ENSAYOS DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS.pdf

Laboratorio de Pavimentos DIC

Ensayos de las emulsiones asfálticas AASHTO T 59-78; ASTM D244-72 D244-72 OBJETIVO Los métodos dados bajo los títulos de Composición, Consistencia, Estabilidad y Examen del Residuo cubren el examen de las emulsiones asfálticas compuestas principalmente de una base asfáltica semisólida o líquida, agua y un emulsificante. Los métodos cubren los siguientes ensayos: Composición Determinación Determinaci ón del potencial de hidrógeno (pH) o Contenido de agua o Residuo por destilación destilac ión o Residuo por evaporación evaporaci ón o Carga de las partículas en los asfaltos emulsificados emulsifi cados o Consistencia Viscosidad Saybolt Furol o Estabilidad Demulsibilidad o Asentamiento o Mezclado con cemento o Tamizado o Cubrimiento o Mezclado con agua o Mezclado con agua (Modificado) o Congelamiento Congelamient o * o Propiedades de cubrimiento cubrimi ento y resistencia resistenci a al agua o Estabilidad Estabili dad de almacenaje de las emulsiones asfálticas asfálti cas o Examen del residuo ** Peso específico o Contenido de cenizas o Solubilidad Solubili dad en tetracloruro tetracl oruro de carbono o Penetración o Ductilidad o *No se hace en Venezuela **Ver ensayos sobre cemento asfáltico y residuo de los asfaltos líquidos (cutbacks)

DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL DE HIDRÓGENO (pH) El pH es una medida del grado de acidez y alcalinidad de la sustancia analizada; su valor oscilan entre 0 y 14, las sustancias ácidas poseen un pH menor de 7 y las bases o alcalinas un pH mayor de 7, siendo neutras para un valor igual a 7. Una misma emulsión se comporta de forma diferente según tenga un pH de 4,5 o de 2,0. La primera tendrá una buena adhesividad pero su rompimiento será muy rápido; la segunda tendrá una adhesividad dentro de los límites aceptables pero su rompimiento será mucho más lento.

ENSAYO DEL CONTENIDO DE AGUA Equipos 1.

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Aparato de destilación destilaci ón metálico. metálic o. Será un recipiente cilíndrico vertical, preferiblemente de cobre, que tenga un ala en su parte superior, a donde la tapa se ajustará fuertemente mediante una abrazadera. La tapa será metálica, preferiblemente de cobre o de bronce y provista de una perforación de 25,4 mm (1”) de diámetro interior. Aparato de destilación de vidrio. vidri o. Será un balón de vidrio vid rio de cuello corto y que tenga una capacidad aproximada de 500 ml.


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5. 6.

Fuente de calor. La fuente de calor utilizada en el aparato de destilación metálico será un anillo quemador de gas de diámetro interior aproximado de 100 mm (4”). La fuente de calor utiliz ada en el aparato de destilación de vidrio será un quemador de gas tipo Bunsen o similar o un calentador eléctrico. Condensador. El condensador será del tipo de reflujo enfriado con agua, con una camisa de no menos de 400 mm (15 ¾”) de longitud, con un tubo interior de 9,5 mm a 12,7 mm (3/8” a ½”) en el diámetro exterior. El extremo del condensador se conectará en un ángulo de 30º + 5º respecto al eje vertical del condensador. Trampa. Se construirá de vidrio y deberá estar graduada en divisiones de 0,1 ml hasta 1 ml y divisiones de 0,2 ml desde 1 ml hasta 25 ml. Solvente. Xileno u otro destilado de petróleo de acuerdo a los siguientes requisitos; 98% destilado entre 120 ºC y 250 ºC. esta destilación debe realizarse de acuerdo a las especificaciones del ensayo de destilación de los productos del petróleo. AASHTO T115.

Muestra Obtenga una muestra representativa del material para la realización del ensayo. Nota: las dificultades de obtener muestras representativas para este ensayo usualmente son muchas, de tal forma que la importancia del muestreo no se debe enfatizar demasiado.

