Sistema: Arena- emulsión

Uso: Estabilización de base

Sistema: Arena- emulsión

Uso: Estabilización de base

Diseño de mezcla en frioDiseño de mezcla en frio

Ing. Lito DávilaIng. Lito Dávila

Proceso de aplicación de capas estructurales en la vía

Muestras de Materiales

1. Arena de la zona Axxxx (ID # 0690-1A)2. Cemento asfáltico – Refineria Zxxxxx - 40/50 pen (ID # 0690-1B)3. Agua (Wxxxxxx) (ID# 0690-1W)4. Emulsificante (Exxxx)

Muestras de Materiales

1. Arena de la zona Axxxx (ID # 0690-1A)2. Cemento asfáltico – Refineria Zxxxxx - 40/50 pen (ID # 0690-1B)3. Agua (Wxxxxxx) (ID# 0690-1W)4. Emulsificante (Exxxx)

MaterialesMateriales

1. Determinar granulometría y equivalente de arena de muestra. 2. Mezclas de ensayo con la arena seca y la emulsión seleccionada

para determinar si existe compatibilidad y porcentaje de cubrimiento.

3. Determinar el contenido optimo de emulsión asfáltica 4. Determinar el contenido optimo de agua a la compactación de la

mezcla emulsion -arena.

1. Determinar granulometría y equivalente de arena de muestra. 2. Mezclas de ensayo con la arena seca y la emulsión seleccionada

para determinar si existe compatibilidad y porcentaje de cubrimiento.

3. Determinar el contenido optimo de emulsión asfáltica 4. Determinar el contenido optimo de agua a la compactación de la

mezcla emulsion -arena.

Procedimientos de diseño de mezclas arena-emulsion

Procedimientos de diseño de mezclas arena-emulsion

Preparación de la mezcla, compactación y curado de especimenes

5. Secar la arena a 100°C en horno condicionado y posterior enfriado a temperatura ambiente.

6. Mezclar la arena con diferente contenido de agua y adicionar el porcentaje de emulsión. Verificar cubrimiento en la mezcla.

7. Colocar de los filtros de papel en el molde y adicionar la mezcla. Confinar la mezcla en el molde, semejante al proceso en caliente.

8. Compactar los especimenes a temp ambiente usando 75 golpes como esfuerzo de compactación por cada lado.

9. Determinar el contenido optimo de humedad a la compactación basado en la máxima densidad seca de los especimenes.

10. Preparar cuatro especimenes usando al menos 3 diferentes contenidos de emulsión asfáltica y suficiente agua para determinar el inciso no. 5 siguiendo incisos 3 y 4.

Preparación de la mezcla, compactación y curado de especimenes

5. Secar la arena a 100°C en horno condicionado y posterior enfriado a temperatura ambiente.

6. Mezclar la arena con diferente contenido de agua y adicionar el porcentaje de emulsión. Verificar cubrimiento en la mezcla.

7. Colocar de los filtros de papel en el molde y adicionar la mezcla. Confinar la mezcla en el molde, semejante al proceso en caliente.

8. Compactar los especimenes a temp ambiente usando 75 golpes como esfuerzo de compactación por cada lado.

9. Determinar el contenido optimo de humedad a la compactación basado en la máxima densidad seca de los especimenes.

10. Preparar cuatro especimenes usando al menos 3 diferentes contenidos de emulsión asfáltica y suficiente agua para determinar el inciso no. 5 siguiendo incisos 3 y 4.

11. Una vez compactados, los especimenes pueden ser removidos del molde. Alternativamente, los especimenes pueden ser curados en el molde por la noche a 60°C y retirados al segundo día. De cualquier modo, los especimenes deberán ser curados a 60°C por 3 días para remover el agua.

12. Al final de los 3 días, los especimenes se retiran del horno y enfriados a temp ambiente. Se toma el peso y espesor de los especimenes.

13. 2 de los especimenes son ensayados para estabilidad Marshall (SECO) a 25°C y los otros 2 especimenes con cada diferente contenido de ligante se colocan en baño de agua a 25°C por 3-días para inmersión estática.

14. Al final de los 3 días, aquellas muestras que permanecen intactas son ensayados para estabilidad Marshall (HUMEDO).

15. Se determinara el contenido optimo de emulsión asfáltica basada en la máxima estabilidad Marshall y máxima resistencia retenida después de la inmersión.

