VISCOSIDAD La finalidad del ensayo de viscosidad es determinar el estado de fluidez de los asfaltos a las 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. ASTM D445
La viscosidad cinemática del betún asfáltico se mide normalmente con viscosímetros de tubo capilar de cristal como el descrito en el método. 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 para que fluya 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. 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).
ENSAYO DE VISCOSIDAD
El sistema de gradación por viscosidad se basó en los ensayos de viscosidad del ligante. La viscosidad es una medida fundamental del flujo, que proporciona información acerca del comportamiento viscoso a mayores temperaturas. Las temperaturas de ensayo son de 60ºC y 135ºC. Sin embargo, este ensayo no es adecuado para controlar el comportamiento mecánico del ligante no newtonianos (y visco elásticos), requiriendo de ensayos adicionales al de la viscosidad. Las especificaciones generalmente se refieren a la viscosidad del asfalto a dos temperaturas diferentes, 60ºC (viscosidad absoluta) y 135ºC (viscosidad cinemática). La primera es para clasificar el cemento asfalto y representa la viscosidad del cemento asfáltico a la temperatura más alta de servicio; la segunda corresponde aproximadamente a la viscosidad del asfalto durante el mezclado y colocación. La viscosidad absoluta mide el tiempo que requiere el asfalto para fluir a través de un tubo capilar calibrado a 60°C, como el asfalto a esa temperatura es muy rígido, se requiere someter al vacío a la muestra para que el asfalto se mueva a través del tubo en un tiempo razonable. ASTM D 88
La viscosidad cinemática se ensaya a 135°C y m ide el tiempo requerido para que un volumen fijo de líquido fluya, por capilaridad, a través de un viscosímetro, a esa temperatura solo se requiere de la gravedad para que el asfalto fluya
ENSAYO DE PUNTO DE INFLAMACIÓN: El punto de inflamación representa la temperatura a la cual un asfalto puede calentarse con seguridad, sin que éste se inflame en presencia de una llama. Esta temperatura es menor que la temperatura de combustión o punto de combustión. El ensayo se realiza en el "vaso abierto Cleaveland " consiste en llenar un vaso de bronce con asfalto, y se calienta a una velocidad gradual de temperatura. Cada cierto tiempo se pasa una llama sobre la superficie hasta que se produzca una inflamación o fIash debido a la evaporación de solventes. Esta temperatura representará el punto de inflamación. Los aparatos, procedimiento y finalidad de este ensayo son los indicados para los betunes asfálticos. ASTM D 92
• Los asfalto cuando son sometidos a temperaturas suficientemente elevadas, desprenden vapores que se inflaman en presencia de una chispa o llama. • Las temperaturas de operación de asfaltos durante el mezclado en planta son menores que las temperaturas de inflamación. Para tener la certeza de que esto sea así se debe determinar el punto de inflamación. • Este punto de inflamación indica la temperatura a la cual un asfalto puede ser calentado con seguridad, sin que se produzca una inflamación instantánea en presencia de llama. • Se coloca la muestra en el vaso de Cleveland, y se calienta gradualmente, aplicando a intervalos determinados una pequeña llama sobre la superficie de la muestra. • La temperatura más baja a la cual los vapores producidos por el c alentamiento se inflaman, es tomada como punto de inflamación.24
ENSAYO EN HORNO DE PELÍCULA DELGADA: Este ensaye simula el envejecimiento del asfalto, en condiciones normales en una planta de mezcla en caliente. El grado de envejecimiento se mide con los ensayos de penetración, viscosidad, etc. El ensayo consiste en colocar 50 ml de cemento asfáltico en un platillo quedando la muestra con 3 mm. de espesor, que se coloca en un horno a 163°C, sobre un plato que gira a 5-6 rev/min durante 5 horas y a una temperatura constante de 163°C. concluido el plazo. se extrae la muestra para efectuarle los ensayos de viscosidad, penetración, perdida de peso, etc. La diferencia en peso está acotada por normas. ASTM D 1754
• Se emplea para prever el endurecimiento que puede esperarse que se pr oduzca en un betún asfáltico durante las operaciones de mezclado en 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 estufa como porcentaje de la penetración antes del tratamiento. • Las especificaciones prescriben valores mínimos para el porcentaje de penetración de retenido, que varían para los diferentes tipos de betunes. • Este ensayo se realiza colocando una muestra de 50g de betún asfáltico en un recipiente cilíndrico normalizado, obteniéndose de esta manera una probeta de asfalto un espesor aproximado a 3 mm. • El recipiente con la probeta se coloca en un soporte giratorio en un horno bien ventilado y se mantiene a una temperatura de 165C durante 5 horas. Después se vierte el betún en un recipiente normal de los empleados en el ensayo de penetración.
ENSAYO DE DUCTILIDAD: El procedimiento consiste en formar una probeta de cemento asfáltico con dimensiones determinadas y sostenerlas a un proceso de elongación. Este proceso se efectúa a una temperatura normalizada de 25°C y a una velocidad de 5 cm/min.El ensaye de ductilidad nos da la distancia a la cual se rompe la muestra y se mide en cm. Normalmente se determina en los asfaltos líquidos de curado lento la ductilidad del asfalto residual de penetración 100. ASTM D 113
• La ductilidad se expresa como la distancia a la cual una probeta de asfalto pueda ser estirada antes de que el hilo formado rompa bajo las condiciones especificadas del ensayo. • Se realiza a 25C y a una velocidad de estiramiento de 5cm/min. • Una cierta ductilidad es necesaria en los asfaltos debido a que las superficies asfálticas • son sometidas a cambios de temperaturas las cuales producen expansión y contracción. • En los asfaltos blandos (de baja consistencia), no se alcanza a sobrepasar la fuerza de cohesión y el resultado es una alta ductilidad, por el contrario, en los asfaltos duros la tensión aplicada se hace rápidamente mayor que la cohesión, produciéndose el corte y el resultado es una baja ductilidad. • En la actualidad se ha comprobado que existen grandes discrepancias entre el valor de la ductilidad tal cual se determina en el ensayo y el comportamiento del asfalto en el pavimento.