Procedimiento Cuando el material a ensayarse contenga menos del 25% de agua, coloque 100 + 0,1 g de la muestra en el aparato de destilación. Cuando el material contenga mas del 25% de agua, use una muestra de 50 + 0,1 g. mezcle perfectamente la muestra a ensayarse con un volumen igual de solvente, muévala teniendo cuidado para evitar cualquier pérdida de material. Conecte el aparato de destilación, la trampa y el condensador mediante los corchos de ajuste. Cuando utilice el aparato de destilación metálico, coloque un empaque de papel humedecido con solvente entre la tapa y el ala del cilindro metálico antes de apretar herméticamente el conjunto. Coloque un tapón de algodón suelto en la punta del tubo de condensación para evitar condensación de humedad atmosférica. Coloque el quemador de anillo, utilizado en el aparato de destilación metálico a 75 mm (3”) por encima del fondo del destilador, en el comienzo de la destilación y gradualmente bájelo a medida que la destilación continúa. Regule el calor de tal forma que el condensado caiga del extremo del condensador a una velocidad de 2 a 5 gotas por segundo. Continúe la destilación a la velocidad especificada hasta que no se presente agua visible en ninguna parte del aparato y se haya obtenido un volumen constante de agua en la trampa. Remueva cualquier anillo persistente de agua condensada en el tubo condensador incrementando la velocidad de destilación por unos minutos.

Cálculos y reporte Calcule el contenido de agua de la manera siguiente: Contenido de agua (%)= A/B * 100 Donde: A= volumen de agua en la trampa, en ml B= Peso original de la muestra, en g Reporte el resultado como porcentaje en peso (AASHTO T59)

ENSAYO DE RESIDUO POR DESTILACIÓN Objetivo La prueba consiste esencialmente en efectuar la destilación de una muestra de emulsión asfáltica, hasta la temperatura máxima de 260 °C, para separarla en residuo asfáltico, agua y disolventes. En el residuo asfáltico se realizan otras pruebas que ayudan a identificar la emulsión. Cuando se requiera también identificar los disolventes, se separa de ellos una porción representativa de tamaño suficiente para su posterior análisis.

Equipo 1.

Aparato de destilación en una aleación de aluminio de 240 mm (9 ½”) de altura por 95 mm (3 ¾”) de diámetro interior con un anillo quemador de 127 mm (5”) que tiene huecos en la periferia interior para rodear la parte exterior del aparato de destilación.


2.

3.

4.

Aparato conector, que consiste en un tubo de conexión, una pantalla de estaño, un condensador de vidrio enfriado por agua, del tipo West o Liebig o una pantalla de metal y un adaptador apropiado entre el condensador y un cilindro graduado de 100 ml. Termómetro. Dos termómetros ASTM de baja destilación en grados Celsius como se especifica, que tengan un rango entre -2 ºC a 300 ºC, cada uno, y de acuerdo con los requisitos para termómetros como lo indica la ASTM en sus especificaciones E1 .Balanza. de acuerdo con las especificaciones exigidas por la AASHTO M231, clase D.

Procedimiento Pese exactamente 200 + 0,1 g de una muestra representativa de la emulsión en el aparato de destilación previamente pesado (incluyendo tapa, mordaza, termómetros y empacadura, si este es utilizado). Un empaque de papel aceitado o de asbesto se puede utilizar entre la tapa y cilindro de destilación, la junta debe ser fuertemente apretada. Asegure la mordaza que cierra la tapa y el cilindro de destilación. Introduzca un termómetro en un corcho en cada uno de los huecos provistos en la tapa. Ajuste estos termómetros de tal forma que el extremo del bulbo de uno de ellos este a 6,4 mm (1/4”) del fondo del cilindro y el bulbo del otro este aproximadamente a 165 mm (6 ½”) del fondo del cilindro de destilación. Coloque el anillo quemador alrededor del cilindro aproximadamente a 150 mm (6”) del fondo. Aplique calor mediante el encendido de este quemador y ajústelo a una llama baja. Aplique también suficiente calor con un mechero Bunsen al tubo conector para evitar condensación de agua en este. Desplace el anillo quemador aproximadamente a nivel con el fondo del cilindro de destilación, cuando en el termómetro más bajo se pueda leer la temperatura de aproximadamente 215 ºC. aumente la temperatura hasta 260 + 5 ºC manteniendo esta temperatura por 15 minutos. La destilación total debe ser realizada en 60 + 15 minutos a partir de la primera aplicación de calor. Nota: La posición del anillo quemador al inicio del ensayo es variable. Puede levantarse para reducir la formación de espuma o bajarse hasta la mitad del cilindro en el caso de emulsiones que no contengan ningún solvente. Un cambio brusco de temperatura leída en el termómetro más elevado indica espuma en el bulbo. Quite calor hasta tanto la espuma desaparezca. Inmediatamente al terminar el período de calentamiento, pese nuevamente el cilindro de destilación y todos sus accesorios. Calcule y reporte el porcentaje de residuo por destilación. Anote el volumen de aceite destilado hasta el ½ ml reaproximación. Calcule y reporte el aceite destilado en porcentaje del volumen total de la emulsión. Guarde este residuo destilado si es necesario para su identificación. Nota: El cilindro de destilación, de aleación de aluminio, a la temperatura de laboratorio pesa 1,5 g más que a la temperatura de 260 ºC. Corrija este error agregando 1,5 g al peso total obtenido, antes de calcular el porcentaje de residuo por destilación. Quite la tapa del cilindro de destilación, mueva e inmediatamente vierta cantidades adecuadas de residuo a través de un tamiz de 0,300 mm (Nº 50), en cápsulas de 240 ml o dentro de moldes apropiados o envases para hacer los ensayos requeridos. Deje que el residuo en los envases y moldes se enfríe, sin cubrirlos y a la temperatura de laboratorio y de allí en adelante ensaye el residuo.