11. Una vez compactados, los especimenes pueden ser removidos del molde. Alternativamente, los especimenes pueden ser curados en el molde por la noche a 60°C y retirados al segundo día. De cualquier modo, los especimenes deberán ser curados a 60°C por 3 días para remover el agua.

12. Al final de los 3 días, los especimenes se retiran del horno y enfriados a temp ambiente. Se toma el peso y espesor de los especimenes.

13. 2 de los especimenes son ensayados para estabilidad Marshall (SECO) a 25°C y los otros 2 especimenes con cada diferente contenido de ligante se colocan en baño de agua a 25°C por 3-días para inmersión estática.

14. Al final de los 3 días, aquellas muestras que permanecen intactas son ensayados para estabilidad Marshall (HUMEDO).

15. Se determinara el contenido optimo de emulsión asfáltica basada en la máxima estabilidad Marshall y máxima resistencia retenida después de la inmersión.

1. Granulometria0690-1A

Tamiz % Pasante 3/8” ( 9.5 mm) 100.0

No. 4 (4.75 mm) 100.0No. 8 (2.36 mm) 99.9No. 16 (1.16 mm) 99.9No. 30 ( 600 µm) 99.9No. 50 ( 300 µm) 95.9No. 100 ( 150 µm) 31.1

No. 200 ( 75 µm) 2.4

2. Equivalente de arena % 56.1

1. Granulometria0690-1A

Tamiz % Pasante 3/8” ( 9.5 mm) 100.0

No. 4 (4.75 mm) 100.0No. 8 (2.36 mm) 99.9No. 16 (1.16 mm) 99.9No. 30 ( 600 µm) 99.9No. 50 ( 300 µm) 95.9No. 100 ( 150 µm) 31.1

No. 200 ( 75 µm) 2.4

2. Equivalente de arena % 56.1

Granulometría de la arenaGranulometría de la arena

grueso (+ 2.36 mm)

area superficial <1 m²/kg

grueso (+ 2.36 mm)

area superficial <1 m²/kg

arenas (2 mm)

area superficial 1-20 m²/kg

arenas (2 mm)

area superficial 1-20 m²/kg

filler/polvo (75 microns)

area superficial > 20 m²/kg

filler/polvo (75 microns)

area superficial > 20 m²/kg

Area superficial en Granulometria de arenas

Area superficial en Granulometria de arenas

Formulación emulsión CSS-1hL0690-1E

Cemento asfáltico 62.0 % - 40/50 PEN Emulsificante Exxxx 1.3 %HCl, aprox. 0.25 %Agua del sitio, balance al 100 %pH de solución jabonosa 2.0

Formulación emulsión CSS-1hL0690-1E

Cemento asfáltico 62.0 % - 40/50 PEN Emulsificante Exxxx 1.3 %HCl, aprox. 0.25 %Agua del sitio, balance al 100 %pH de solución jabonosa 2.0

FORMULACION DE LA EMULSION ASFALTICA

FORMULACION DE LA EMULSION ASFALTICA

Resultados de la emulsión formulada CSS-1h

Prueba Resultado Especificación1. Asfalto Residual % 63.2 57.0 Min.2. Viscosidad, Saybolt Furol @ 25°C, seg. 34.9 20 - 1003. Prueba de la malla % 0.04 0.1 Máx..4. Calidad de la emulsión OK N/E5. Penetración del Residuo 42 40 - 906. Análisis tamaño de partícula

@ 10% volumen, micrones 20.47@ 25% volumen, micrones 10.84@ 50% volumen, micrones 5.572@ 75% volumen, micrones 3.044@ 90% volumen, micrones 1.691Media, micrones 5.572

Resultados de la emulsión formulada CSS-1h

Prueba Resultado Especificación1. Asfalto Residual % 63.2 57.0 Min.2. Viscosidad, Saybolt Furol @ 25°C, seg. 34.9 20 - 1003. Prueba de la malla % 0.04 0.1 Máx..4. Calidad de la emulsión OK N/E5. Penetración del Residuo 42 40 - 906. Análisis tamaño de partícula

@ 10% volumen, micrones 20.47@ 25% volumen, micrones 10.84@ 50% volumen, micrones 5.572@ 75% volumen, micrones 3.044@ 90% volumen, micrones 1.691Media, micrones 5.572

El resultado de pruebas de mezclas de ensayo en tabla 1. La arena es compatible con la emulsión CSS-1h formulada con Emulsificante Exxxx. trabajabilidad y buen cubrimiento fueron alcanzados con 2 al 5 % de adición de agua.

