PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 8 PUNTO DE REBLANDECIMIENTO EN ASFALTO 8.1 OBJETIVOS: 8.1.1 Que el estudiante conozca la temperatura temperatura a la cual los materiales bituminoso se reblandecen, de manera que empiecen a volverse fluidos y manejables, siempre siempre que se encuentre dentro del rango de 30 a 157°C.
8.2 NORMAS: Norma Título de norma AASHTO
Tomo
T-307-99 T-307-99
2 B Test
“Determi “Determining ning the Resil Resilient ient Modulus Modulus of of Soils Soils and Aggregat Aggregatee Materials Materials”” (Determinación (Determinación del modulo de resiliencia resiliencia de suelos y materiales para agregado)
*Normas AASHTO provenientes de 16ª edición del año 1996, las otras provienen de la 22ª edición del año 2002.
Norma ASTM D-36-95 (2000)
Título de norma
Volumen Título de volumen
“Standard “Standard Test Method for softening point of bitumen (Ring-and Ball Apparatus)” (Método estándar de ensayo para punto de reblandecimiento reblandecimiento del bitumen (método de anillo y bola)
04.4 04.43 3
Roof Roofin ing, g, Wa Wate terp rpro roof ofin ing, g, and and Bituminous Bituminous Materials
Nota: Normas Normas ASTM provenientes provenientes de edición edición del año 2003.
8.3 MARCO TEORICO Debido a que los materiales bituminosos no tienen punto de fusión definido, sino que al calentarse cambian de un material quebradizo y excesivamente espeso a un líquido más blando y menos viscoso, es necesario establecer de una manera arbitaria la temperatura a la cual estos materiales se pueden verter y manejar, motivo por el cual se deben reproducir estrictamente estrictamente en el laboratorio laboratorio las condiciones del ensayo. El dispositivo para determinar el punto de reblandecimiento por medio del aparato de anillo y bola se muestra en la fig 7-1., y consiste básicamente en: dos anillos de cobre de 19.8 mm de diámetro interno y 6.4 mm de espesor; una bola de 9.5 mm de diámetro y un peso de 3.05±0.05 g; un baño de agua; soporte para sujetar el anillo y un termómetro.
Termómetro Baño
Esferas de acero
Soporte
Anillos de cobre
Fig. 7-1: Dispositivo de anillo y bola
En el ensayo, un a probeta de material bituminoso, en forma de disco y sobre la que se apoya una bola de acero, se calienta en condiciones determinadas en un baño de agua hasta que deformada por el calor, toca una placa de referencia situada a 25 mm por debajo de la probeta. Se denomina punto de reblandecimiento a la temperatura en grados centígrados, medida en el líquido del baño, en el instante en que se produce el contacto entre la masa asfáltica y la placa de referencia. El punto de reblandecimiento es de gran utilidad en la clasificación de los materiales asfálticos, como parámetro para controlar la uniformidad de los embarques o de la fuente de provisión. Siendo un indicador de la tendencia del material a fluir a elevadas temperaturas alcanzadas en servicio. La norma NLT 125 establece los rangos aproximados en los que se puede estar la temperatura de reblandecimiento de los diferentes grados de betunes asfálticos, como se muestra en la tabla 7-1.
Grado del betun
Temperatura de reblandecimiento, en °C Mínima Máxima
40-50 52 61 60-70 48 57 80-100 45 53 150-200 38 45 Tabla 7-1: Valores orientativos del punto de reblandecimiento de los diferentes grados de betunes asfálticos En algunos materiales bituminosos, especialmente a los que se les incorpora algún tipo de aditivo, tienen temperaturas de reblandecimiento comprendidas en el rango de 80 °C a 157°C, en éstos se utiliza glicerina para el ensayo en lugar de agua, ya que la primera tiene un punto de ebullición mayor que la máxima temperatura de reblandecimiento estipulada (157 °C). El cuidado adicional durante la prueba con glicerina es que ésta tiene un punto de inflamación de 160 °C.
8.4 EQUIPO A UTILIZAR 8.4.1 Equipo -
Equipo de anillo y bola. 1 Baño de temperatura constante, capaz de mantener la temperatura de 0.1 °C de la temperatura de prueba. 2 Termómetros con un rango cada uno de –2 a 80 °C. Soporte para termómetro. 2 beakers de 400 ml de capacidad. 1 Mechero bunsen. Guantes de asbesto Balanza con ua precisión de 0.1 g Espátula Pinzas Placa de vertido
8.4.2 Materiales -
Agua destilada y desairada. Betún asfáltico. Gas propano. Talco o aceite. Thinner Hielo (proporcionado por los alumnos)
8.5 PROCEDIMIENTO a) Ensamblar el aparato en el laboratorio conteniendo los anillos con especimenes, las guías de bolas y termómetro en su posición. b) Llenar el baño de tal forma que su altura sea de 105±3 mm (4 1/8 ±1/8”) con el aparato en su lugar. c) Utilizando pinzas colocar las 2 bolas de acero e el fondo del baño. d) Colocar el baño a una temperatura inicial de 5 ± 1ºC (41 ± 2 ºF), si es necesario en agua enfriada con hielo y lentamente calentar para establecer y mantener la apropiada temperatura inicial del baño por 15 minutos con el aparato en el lugar. e) Otra vez utilice las pinzas y colocar las bolas que están en el fondo del baño y colocarlas en cada guía de centrado de bola. f) Calentar el baño desde debajo de tal manera que la temperatura del termómetro se eleve a una tasa uniforme de 5 ºC (9 ºF)/min. Proteger el baño de corrientes de aire, usando protectores si es necesario. No promediar la tasa de elevación de temperatura sobre el periodo de prueba; la máxima variación permisible por minuto, luego de los 3 primeros minutos deberá ser de ± 0.5 ºC (±1.0 ºF) y debe rechazarse cualquier ensayo en la cual la tasa de elevación de temperatura no caiga dentro de estos límites. Registrar para cada anillo y bola la temperatura indicada por el termómetro en el instante que el bitumen alrededor de g) la bola toque el fondo de la placa. Si la diferencia entre las 2 temperaturas excede de 1 ºC (2 ºF), repetir la prueba. Nota: El punto de reblandecimiento deberá reportarse al 0.2 ºC (0.5 ºF) más próximo del promedio de temperaturas registradas.
8.6 EJEMPLO ILUSTRATIVO Se desea determinar el punto de reblandecimiento de un bitumen dado, y se obtienen los siguientes datos:
Tiempo (hora: min:seg)
Temperatura ( ºC)
Observaciones
10:20:00 10:23:00 10:24:02 10:25:00 10:26:00 10:27:00 10:28:01 10:29:00 10:30:00 10:31:00 10:31:22 10:31:45
5.2 19.8 24.0 29.2 34.4 39.0 44.2 49.4 54.0 58.8 60.2 61.0
Temperatura inicial
Diferencia entre lecturas: 61.0 º C-60.2 ºC = 0.8 ºC < 1 ºC
Contacto al fondo de primer anillo Contacto al fondo de segundo anillo
⇒
OK!
Promedio = (61.0 º C+60.2 ºC)/2 =60.6 ºC
Temperatura de punto de reblandecimiento: 60.6 ºC 8.7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS •
Norma ASTM D 36-95, volumen 04.04, edición 2003
•
Norma AASHTO T 193-99, tomo 2A de pruebas, edición 2000