ENSAYO DE RESIDUO POR EVAPORACIÓN Objetivo Esta prueba permite determinar el residuo de las emulsiones asfálticas en porcentaje, por medio de evaporación rápida. Según estadísticas, se dice que el residuo así obtenido da resultados de penetración y ductilidad inferiores a los que se logran en el residuo por destilación. Por su fácil ejecución y rapidez en la misma, es el mas utilizado para conocer la concentración de la emulsión y realizar cálculos de dosificación en campo.

Equipo 1. Beakers de 600 ml o 1000 ml de capacidad 2. Varillas de vidrio de ¼” (6 mm) de diámetro y 7” (178 mm) de largo 3. Balanza que cumpla con los requisitos de AASHTO M231, clase C 4. Horno, de control termostático capaz de mantener la temperatura de 163 + 5 °C 5. Tamices: un tamiz de 0,30 mm (Nº 50) de acuerdo con AASHTO M92

Procedimiento A Use el procedimiento A cuando solo sea requerido el porcentaje de residuo.


Pese 50 + 0,1 g de emulsión asfáltica bien mezclada dentro de cada uno de tres vasos de vidrio previamente pesados conjuntamente con la varilla de vidrio. Coloque los vasos de vidrio que contienen las muestras y las varillas de vidrio en el horno a una temperatura previamente ajustada a 163 + 2,8 °C, durante 2 horas. Al final de este tiempo saque cada vaso de vidrio y bata el residuo completamente. Colóquense de nuevo los vasos de vidrio, muestra y varilla en el horno por espacio de 1 hora, luego del cual se sacan los vasos y se dejan enfriar hasta la temperatura ambiente, se pesan incluyendo la varilla.

Nota: se debe tener cuidado para evitar pérdida de asfalto de los vasos por formación de espuma o salpicado o ambos. Por esta razón se recomiendan vasos de 1000 ml. También es permitido colocar los vasos y las muestras en un horno frío o tibio, calentando el horno y la muestra hasta una temperatura de 163 °C. Si se prefiere, se puede evaporar el agua primero, mediante calentamiento cuidadoso en una plancha caliente y a continuación se lleva al horno a la temperatura de 163 + 2,8 °C por 1 hora.

Cálculo y reporte Calcule el porcentaje de residuo de cada uno de los vasos de la manera siguiente: Residuo (%) = (A-B) * 100 = 2 (A-B) 50 Donde: A = peso del vaso, varilla y residuo, g B = peso del vaso y varilla, g Reporte el porcentaje de residuo por evaporación como el promedio de los tres resultados.

Procedimiento B Use el método B cuando sea necesario realizar ensayos sobre el residuo de la emulsión. Luego del cálculo del porcentaje de residuo, según el procedimiento A, coloque los vasos nuevamente en el horno hasta que el asfalto de residuo sea lo suficientemente fluido para pasar por el tamiz N° 50 (300 mm) generalmente requiere de 15 a 30 min. Vierta el residuo en el tamiz N° 50 para llenar las cápsulas y moldes deseados según ensayos a realizar. (Penetración, peso específico, ductilidad, etc.) Nota: Como el método de residuo por evaporación descrito tiende a dar un residuo asfáltico de penetración y ductilidad menores que las obtenidas en el residuo por destilación, el material puede ser aceptado pero no se rechazará por no cumplir con las especificaciones requeridas para el residuo por destilación basados en datos obtenidos por evaporación. Si el residuo por evaporación falla en llenar los requisitos para las propiedades especificadas para residuo por destilación, se deben repetir los ensayos utilizando el método de destilación.

ENSAYO DE RESIDUO POR EVAPORACIÓN MODIFICADO Este ensayo permite controlar la producción de un molino que produce más de 20 toneladas por hora, siendo necesario conocer inmediatamente los rangos del residuo.

Equipo 1. 2. 3. 4.

Cacerola o recipiente de lámina con una capacidad de un litro. Agitador de vidrio o metal con extremos redondeados de 6,4 mm de diámetro y 18 cm. de longitud. balanza de 1500 g de capacidad y 0,1 g de aproximación. estufa eléctrica o de gas pequeña.