El resultado de pruebas de mezclas de ensayo en tabla 1. La arena es compatible con la emulsión CSS-1h formulada con Emulsificante Exxxx. trabajabilidad y buen cubrimiento fueron alcanzados con 2 al 5 % de adición de agua.

Resultado de mezclas de ensayoResultado de mezclas de ensayo

Los datos de pruebas de humedad/densidad en tabla 2, como se pueden vistos en la figura 1. El contenido optimo de humedad esta ilustrado como el total de agua, el cual incluye el agua presente en la emulsión. La mezcla arena-emulsión requiere un total del 6.7 % para obtener su máxima densidad.

The moisture/density test data is contained in Table 2. As can be seen in Figure 1., the optimum moisture content is illustrated as the total amount of water, which includes the water present in the emulsion. The sand-asphalt emulsion mixture required 6.7% total moisture content to obtain maximum density.

Los datos de pruebas de humedad/densidad en tabla 2, como se pueden vistos en la figura 1. El contenido optimo de humedad esta ilustrado como el total de agua, el cual incluye el agua presente en la emulsión. La mezcla arena-emulsión requiere un total del 6.7 % para obtener su máxima densidad.

The moisture/density test data is contained in Table 2. As can be seen in Figure 1., the optimum moisture content is illustrated as the total amount of water, which includes the water present in the emulsion. The sand-asphalt emulsion mixture required 6.7% total moisture content to obtain maximum density.

HUMEDAD OPTIMA A LA COMPACTACIONHUMEDAD OPTIMA A LA COMPACTACION

Los valores de estabilidad Marshall para mezclas usando 8%, 10%, y 12% de emulsión en la Tabla 3. Todos los especimenes se compactan con el 6.7 % de contenido de humedad. La figura 2 muestra la estabilidad Marshall y la curva de la emulsión asfáltica de las mezclas arena-emulsión.Como se nota, la máxima estabilidad seca para las mezclas arena-emulsión fue obtenida con el contenido del 12 % de emulsión, pero la estabilidad retenida es solo 72.6 %. Con el contenido del 10 % de emulsión se alcanza muy buena estabilidad seca y mejor estabilidad retenida (figura 3) Basado en esos resultados, el contenido optimo de emulsión asfáltica esa en 10.0 %.

Los valores de estabilidad Marshall para mezclas usando 8%, 10%, y 12% de emulsión en la Tabla 3. Todos los especimenes se compactan con el 6.7 % de contenido de humedad. La figura 2 muestra la estabilidad Marshall y la curva de la emulsión asfáltica de las mezclas arena-emulsión.Como se nota, la máxima estabilidad seca para las mezclas arena-emulsión fue obtenida con el contenido del 12 % de emulsión, pero la estabilidad retenida es solo 72.6 %. Con el contenido del 10 % de emulsión se alcanza muy buena estabilidad seca y mejor estabilidad retenida (figura 3) Basado en esos resultados, el contenido optimo de emulsión asfáltica esa en 10.0 %.

CONTENIDO OPTIMO DE EMULSION COMPACTADO CON EL CONTENIDO OPTIMO DE

HUMEDAD

CONTENIDO OPTIMO DE EMULSION COMPACTADO CON EL CONTENIDO OPTIMO DE

HUMEDAD

1. Las mezclas de ensayo usando arena del sitio Axxxx y la emulsión asfáltica formulada de la empresa Mxxxx con el emulsificante Exxx proveen una buena compatibilidad mostrando buen cubrimiento.

2. El contenido optimo de humedad a la compactación para obtener la densidad máxima seca de la mezcla arena-emulsión es del 6.7% El contenido total de humedad es la cantidad de agua adicionada y el agua en la emulsión.

1. Las mezclas de ensayo usando arena del sitio Axxxx y la emulsión asfáltica formulada de la empresa Mxxxx con el emulsificante Exxx proveen una buena compatibilidad mostrando buen cubrimiento.

2. El contenido optimo de humedad a la compactación para obtener la densidad máxima seca de la mezcla arena-emulsión es del 6.7% El contenido total de humedad es la cantidad de agua adicionada y el agua en la emulsión.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

3. El contenido optimo de emulsión asfáltica es 10.0% para la mezcla arena-emulsión. Con el contenido de emulsiona al 10% la resistencia retenida fue 95.4%.

