Ensayos de Asfaltos

7/27/2019 Ensayos de Asfaltos

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La composición química y física del asfalto;más que un trabajo experimental es unarecopilación teórica acerca del tema. Siendoeste tema extremadamente amplio, por lacomplejidad y la variedad en la composición

algunos aspectos generales acerca del temaantes de darle inicio. Es por esto, que setocarán temas como petróleo crudo y betúnasfáltico antes de iniciar el estudio del asfaltoo que se haga una breve historia sobre el usodel asfalto en la historia del hombre; de lamisma forma se dedica uno de los apéndicesa dar una breve, pero útil para nuestroestudio, explicación sobre los hidrocarburos.



1.- PENETRACION:

La consistencia del asfaltopuede medirse con unmétodo antiguo y empírico,como es el ensa-yo depenetración, en el cual se

cementos asfálticos en gradosnormali-zados. En la figura3.52 puede verse el ensayo depenetración normal. Consisteen calentar un reci-piente con

cemento asfáltico hasta latemperatura de referencia,25ºC (77ºF), en un baño deagua a temperaturacontrolada.



La finalidad del ensayo de viscosidad esdeterminar el estado de fluidez de losasfaltos a las temperaturas que seemplean durante su aplicación. La

viscosidad se mide en el ensayo de viscosidad Saybolt-Furol o en el ensayode viscosidad cinemática. La viscosidadde un cemento asfáltico a las

(normalmente 135 'C) se mide con viscosímetros capilares de flujo inversoo viscosímetros Saybolt; la viscosidadabsoluta, a las temperaturas altas enservicio (60 'C), generalmente se midecon viscosímetros capilares de vidrio al

vacío.



El ensayo más usado para medirel punto de inflamación del

cemento asfáltico es el de "vasoabierto Cleveland" (COC), queconsiste en llenar un vaso debronce con un determinado

volumen de asfalto, y calentarlocon un aumento de temperatura

normalizado. Se pasa unapeque-ña llama sobre lasuperficie del asfalto a intervalosde tiempo estipulados. El puntode inflamación es la temperaturaa la cual se han desprendidosuficientes volátiles como paraprovocar una infla-macióninstantánea.



Este no es en realidad un ensayo, sino unprocedimiento destinado a someter a unamuestra de asfalto a condiciones deendurecimiento aproximadas a aquellas queocurren durante las operacio-nes normales deuna planta de mezclado en caliente. Para medirla resistencia al endurecimiento del materialbajo estas condiciones, se hacen al asfaltoensayos de penetración o de viscosidad antes y

.

Se coloca una muestra de 50 ml de cementoasfáltico en un recipiente cilíndrico de fondopla-no de 140 mm (5,5 pulgadas) de diámetrointerno y 10 mm (3/8 pulgada) de profundidad.El es-pesor de la capa de asfalto es de 3 mm(1/8 pulgada) aproximadamente. El recipienteconteniendo a la muestra se coloca en un platoque gira alrededor de 5 a 6 revoluciones porminuto durante 5 horas dentro de un horno

ventilado mantenido a 163ºC ( 325ºF). Luego se vuelca el cemen-to asfáltico en un recipientenormalizado para hacerle el ensayo de

viscosidad o de penetración.



Este ensayo es una variante del anterior,desarrollado por agencias del oeste de losEstados Unidos. El propósito es el mismo pero

cambian los equipos y procedimientos deensayo.La figura 3.55 muestra el horno usado para elensayo de película delgada rodante y tambiénel frasco de diseño especial para contener lamuestra. Se vuelca en el frasco unadeterminada cantidad de cemento asfáltico yse lo coloca en un soporte que rota con cierta

velocidad alrededor de un eje horizontal, conel horno mantenido a una temperaturaconstante de 163ºC (325ºF). Al rotar el frasco,el cemento asfáltico es expuestoconstantemente en películas nuevas. En cadarotación, el orificio del frasco de la muestrapasa por un chorro de aire caliente que barrelos vapores acumula-dos en el recipiente.En este horno, se puede acomodar un mayornúmero de muestras que en el horno delensayo de película delgada. El tiemporequerido para alcanzar determinadascondiciones de endurecimiento en la muestraes también menor para este ensayo.



Algunos ingenieros consideran que laductilidad es una característicaimportante de los cemen-tos asfálticos.Sin embargo, generalmente se consideramás significativa la presencia oausencia de la misma, que su gradoreal. Algunos cementos asfálticos quetienen un grado muy alto de ductili-dadson también más susceptibles a la

. ,

de la consistencia puede ser mayordebido al cambio de temperatura.

La ductilidad de un cemento asfáltico se midecon un ensayo tipo "extensión" para el que semoldea una probeta de cemento asfáltico en

condiciones y medidas normalizadas. Se lalleva a la temperatura de ensayo de la norma,generalmente 25ºC (77ºF) y se separa una partede la probeta de la otra a cierta velocidad,normalmente 5 cm por minuto, hasta que serompa el hilo de asfalto que une ambosextremos de la muestra. La ductilidad delasfalto es la distancia (en cen-tímetros) a lacual se rompe dicho hilo.