Cálculos R = (W4 – W1) x 100 (W3 – W1) Donde W1 = Peso de la cacerola y agitador, en g W2 = Peso de la emulsión, en g W3 = Peso de la cacerola, agitador y emulsión, en g. W4 = Peso de la cacerola, agitador y residuo de la emulsión, en g. R = Porcentaje de residuo de la emulsión.


CARGA ELÉCTRICA DE LAS PARTÍCULAS EN LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS Objetivo Esta pruebe permite determinar la polaridad eléctrica de los glóbulos de asfalto en las emulsiones, con el propósito de identificarlas como aniónicas cuando los glóbulos tienen una carga eléctrica negativa y como catiónicas cuando su carga es positiva. El procedimiento consiste en inducir una corriente eléctrica a través de la emulsión, mediante dos electrodos y observar a cual de ellos son atraídos los glóbulos de asfalto.

Equipo 1. 2. 3.

Fuente de corriente directa de 12 V, un miliamperímetro y una resistencia variable. Electrodos: Dos electrodos de acero inoxidable, placas de 25,4 mm por 101,6 mm, aisladas la una de la otra y rígidamente mantenidas en forma paralela a una distancia de 12,7 (1/2”) de separación. Beaker de 150 o 250 ml.

Procedimiento Vierta la emulsión a ser ensayada en un vaso de vidrio con capacidad de 150 o 250 ml hasta una altura que permita sumergir los electrodos dentro de la emulsión unos 25 mm. Conecte los electrodos, los cuales han sido limpiados y secados, a la fuente de corriente e introdúzcalos en la emulsión aproximadamente 25 mm. Ajuste la corriente hasta un mínimo de 8 mA con la resistencia v ariable del aparato e inicie la prueba anotando el tiempo. Cuando la corriente haya bajado a 2 mA o al final de 30 minutos, lo que ocurra primero, desconecte la corriente y lave los electrodos suavemente con agua corriente. Observe el depósito de asfalto en los electrodos. Una emulsión catiónica depositará una apreciable capa de asfalto en el cátodo (electrodo negativo) mientras que el ánodo (electrodo positivo) estará relativamente limpio. Esto indica una carga positiva en las partículas de la emulsión. Reporte los resultados del ensayo en términos de la polaridad determinada: positiva o negativa.

ENSAYO DE VISCOSIDAD SAYBOLT FUROL Objetivo La viscosidad se define como la resistencia al flujo de un líquido. En el caso de las emulsiones, la prueba se define como una medida de la consistencia de la misma y por lo tanto, da una idea de sus posibilidades de aplicación y comportamiento en un caso determinado. Los resultados se reportan en segundos. Por conveniencia y precisión de ensayo, se emplean dos temperaturas de prueba, que cubre el intervalo normal de trabajo, 25 °C y 50 °C.

Equipo 1. 2. 3. 4.

Viscosímetro. Un viscosímetro Saybolt Furol de acuerdo con los requisitos especificados por la AASHTO T72, Ensayo de Viscosidad Saybolt. Un tamiz 0,850 mm (N° 20) o un colador de malla de alambre N° 20 con marco o sin marco. Termómetros. ASTM N° 17 C o F para ensayos a 25 °C y ASTM N° 19 C o F para ensayos a 50 °C, de acuerdo con los requisitos de F1. Baño de agua capaz de mantener la temperatura de ensayo dentro de los límites especificados en la tabla 2, AASHTO T72.

Procedimiento Ensayo a 25 °C Mueva la mezcla completamente sin incorporar burbujas y eche de 100 a 110 ml dentro de una botella de 120 ml y tápela bien. Coloque la botella en baño de agua a la temperatura de 25 °C por 30 minutos y mezcle la muestra en la botella invirtiendo la misma varias veces y en forma lenta para evitar la formación de burbujas. Vierta la muestra al viscosímetro haciéndola pasar por un tamiz N° 20 dejando que una pequeña porción fluya por el orificio de salida. Coloque el corcho en posición, llene el viscosímetro hasta que el líquido sobrepase el anillo de rebose y sin perturbar la muestra de ninguna manera, determine la viscosidad como se indica en el ensayo AASHTO T72.