4. Basado en los resultado, recomendamos el 10% como contenido de emulsión asfáltica, en referencia al peso seco de la arena y compactada con un contenido de de humedad total del 6.7% con los materiales suministrados por la empresa Mxxxx para la mezcla arena-emulsión. Si fuese necesario se podrá adicionar de 1-2% de cemento portland, como ayuda en manejabilidad y fuerza de curado de la mezcla, resistencia al agua y estabilidad del material

3. El contenido optimo de emulsión asfáltica es 10.0% para la mezcla arena-emulsión. Con el contenido de emulsiona al 10% la resistencia retenida fue 95.4%.

4. Basado en los resultado, recomendamos el 10% como contenido de emulsión asfáltica, en referencia al peso seco de la arena y compactada con un contenido de de humedad total del 6.7% con los materiales suministrados por la empresa Mxxxx para la mezcla arena-emulsión. Si fuese necesario se podrá adicionar de 1-2% de cemento portland, como ayuda en manejabilidad y fuerza de curado de la mezcla, resistencia al agua y estabilidad del material

Conclusiones…..contConclusiones…..cont

Tabla 1. Resultados de mezclas de ensayoMateriales: Arena marcada Axxxx Emulsion: CSS-1h made with 1.3% Exxxx

Mix Mix No.No.

*Emulsio*Emulsion n

Added, Added, %%

*Water *Water Added, Added,

%%

Coating EvaluationCoating Evaluation

11 10.010.0 2.02.0 Approx. 90% coated Approx. 90% coated

22 10.010.0 3.03.0 Approx. 95% coatedApprox. 95% coated

33 10.010.0 4.04.0 Approx. 95% coatedApprox. 95% coated

44 10.010.0 5.05.0 Completely coated Completely coated

* Added to the dry weight of sand.

Resultados de las mezclas de ensayoResultados de las mezclas de ensayo

Tabla 2. Hoja de datos de compactaciónMateriales: Arena marcada AxxxxxEmulsión: CSS-1h producida al 1.3% de Exxxx

Tabla 2. Hoja de datos de compactaciónMateriales: Arena marcada AxxxxxEmulsión: CSS-1h producida al 1.3% de Exxxx

Sample IdentificationSample Identification 11 22 33 44

Water Added, %Water Added, % 2.02.0 3.03.0 4.04.0 5.05.0

Emulsion Added, %Emulsion Added, % 10.010.0 10.010.0 10.010.0 10.010.0

Mold diameter, in.Mold diameter, in. 4.04.0 4.04.0 4.04.0 4.04.0

Mold tare wt., gmMold tare wt., gm 1379.31379.3 1373.41373.4 1375.71375.7 1373.81373.8

Wt. of sand, gmWt. of sand, gm 800.0800.0 800.0800.0 800.0800.0 800.0800.0

Wt. of water to add, gmWt. of water to add, gm 16.016.0 24.024.0 32.032.0 40.040.0

Wt. of emulsion to add, gmWt. of emulsion to add, gm 80.080.0 80.080.0 80.080.0 80.080.0

Wt. of mold and specimen, gmWt. of mold and specimen, gm 2246.62246.6 2251.82251.8 2256.82256.8 2259.92259.9

Specimen thickness, in.Specimen thickness, in. 2.4292.429 2.4252.425 2.4252.425 2.4282.428

Specimen volume, cuft.Specimen volume, cuft. 0.01770.0177 0.01760.0176 0.01760.0176 0.01770.0177

Wet density, pcfWet density, pcf 108.1108.1 109.7109.7 110.1110.1 110.5110.5

Dry density, pcfDry density, pcf 102.7102.7 103.2103.2 102.6102.6 102.2102.2

Residual AC, %Residual AC, % 63.263.2 63.263.2 63.263.2 63.263.2

Moisture content from emulsion, %Moisture content from emulsion, % 36.836.8 36.836.8 36.836.8 36.836.8

Total moisture content, %Total moisture content, % 5.685.68 6.686.68 7.687.68 8.688.68

Tabla 3. Hoja de datos Estabilidad Marshall Materiales: Sand marked Arena de la zona NautaEmulsión: CSS-1h producida al 1.3% Exxxxx

Estabilidad Marshall seca:

Tabla 3. Hoja de datos Estabilidad Marshall Materiales: Sand marked Arena de la zona NautaEmulsión: CSS-1h producida al 1.3% Exxxxx

Estabilidad Marshall seca:

Sample IdentificationSample Identification 88 1111 1212 1313 1616 1717

Emulsion Added, %Emulsion Added, % 8.08.0 8.08.0 10.010.0 10.010.0 12.012.0 12.012.0

