CEMENTOS ASFALTICOS

CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS POR GRADO DE PENETRACIÓN

•El asfalto obtenido de la refinación del petróleo se denomina pitch asfáltico y se clasifica en Chile según su penetración.

•Los cementos asfálticos se obtienen por combinaciones de asfaltos refinados de consistencia apropiada para trabajos de pavimentación.

•Los cementos asfálticos se pueden clasificar según su dureza, designados por las letras CA seguido por el grado de penetración, tales como:

– CA 40‑50– CA 60‑80– CA 80‑100– CA 120‑150– CA 200 –300

En Chile, a mediado plazo se pretende clasificar el Cemento Asfáltico por Métodos de Ensaye de Viscosidad. 

CRITERIOS DE USO DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS

Para definir el uso que debe darse a las distintas penetraciones se deben considerar algunos de los siguientes criterios :

a.Mientras más baja sea la penetración, más estabilidad aporta el asfalto en una mezcla asfáltica.

b.Para climas fríos deben usarse penetraciones más altas (85 100, 120‑150) que para climas cálidos (60‑70, 85‑100), en Climas templados penetraciones intermedias (85‑100).

  c.Deberá seleccionarse la penetración del asfalto de acuerdo al tipo de tránsito siendo las penetraciones más bajas para los tránsitos más pesados.

ESPECIFICACIONES A LOSCEMENTOS ASFALTICOS

Espcificaciones exigidas por la Dirección de Vialidad, en las que se incluyen los siguientes ensayos:

* Punto de Fragilidad de Fraass

* Penetración

* Ductilidad

* Punto de inflamación

* Solubilidad

* Ensaye de la Mancha

* Punto de Ablandamiento

* Viscosidad Absoluta

* Viscosidad Cinemática

* Película Delgada rotatoria

PENETRACION

Mide la dureza o consistencia del cemento asfáltico

Mediante la penetración de una aguja normalizada con un peso total de 100 gramos durante 5 segundos.

El ensaye se realiza a una muestra que ha permanecido en un baño de agua a 25°C.

La unidad de penetración es 0.1 mm .

DUCTILIDADMide la resistencia a la ruptura por medio del alargamiento.

La ductilidad se mide en un aparato llamado ductilímetro donde una probeta de asfalto moldeada es elongada en un baño de agua a 25°C y a una velocidad de 5 cm/min.

La elongación en cm a la cual la muestra se corta se define como la ductilidad del asfalto.

PUNTO DE INFLAMACION

Indica la temperatura a la cual puede calentarse el Cemento Asfáltico, sin peligro de inflamarse en presencia de una llama.

Se efectúa en un equipo normalizado llamado COPA CLEVELAND.

SOLUBILIDADEste ensaye nos da una idea del grado de pureza de los cementos asfálticos.

La mayoría de estos productos son totalmente solubles en tetracloruro de

carbono, tricloroetileno y otros solventes adecuados. Debido a que estos solventes son menos peligrosos se usan estos en lugar del disulfuro de carbono.

La materia inerte, sales, carbón libre u otros contaminantes inorgánicos son insolubles.

La porción de cemento asfáltico que es soluble representa los contituyentes cementantes.

ENSAYE DE PELICULA DELGADA ROTATORIA

- Conocer el cambio que se produce en las propiedades del cemento asfáltico durante el proceso de mezclado en la obra.

OBJETIVO

- Simula el envejecimiento producido en planta desde que se mezcla el asfalto con los agregados hasta el momento de su colocación.

PROCEDIMIENTO

- 35 grs de cemento asfáltico se colocan en un vaso de vidrio normalizado.

- Estos vasos se colocan dentro de un horno en una plataforma que gira en forma vertical y además se le incorpora un flujo de aire de 4000 ml/min. El ensaye se realiza a 163°C durante 75 min.

ENSAYE DE LA MANCHAPermite determinar la razón en que se encuentran los constituyentes del

asfalto :

ASFALTENOS/MALTENOS .

Consiste en disolver una muestra de material asfáltico en una mezcla de heptano/xilol en distintas proporciones, dejando caer una gota de cada solución en un papel filtro.

Si se forma una mancha café con un núcleo, se informa como positivo; si es homogénea se informa como negativo.

A medida que aumenta el porcentaje de xilol, el núcleo desaparece.

PUNTO DE ABLANDAMIENTO

TERMÓMETRO RANGO -2°C A 80°C

TERMÓMETRO RANGO 30°C A 200°C

ANILLO, Di = 19.1 mm

BOLA, D = 9.5 mm M = 3.5 0.05grs

• LA MUESTRA SE DEBE ENFRIAR MÍNIMO 30 MIN.• BAÑO DE AGUA DURANTE 15 min• AUMENTO DE TEMPERATURA DE 5 °C/min• SI LA DIFERENCIA ENTRE DOS ENSAYES ES DE 1°C,

ESTE SE DEBE REPETIR.• PARA MATERIALES CON UN PUNTO DE

ABLANDAMIENTO SOBRE 80°C, ESTE SE REALIZA EN GLICERINA A UNA TEMPERATURA INICIAL DE 32°C.

VISCOSIDAD

Es la expresión de la resistencia que ofrece un fluido al movimiento relativo de sus partículas, medida en unidades fundamentales de masa, longitud y tiempo.

VISCOSIDAD ABSOLUTA

Se miden mediante viscosímetros capilares de vacío a 60°C, aplicable para materiales que tengan viscosidad entre 0.036 5.800.000 poise.