Ensayo a 50 °C Limpie y seque el viscosímetro e inserte el corcho. Mueva la mezcla completamente sin incorporar burbujas y luego vierta aproximadamente 100 ml en un beaker de 400 ml, sumerja el fondo del beaker, que contiene la emulsión, aproximadamente 5 cm. por debajo del nivel del baño de agua a la temperatura de 71 + 3 °C. sostenga el beaker derecho y remueva la emulsión, con un movimiento circular amplio, a la velocidad de 60 rpm, con el termómetro para obtener una distribución de temperatura uniforme. Evite la incorporación de burbujas de aire. Caliente la emulsión en el baño de agua a 51,4 + 0,3 °C. inmediatamente vierta la emulsión en el viscosímetro haciéndola pasar por un colador de tamiz N° 20 hasta que esté por encima del anillo de rebose. Mueva la emulsión en el viscosímetro con el termómetro a una velocidad de 60 rpm hasta obtener la temperatura deseada, evitando la formación de burbujas. Ajuste la temperatura del baño de agua hasta que la temperatura de la emulsión permanezca constante por un minuto a 50 °C. retire el termómetro. Rápidamente saque el exceso de emulsión de la galería con una pipeta. Determine la viscosidad como se describe en el ensayo AASHTO T72. Reporte el ensayo en segundos redondeado al segundo próximo.

Nota: Mientras que en los productos de petróleo y lubricantes el viscosímetro de Saybolt Furol no es usado cuando el tiempo de flujo es menor de 25 segundos, este instrumento es satisfactorio para ensayar las emulsiones asfálticas cuando el tiempo de flujo es menor de 20 segundos.

ENSAYO DE DEMULSIBILIDAD Objetivo Esta prueba permite estimar la facilidad con que rompen las emulsiones asfálticas, con el propósito de determinar el tiempo disponible para incorporar la emulsión durante la elaboración de las mezclas asfálticas. El procedimiento consiste en determinar el porcentaje de material asfáltico de la emulsión diluida con una solución de cloruro de calcio o de dioctil sulfosuccinato de sodio, según su carga eléctrica, que se retiene en un tamiz de 1,4 mm de abertura, respecto al residuo asfáltico de la emulsión.

Equipos y reactivos 1. 2. 3. 4. 5.

Malla de alambre. Tres pedazos de malla de alambre 1,4 mm (N| 14), de forma cuadrada, de mm (5”) con marco o sin marco. Las aberturas de la malla debe cumplir con AASHTO M92. Beakers. Tres beakers de 600 ml de capacidad cada uno. Varillas. Tres varillas metálicas de punta redondeada, de 8 mm (5/16”) de diámetro. bureta. Una bureta de vidrio de 50 ml y graduada a intervalos de 0,1 ml. Reactivos. Solución de cloruro de calcio (1,11 g/lt). Disuelva 1,11 g de cloruro de calcio (CaCl2) en un litro destilada. Solución de cloruro de calcio (5,55 g/lt). Disuelva 5,55 g de cloruro de calcio (CaCl2) en un litro destilada. Solución de Dioctil sulfosuccinato de sodio (8,0 g/lt). Disuelva 8,0 g de dioctil sulfosuccinato de un litro de agua destilada, para ser utilizada en las emulsiones catiónicas.

lado 125

de agua de agua sodio en

Procedimiento Determine el porcentaje de residuo por destilación. Anote el peso del vaso de vidrio, varilla de metal 5/16” de diámetro y malla de alambre N° 14 (1,4mm) . Pese 100 + 0,1 g de emulsión asfáltica dentro del vaso de 600 ml y el conjunto de varilla y malla. Caliente la muestra de emulsión y el reactivo hasta una temperatura de 25 + 0,5 °C. en un lapso de tiempo de 2 min agregue a cada vaso, mediante una bureta 35 ml de solución (1,11g/lt) de cloruro de calcio CaCl2 para emulsiones de rotura rápida o 50 ml de solución del tipo de mezclado. Mientras agrega la solución de cloruro de calcio, mueva el contenido del vaso continua y vigorosamente, amasando cualquier terrón contra las paredes del vaso para asegurar un completo mezclado del reactivo con la emulsión. Nota: cuando se ensayan emulsiones catiónicas use 35 ml de solución (8,0 g/lt) de dioctil sulfoccinato de sodio en lugar de los 35 ml de solución (1,11 g/lt) de cloruro de calcio. Cuando se usa dioctil sulfoccinato de sodio en el ensayo de emulsiones catiónicas no se requiere tanta precisión en la prueba de demulsibilidad. Vierta la mezcla de cualquier parte de la emulsión no rota y reactivo sobre la malla de alambre. Lave con agua destilada el vaso que contiene la muestra y varilla de metal, amasar y romper los terrones y continuar lavando el vaso, varilla y malla de alambre hasta que el agua salga limpia. Coloque la malla de alambre alrededor del asfalto y el vaso con la varilla de metal. Coloque el conjunto en el horno a 163 + 3


°C y séquese hasta peso constante. Se permite un calentamiento inicial a temperatura baja para evitar que el material salpique.