Water Added, %Water Added, % 3.83.8 3.83.8 3.03.0 3.03.0 2.32.3 2.32.3

Total Moisture, %Total Moisture, % 6.76.7 6.76.7 6.76.7 6.76.7 6.76.7 6.76.7

Sand wt., gmSand wt., gm 800.0800.0 800.0800.0 800.0800.0 800.0800.0 800.0800.0 800.0800.0

Specimen ht., in.Specimen ht., in. 2.6822.682 2.1272.127 2.4502.450 2.4262.426 2.4382.438 2.4552.455

Specimen wt., gmSpecimen wt., gm 897.5897.5 717.1717.1 827.1827.1 823.0823.0 834.5834.5 836.4836.4

Dial reading Dial reading 222222 181181 208208 222222 253253 247247

Load, lbs.Load, lbs. 29462946 24072407 27622762 29462946 33533353 32743274

Correction FactorCorrection Factor 0.890.89 1.321.32 1.041.04 1.041.04 1.041.04 1.041.04

DRY Stability, lbs.DRY Stability, lbs. 26222622 31773177 28722872 30643064 34873487 34053405

Avg. DRY Stability, lbs.Avg. DRY Stability, lbs. 29002900 29682968 34463446

Estabilidad después de periodo de saturación

Estabilidad Marshall en humedo

Estabilidad después de periodo de saturación

Estabilidad Marshall en humedo

Sample IdentificationSample Identification 99 1010 1414 1515 1818 1919

Emulsion Added, %Emulsion Added, % 8.08.0 8.08.0 10.010.0 10.010.0 12.012.0 12.012.0

Water Added, %Water Added, % 3.83.8 3.83.8 3.03.0 3.03.0 2.32.3 2.32.3

Total Moisture, %Total Moisture, % 6.76.7 6.76.7 6.76.7 6.76.7 6.76.7 6.76.7

Aggregate wt., gmAggregate wt., gm 800.0800.0 800.0800.0 800.0800.0 800.0800.0 800.0800.0 800.0800.0

Specimen ht., in.Specimen ht., in. 2.4232.423 2.4302.430 2.4372.437 2.4342.434 2.5482.548 2.5282.528

Specimen wt., gmSpecimen wt., gm 813.9813.9 815.3815.3 825.9825.9 823.5823.5 840.6840.6 840.0840.0

Dial reading Dial reading 168168 160160 209209 201201 182182 202202

Load, lbs.Load, lbs. 22362236 21312131 27752775 26702670 24202420 26832683

Correction FactorCorrection Factor 1.041.04 1.041.04 1.041.04 1.041.04 0.960.96 1.001.00

WET Stability, lbs.WET Stability, lbs. 23252325 22162216 28862886 27772777 23232323 26832683

Avg. WET Stability, lbs.Avg. WET Stability, lbs. 22712271 28322832 25032503

% Retained Strength% Retained Strength 78.378.3 95.495.4 72.672.6

98

106

4 10

99

100

101

102

103

104

105

5 6 7 8 9Contenido total de humedad %

De

nsi

da

d s

eca

/ ft

³ Densidad seca vs. contenido de humedad

% Retained Strength vs. Emulsion Content

50

60

70

80

90

100

6 7 8 9 10 11 12 13 14

Emulsion Content, %

Reta

ined

Stre

ngth

, %

Marshall Stability vs. Emulsion Content

1000150020002500300035004000

6 7 8 9 10 11 12 13 14

Emulsion Content, %

Mar

shal

l Sta

bilit

y,

lbs Dry Stability

Wet Stability

Riego de emulsión de fijación vegetal (spray mulch)

Riego de emulsión de fijación vegetal (spray mulch)

Riego de emulsión de fijación asfáltica vegetal

(mulching tie down)

Riego de emulsión de fijación asfáltica vegetal

(mulching tie down)

Riego de emulsión asfáltica en sellado de grietas CRS-2 o CRS-2p

Riego de emulsión asfáltica en sellado de grietas CRS-2 o CRS-2p

Gracias por su atención

Lito M. Dávila T.Especialista en Pavimentos

Y Emulsiones Asfálticas

e.mails:

litomdt@yahoo.com litomdt@hotmail.com

tecnologiasviales@yahoo.com

Teléfonos: (511) 274 3155 / 278 0244

Móviles : (511) 9768 0966 / 9651 2949

RPM : 93 99 02