

690

603

597

634

796

665

698

608

672

650

795

616MUE

STRA

S TO

MAD

AS D

E SI

LO C

ON S

ELLO

LIQ

UIDO

ESTUDIO DE TOLVA DE ALMACENAMIENTO-TABLA III

Las muestras se enfriaron con hieloseco y se enviaron a tres laboratoriosdiferentes para ser sometidas a prue-ba. Los laboratorios son:1. Estado de Kentucky, EE.UU.2. Chevron Asphalt Company3. Chicago Testing LaboratoryLos resultados se ilustran en laFigura 22.

Conclusión:La muestra 2A parece ser mala de-

bido a material de mala calidad. Aun-que aquí no se muestra, los materia-les de la muestra eran muy gruesoscon un contenido de asfalto muy bajo.Al comparar la penetración promediode las muestras tomadas después dedos horas con la penetración promedio de las muestras tomadas después de164 horas, estos dos valores eran iguales entre sí para todo fin práctico. Si seconsideran las viscosidades, aparentemente hay un ligero endurecimiento adi-cional debido a la reacción final de la mezcla con el oxígeno que resta luego delas dos horas iniciales de almacenamiento. A partir de esta prueba, la investiga-ción concluye que la mezcla puede almacenarse de modo seguro por un lapso desiete días en un silo con sello líquido sin que sufra deterioro.

Page 18: asfalto oxidado

16

Notas

Page 19: asfalto oxidado
Page 20: asfalto oxidado

PO BOX 72787 • 4101 JEROME AVE. • CHATTANOOGA, TN 37407 E.U.A. • 423-867-4210 • FAX 423-867-4636 • www.astecinc.com© ASTEC 1994 2.5M WMS 1/99 Printed in USA.

una división de Astec Industries, Inc.