Cálculos Reste el peso del conjunto muestra restante, vaso, varilla y malla de alambre y el peso del vaso, varilla y malla de alambre. Calcule la demulsibilidad de la manera siguiente: Demulsibilidad % = A x 100 B Donde: A = peso promedio de loas residuos de demulsibilidad, de tres ensayos de demulsibilidad para la emulsión asfáltica. B = peso del residuo de destilación en 100 g de emulsión asfáltica.

ENSAYO DE ASENTAMIENTO O SEDIMENTACIÓN Objetivo Esta prueba permite determinar el grado de homogeneidad que conservan las emulsiones asfálticas catiónicas o aniónicas, después de haber sido almacenadas durante períodos prolongados. Detecta la tendencia de los glóbulos de asfalto a sedimentarse prematuramente durante su almacenamiento. También nos sirve como indicador de la calidad de la emulsión. La prueba consiste en dejar reposar muestras de emulsión asfáltica durante un tiempo especificado y posteriormente, determinar la diferencia de concentración de asfalto a diferentes niveles de la muestra.

Equipo 1. 2.

Cilindro. Dos cilindros de vidrio de 500 ml con base y tapas de vidrio y un diámetro exterior de 50 mm, con graduaciones de 5 ml. Pipeta de vidrio. Un sifón y una pipeta de 60 ml, de forma opcional.

Procedimiento Coloque una muestra representativa de 500 ml en cada una de las dos probetas graduadas. Tape las probetas y permita que estas reposen sin ser perturbadas, a la temperatura del laboratorio, por un tiempo de 5 días. Luego de reposar este tiempo, obtenga de la parte superior de la probeta, unos 55 ml de emulsión mediante una pipeta o por sifonado, sin perturbar el balance de las muestras. Mezcle bien cada porción. Pese 50 g de cada muestra en vasos separados, con capacidad para 600 ml, previamente pesados y determine el residuo asfáltico por evaporación de acuerdo con el procedimiento A del ensayo del residuo por evaporación. Nota: Cuando la emulsión se utiliza en una obra de gran movilidad, donde la emulsión se utiliza en menos de cinco días, se realiza la prueba de estabilidad en almacenamiento, que tiene una duración de 24 horas. Luego de obtenida la muestra superior, por sifonado saque los 390 ml restantes de las dos probetas. Mezcle bien las emulsiones que quedaron en las probetas y pese 50 g de muestra, en vasos separados de 600 ml de capacidad, previamente pesados. Determine el residuo asfáltico por evaporación de acuerdo al procedimiento A del ensaya del residuo por evaporación.

Cálculos Calcule el asentamiento de la forma siguiente: Asentamiento, % (5 días) = B – A Donde: A = promedio del porcentaje de residuo de las muestras de la parte superior. B = promedio del porcentaje de residuo de las muestras de la parte inferior.

ENSAYO DE MEZCLADO CON CEMENTO PORTLAND Cemento Pórtland tipo III de alta resistencia inicial.

Objetivo Esta prueba permite estimar la estabilidad de las emulsiones asfálticas de rompimiento lento al mezclarse con un material fino. El procedimiento consiste en incorporar a la emulsión una cantidad determinada de


cemento Pórtland, mediante un proceso de mezclado durante el cual se le incorpora también agua destilada, y transcurrido el tiempo establecido para dicho proceso, determinar la proporción de cemento asfáltico proveniente del rompimiento de la emulsión que queda retenido en el tamiz N° 14.

Equipo 1. 2. 3. 4. 5.

Tamices: Un tamiz 0,180 mm (N° 80) y un tamiz de 1,4 mm (N° 14) de 76,2 mm (3”) de diámetro hecho de malla que cumpla con la especificación AASHTO M92. Bandeja de mezclado. De metal o de vidrio con una capacidad de 500 ml aproximadamente. Varilla de mezclado. Una varilla de acero de punta redondeada y de 12,7 mm (1/2”) de diámetro. Probeta graduada. Una probeta graduada de 100 ml. Balanza. Una balanza, clase C, que cumpla con los requisitos de la AASHTO M231.