VISCOSIDAD CINEMATICA

La determinación del ensayo se hace para cementos asfálticos a 135°C en el rango de 30 a 6000 cst

VISCOSIDAD ABSOLUTA

UNIDADES, Visc. Abs. = masa / longitud x tiempo

Sistema cgs, Poise = gr/cm x seg.

Sistema SI, Pa x seg = N x seg. / m2

Tipos de Viscosímetros Tipo Capilar de Vacio (borosilicato recocido)

1 ‑ Viscosímetro de vacío Cannon Manning.

2 ‑ Viscosímetro de vacío del Instituto del asfalto3 ‑ Viscosímetro capilar de vacío Koppers Modificado.

2

El usado por el LNV es el Viscosímetro del Instituto del Asfalto:

- Rango 42‑200.000 poises

Los tamaños 50‑200 son los más adecuados para medir viscosidad a 60°C de los cementos asfálticos.

EL vacío necesario para medir la viscosidad absoluta a 60°C según la norma AASHTO T‑202 es de 300 mm de Hg.

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

UNIDADES, Visc. Cin. = longitud2 / tiempo

Sistema cgs, stoke (st) = cm2 / seg.

1 st = 102 Cst

Viscosimetros Tipo Capilar De Flujo Reverso

1.‑ Cannon ‑Fenske

2.‑ Zeitfuchs Cross‑arm3.‑ Lantz‑zeitfuchs

4.‑ Bsu

Conversión

V abs. = densidad x V cin. 2

ESPECIFICACIONES PARACEMENTOS ASFÁLTICOS

POR PENETRACIÓN

CA 40-50 CA 60-80 CA 80-100 CA 120-150 CA 200-300ENSAYO Min Max Min Max Min Max Min Max Min MaxPenetración, 25°C, 100grs, 5 seg 40 50 60 80 80 100 120 150 200 300 8.302.3Punto de Inflamación, °C 232 232 232 218 177 8.302.9Ductilidad, 25°C, 5cm/min, cm 100 100 100 100 8.302.8Punto de Ablandamiento, °C 8.302.16Solubilidad, % 99 99 99 99 99 8.302.11Ensaye de la mancha Hept-xilol 8.302.7Viscosidad Abs. (60°C) 8.302.15Ensaye de Película Delgada Rotatoria 8.302.33Pérdida por Calentamiento, %Ductilidad del residuo, 25°C, 5cm/min100 100 100 100 100 8.302.8Viscosidad Abs. Residuo (60°C) 8.302.15Indice de Pfeiffer -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 8.302.18Indice de Durabilidad 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5

TIPO DE CEMENTONormas

GRADO DE CEMENTO ASFÁLTICO

NEGATIVA NEGATIVA NEGATIVA NEGATIVA NEGATIVA

Ensaye Especificación Método

Viscosidad Absoluta a 60°C 300 mm Hg, poises Mayor o igual a 2400 8.302.15

Ductilidad 25°C 5 cm/min, cm Mín. 100 8.302.8

Ensayo de la Mancha (% Xilol) Máx. 30% 8.302.7

Punto de Inflamación, °C Mín. 232 8.302.9

Punto de Ablandamiento, °C Informar 8.302.16

Índice de Penetración -1.5a+1.0 8.302.18

Película Delgada Rotatoria:

- Pérdida por Calentamiento Máx. 0.8 8.302.33

- Viscosidad absoluta a 60°C, 300 mm Hg, poises Informar 8.302.15

- Ductilidad 25°C, 5 cm/min, cm Mín. 100 8.302.8

- Índice de Durabilidad Máx. 3.5

ESPECIFICACIONES PARACEMENTOS ASFÁLTICOS

POR VISCOSIDAD

ESPECIFICACIONES CA24

ESPECIFICACIONES PARACEMENTOS ASFÁLTICOS

POR VISCOSIDAD

Ensaye Especificación Método

Viscosidad absoluta a 60°C, 300 mm Hg, poises Mayor o igual a 1400 y menor a 2400

8.302.15

Ductilidad 25°C 5 cm/min, cm Mín. 100 8.302.8

Ensayo de la Mancha (% Xilol) Máx. 30% 8.302.7

Punto de Inflamación, °C Mín. 232 8.302.9

Punto de Ablandamiento, °C Informar 8.302.16

Índice de Penetración -1.5a+1.0 8.302.18

Película Delgada Rotatoria:

- Pérdida por Calentamiento Máx. 0.8 8.302.33

- Viscosidad absoluta a 60°C, 300 mm Hg, poises Informar 8.302.15

- Ductilidad 25°C, 5 cm/min, cm Mín. 100 8.302.8

índice de Durabilidad Máx. 3.5

ESPECIFICACIONES CA14

Los Cementos Asfálticos más utilizados en Chile

CA 40‑50

Utilizados en rellenos de juntas y grietas (En mastic para sellado de juntas de pavimento de hormigón)

 

CA 60-80 y CA 80-100

Utilizados en mezcla en planta en caliente para la construcción de bases, binder, y carpetas de rodado. (Como concreto asfáltico)

 

CA 120‑150

Utilizados en Tratamientos Superficiales.

Restricciones de Empleo

En los tratamientos superficiales existen restricciones en cuanto al empleo de los cementos asfálticos :

a. No deben ser calentados sobre 170°C siendo la temperatura ideal la obtenida por la relación temperatura viscosidad.

b. No se deben aplicar con tiempo amenazante de lluvia temperatura ambiente inferior a 10°C y en superficies húmedas.

c. Debe evitarse el recalentamiento del producto y calentamientos locales .