ENSAYO DE SOLUBILIDAD: Este ensayo permite conocer el grado de pureza de los cementos asfálticos y para ello se utiliza actualmente como solvente el triocloro-etileno, que es menos tóxico que otros solventes empleados anteriormente, separando así la materia inerte como sales, carbón libre o contaminantes inorgánicos que no solubles. El procedimiento consiste en disolver 2 gr. de asfalto en 100 ml de solvente, para luego filtrar dicha solución. Por diferencia de pesada, del filtro antes y después de filtrar, se determina la cantidad de impurezas retenidas y se calcula el grado de pureza. Los aparatos, procedimiento y finalidad del ensayo de solubilidad para asfaltos líquidos de tipo SC son los mismos descritos para los betunes asfálticos. ASTM D 2042
• Se determina la pureza del betún asfáltico • La porción de betún asfáltico soluble en sulfuro de carbono esta constituida por los elementos aglomerantes activos. • La mayor parte de los betunes asfálticos se disuelven en igual proporción en sulfuro de carbono y 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 betún asfáltico en un disolvente separando la materia insoluble.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS EN ASFALTOS LÍQUIDOS DE CURADO LENTO (SC)
Son materiales derivados del petróleo en estado líquido que tienen un tiempo de fraguado largo. Se utilizan cuando se necesita que el asfalto conserve sus propiedades, desde que se produce hasta que se cumple su periodo de fraguado. Es posible o btenerlos directamente combinando cementos asfalticos con aceites fluidificantes de alto punto de ebullición (mayor a 527 °F). Los asfaltos diluidos deben presentar un aspecto homogéneo y estar exentos de agua, de modo que no formen espuma cuando se los caliente a la temperatura de empleo.
El material por suministrar será un asfalto líquido de curado medio o rápido, cuyo tipo y característica dependerán del trabajo en el cual vaya a ser aplicado. Deberá cumplir con los requisitos de calidad:
O usar de referencia normas de otros países, ya que no hay norma peruana en la actualidad respecto a este tipo de asfalto, por ejemplo:
NORMA ECUATORIANA
Temperaturas de empleo recomendadas para el uso de asf altos diluidos:
Debe considerarse los requerimientos: a. Vehículos de transporte. El transporte del cemento asfáltico desde la planta de producción a la planta mezcladora, deberá efectuarse en caliente y a granel, en carros termotanques con adecuados sistemas de calefacción y termómetros ubicados en sitios visibles. b. Depósitos de almacenamiento. El almacenamiento que requiera el cemento asfáltico, antes de su uso, se realizará en tanques con dispositivos de calentamiento que permitan mantener la temperatura necesaria del asfalto para su mezcla con los agregados. Los tanques de almacenamiento deben ser destinados para un determinado tipo de pro ducto asfáltico, que debe estar identificado con una inscripción en el tanque que así lo indique.
c.
Protección al personal Es necesario dotar con elementos de seguridad a l personal de obra tales como máscaras de protección de gases, cascos, guantes, y otros que se crean pertinentes, a fin de evitar sean afectados por la emisión de gases tóxicos así como por las probables quemaduras que pueda ocurrir al realizar estas actividades.
d. Elementos de seguridad Se debe disponer para el personal de obra un botiquín, y un extintor de manera tal que pueda ser accesible y utilizado de manera fácil. Por otro lado, el Contratista debe proteger los cruces de los tanques con los cuerpos de agua y colocar barreras que impidan la contaminación del drenaje natural.
El Contratista suministrará el asfalto líquido cumpliendo las disposiciones legales al respecto, en especial las referentes a dimensiones y pesos de los vehículos de transporte y al control de la contaminación ambiental. El empleo de asfalto líquido se hará de acuerdo a lo establecido en el Proyecto y conforme lo establece la sección correspondiente a la partida de trabajo de la cual formará parte. El asfalto líquido deberá ser aplicado tal como salió de la planta del proveedor, sin efectuar ninguna adición de solvente o material que altere sus características de calidad.
Criterios de Control: a. El Supervisor efectuará los siguientes controles pr incipales: · Exigir un certificado de calidad del producto, así como la garantía del fabricante de que el producto cumple las condiciones y normas de calidad especificadas en el expediente técnico. · Verificar el estado de funcionamiento de los equipos de transporte y almacenamiento. · Verificar que durante el vaciado de los camiones cisternas no se lleven a cabo manipulaciones que puedan afectar la calidad del producto y la seguridad de las personas. · Tomar cada vez que lo estime conveniente, muestras para los ensayos que exige la según corresponda y efectuar las pruebas respectivas.
La unidad de medición del asfalto líquido, según el tipo utilizado, será el litro (l), aproximado al litro completo de asfalto líquido incorporado en los riegos de imprimación y liga, sellos de arena-asfalto y tratamientos superficiales ejecutados y aprobadas por el Supervisor.