Procedimiento Diluya la emulsión con agua destilada hasta un residuo del 55%, como se determinó por el ensayo de destilación o de evaporación por 3 horas a 163 °C. Tamice una porción de cemento a través del tamiz N° 80. pese 50 + 0,1 g de cemento tamizado en el tamiz N° 80 en una bandeja o plato de hierro. Caliente los ingredientes y aparatos hasta una temperatura de 25 °C antes del mezclado. Agregue 100 ml de la emulsión diluida al cemento y mueva l a mezcla de inmediato con la varilla de acero, haciéndolo con un movimiento circular a una velocidad de 60 rpm. Al final del período de 1 minuto de mezclado, adicione 150 ml de agua destilada y continúe batiendo por 3 minutos. Vierta la mezcla sobre una malla de alambre N° 14 (1,4 mm). Haga varios lavados para remover todo material de la bandeja donde se mezcló. Eche esto, sobre el tamiz, lave el tamiz utilizando agua destilada, depositada a una altura de 15 cm., hasta que el agua salga limpia. Coloque el tamiz en una bandeja de peso conocido y caliéntese a 163 °C y pésese. Repítase el calentamiento y pesado hasta que en pesos sucesivos no defieren en mas de 0,1 g.

Reporte Reporte el peso, en gramos, del material retenido en el tamiz y en la bandeja, como porcentaje de rotura en el ensayo de mezclado con cemento.

ENSAYO DE TAMIZADO. RETENIDO EN TAMIZ N° 20 Objetivo Esta prueba sirve como complemento a la prueba de sedimentación, tiene como objetivo determinar cuantitativamente la cantidad de glóbulos de asfalto relativamente grande que pueden no haberse detectado el la prueba de sedimentación y que podrían obstruir el equipo de rociado, así como el espesor y la uniformidad de la película de asfalto sobre el agregado. Adicionalmente el tamaño de los glóbulos de asfalto indica una buena o mala estabilidad de la emulsión al permanecer almacenada. Los glóbulos grandes indican también que la emulsión puede tener tendencia a sedimentarse y en consecuencia causar un rompimiento prematuro. La prueba consiste en hacer pasar a través del tamiz N° 20 una cantidad de emulsión y calcular los porcentajes de asfalto que se retienen en ellas.

Equipo 1. 2. 3.

Tamiz. Un tamiz de 0,850 mm (N° 20) con marco de 75 mm (3”), que cumpla con la AASHTO M92. Bandeja. Una bandeja metálica de tamaño apropiado para colocarle el fondo del tamiz. Solución de oleato de sodio (2%). Disuelva 2 g de oleato de sodio puro en 100 ml de agua destilada. Nota: Reemplace la solución de oleato de sodio por agua destilada en el ensayo de las emulsiones catiónicas. 4. Balanza. Utilice una balanza, clase D que cumpla con las especificaciones AASHTO M123, para pesar la emulsión, el tamiz y el residuo.

Procedimiento Anote el peso del tamiz y la bandeja y humedezca la malla del tamiz con una solución del 2% de oleato de sodio. Pese 1 kg de emulsión asfáltica dentro de un recipiente apropiado y viértase totalmente a través del tamiz. Lave el recipiente y el residuo sobre el tamiz con la solución de oleato de sodio hasta que el agua salga clara. Coloque la bandeja debajo del tamiz y séquese por 2 horas a 110 + 5 °C en la estufa. Déjese enfriar y pésese: tamiz, bandeja y residuo.


Cálculos Calcule el porcentaje de muestra retenida de la manera siguiente: Muestra retenida, % = B – A 10 Donde: A = peso del tamiz y bandeja, g. B = peso del tamiz, bandeja y residuo, g.

ENSAYO DE CUBRIMIENTO Nota: Este ensayo solo es aplicable a emulsiones que contienen una base asfáltica de consistencia semisólida. No es aplicable a las emulsiones del tipo de rotura rápida.

Objetivo Esta prueba permite estimar la estabilidad de las emulsiones durante el proceso de elaboración de las mezclas asfálticas, relacionándola con la facilidad de incorporación de la emulsión al material pétreo, cuando lo cubre formando una película resistente al mezclado y que soporte la acción del agua. El procedimiento consiste en someter a una mezcla de emulsión asfáltica y material pétreo húmedo o seco, preferentemente de origen calizo, preparada bajo ciertas condiciones, a un proceso de lavado con agua y estimar el cubrimiento final del material pétreo con el asfalto. La prueba, mediante el rompimiento de la emulsión, permite identificar el tipo de ésta, y puede utilizarse para conocer las características de adhesividad de las emulsiones con otros materiales pétreos de diversos orígenes.

Equipo 1.