El ensayo de solubilidad es una medidade la pureza del cemento asfáltico. Laparte del mismo soluble en bisulfuro decarbono representa los constituyentesactivos de cementación. Solo la ma-teriainerte, como sales, carbón libre, ocontaminantes inorgánicos, no sonsolubles.En este ensayo se usa generalmentetricloroetileno, que es menos peligrosoque e su uro e car ono y o rossolventes. La mayoría de los cementosasfálticos son igualmente solubles encual-quiera de ellos.El proceso para determinar lasolubilidad es muy simple. Se disuelvenaproximadamente 2 grs. de asfalto en100 ml de solvente y se filtra la solucióna través de una plancha de asbestocolocada en un crisol de porcelana(Gooch). Se pesa el material retenido porel filtro y se lo expresa como porcentajede la muestra original, obteniéndose elporcentaje soluble en bisulfuro decarbono.



El asfalto se presta particularmente bien para laconstrucción por varias razones:-Proporciona una buena unión y cohesión entre agregados,incrementando por ello la resistencia con la adición deespesores relativamente pequeños.-Capaz de resistir la acción mecánica de disgregación

.-Impermeabiliza la estructura del pavimento, haciéndolopoco sensible a la humedad y eficaz contra la penetracióndel agua proveniente de las precipitaciones.-Proporciona una estructura de pavimento concaracterísticas flexibles.En la mayoría de los casos, al asfalto utilizado parapavimentar las calles, es el residuo de las refinerías despuésde haber destilado del petróleo crudo una gran cantidad deotros productos.



Antes que el intercambio de crudo, en el mercado,fuera algo corriente; las refinerías rara vezcambiaban sus fuentes de abastecimiento de crudo.Esto llevo a que las fuentes de asfalto tuvieran,también, propiedades consistentes. Al integrarse elcambio del abastecimiento de crudo de lasrefinerías se crearon más variaciones en laspropiedades del asfalto, tanto físicas como químicas.De estas variaciones, salió la necesidad de poderseevaluar el comportamiento del asfalto ante

condiciones particulares y predecir su rendimientoen términos de conocidas formas de esfuerzo. Aúnasí, algunas propiedades físicas y químicas siguensiendo constantes en todos de asfaltos.



Es de mucha utilidad un amplio

conocimiento de la constitución ycomposición química de los asfaltos, para elcontrol de sus propiedades físicas y asíobtener un me or funcionamiento en lapavimentación. Al igual que el petróleocrudo, el asfalto, es una mezcla denumerosos hidrocarburos paranínficos,aromáticos y compuestos heterocíclicos quecontienen azufre, nitrógeno y oxígeno; casien su totalidad solubles en sulfuro decarbono.



El asfalto es un material aglomerante, resistente, muyadhesivo, altamente impermeable y duradero; capazde resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajoacción de calor o cargas permanentes. Componentenatural de la mayor parte de los petróleos, en los queexiste en disolución ue se obtiene como residuode la destilación al vacío del crudo pesado. Es unasustancia plástica que da flexibilidad controlable alas mezclas de áridos con las que se le combinausualmente. Su Color varía entre el café oscuro y elnegro; de consistencia sólida, semisólida o líquida,dependiendo de la temperatura a la que se expongao por la acción de disolventes de volatilidad Variableo por emulsificación.



Asfaltos oxidados o soplados : Estos son asfaltos

sometidos a un proceso de des hidrogenacióny luego a un proceso de polimeración. Aelevada temperatura se le hace pasar unacorriente de aire con el objetivo de mejorar

aplicaciones más especializadas.El

proceso de oxidación produce en los asfaltoslas siguientes modificaciones físicas:

-Aumento del peso específico.- Aumento de la viscosidad.- Disminución de la susceptibilidad térmica.



Asfaltos con una penetración atemperatura ambiente menor que 10.

Además de sus propiedades,

posee características de flexibilidad,durabilidad y alta resistencia a la

acción de la mayoría de los ácidos,sales y alcoholes.



También denominados asfaltos rebajados o

cutbacks, son materiales asfálticos deconsistencia blanda o fluida por lo que sesalen del campo en el que normalmente seaplica el ensayo de penetración, cuyo límite

.fase asfáltica y un fluidificante volátil, quepuede ser bencina, queroseno o aceite. Losfluidificantes se evaporan (proceso decurado), quedando el residuo asfáltico el cualenvuelve y cohesiona las partículas delagregado.



1. Para rellenos de juntas: tiras prefabricadas de asfalto mezcladocon sustancias minerales muy finas, materiales fibrosos, corcho,

etc., de dimensiones adecuadas para la construcción de juntas.2 .Paneles: compuestos generalmente de una parte central de asfalto,minerales y fibras, cubierta por ambos lados con una capa de fieltroimpregnado de asfalto y revestido en el exterior con asfalto aplicadoen caliente. Con anchuras de 90cm a 1.20m, con un espesor de 9cm a25mm y de la longitud que se desee.

3 . Tablones: mezclas pre moldeadas de asfalto, fibras y foyermineral, reforzadas a veces con malla de acero o fibra de vidrio. Conlongitudes de 90cm a 2.40m y anchuras de 15 a 30cm. Puedencontener arena silícea lo que los hace parecer ligas.4 . Bloques: hormigón asfáltico moldeado a alta presión. El tipo deáridos empleados, la cantidad, tipo de asfalto, el tamaño y elespesor de los bloques pueden variarse según las necesidades deempleo.



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