Tamices. Un tamiz 19,0 mm (3/4”) y un tamiz 6,3 mm (1/4”) que cumplan con los requisitos AASHTO M92. 2. Espátula. Una espátula de acero o su equivalente que tenga una hoja de aproximadamente 200 mm (8”) de longitud. 3. Cápsula de mezclado. De vidrio o de metal con una capacidad de aproximadamente 500 ml. 4. Agregado. Material de referencia (caliza dura, roca u otro tipo) que ha sido lavado con agua y secado antes de usarlo. Todo el material pasará el tamiz de 19,0 mm (3/4”) y no más del 5 % pasará por el tamiz 6,3 mm (1/4”). Nota: Cada laboratorio seleccionará la fuente de suministro del material de referencia el cual no cambiará, esto para evitar cambios rápidos en el tipo de piedra utilizada. 5. Balanza. Debe cumplir con los requisitos de la AASHTO M231, clase D.

Procedimiento Pese 465 + 1 g de piedra dentro del recipiente de mezclado. Agregue 35 + 0,1 g de emulsión a la piedra que se encuentra en la bandeja y mezcle vigorosamente con la espátula durante 3 minutos. Anote si hay o no una separación apreciable del asfalto base del agua de la emulsión o si hay o no un cubrimiento total de la piedra por la emulsión.

MEZCLADO CON AGUA Nota: Este procedimiento no es aplicable a las emulsiones del tipo de rotura rápida. Procedimiento Gradualmente agregue 150 ml de agua destilada, removiendo constantemente, a 50 ml de emulsión en un beaker de 400 ml. La temperatura debe ser entre 21 y 25 °C. Deje reposar la mezcla por 2 horas, luego examínela por coagulación apreciable del cemento asfáltico de la emulsión.

MEZCLADO CON AGUA (MODIFICADO) Nota: Este método cubre la determinación del mezclado con agua de las emulsiones asfálticas de los tipos de rotura media y rotura lenta. No es aplicable a las emulsiones del tipo de rotura rápida.


Aparatos 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Probeta graduada. Cilindro graduado de 50 ml. Beacker. Un vaso graduado de 400 ml. Tubo de vidrio. Tres tubos de vidrio de 7 mm de diámetro exterior, 5 mm de diámetro interior y de 150 mm de longitud con sus respectivos corchos de soporte. Soportes. Soportes de metal o madera, de aproximadamente 150 mm de longitud, 25 mm de ancho y 5 mm de espesor con un hueco de 10 mm de diámetro en el centro. Crisoles. Tres crisoles de porcelana de 15 o 25 ml, o tres beackers de 30 ml, de vidrio resistente al calor. Horno. Un horno de temperatura constante. Balanza. Una balanza analítica con apreciación de 0,1 mg.

Ensamblaje del aparato Mida 200 ml de agua destilada a la temperatura de 20 a 25 °C en un beaker de 400 ml. Coloque el aparato de soporte en la boca del beaker. Inserte un tubo con su anillo de corcho en el hueco y ajuste la posición del corcho de tal forma que la parte inferior del tubo se sumerja en el agua a una profundidad de 10 mm. Ajuste el segundo tubo hasta una profundidad de 25 mm. El tercer tubo debe ajustarse de tal forma que su extremo este de 1 a 1,5 mm del fondo del beaker. Nota: Debido a la diferencia de altura y diámetro de los beakers de 400 ml, puede ser necesario de reajustar los tubos cuando se utilicen en diferentes beakers.

Procedimiento Mida 50 ml de emulsión a la temperatura de 20 a 25 °C dentro de una probeta graduada y lleve la emulsión a un beaker de 400 ml. Lave la probeta graduada con 50 ml de agua destilada a la temperatura de 20 a 25 °C y agregue el lavado al beaker. Remueva la emulsión y el agua con una varilla de vidrio hasta que se mezcle uniformemente, cubra el beaker con un vidrio de reloj y deje reposar, sin perturbar, la mezcla por 2 horas. Pese los tres crisoles o beakers de 30 ml y un vidrio de reloj para cada uno, hasta la apreciación de 0,1 mg. Luego de reposar la emulsión por 2 horas, quite el vidrio del reloj y coloque las pinzas de soporte en la boca del beaker de 400 ml. Tome una muestra de aproximadamente 1 g de la capa superior y llévela a uno de los crisoles o beakers, utilizando los primeros 10 mm de profundidad del tubo como pipeta. Tape la parte superior del tubo con el dedo, introduzca el tubo hasta la profundidad apropiada, quite el dedo mientras la emulsión sube en el tubo y luego vuelva a poner el dedo en la parte superior del tubo de tal forma que cuando saque el tubo la emulsión sea extraída del beaker. Luego de sacada, limpie el líquido adherido en la parte de afuera del tubo con papel del filtro, antes de llevar la muestra al crisol. De la misma forma anterior, tome muestras de la parte media e inferior de la emulsión diluida, utilizando el segundo y tercer tubo, respectivamente.

ENSAYOS DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS.pdf

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