VISCOSIDAD ROTACIONAL BROOKFIELD ASTM D4402
1. INTRODUCCIÓN
La viscosidad del asfalto a altas temperaturas se mide para determinar si un asfalto puede ser manejado y bombeado en la refinería, terminal o planta asfáltica. Los valores medidos mediante este procedimiento se pueden utilizar para desarrollar diagramas temperaturaviscosidad, los que se utilizan para estimar las temperaturas de mezclado y compactación a utilizar durante el diseño de las mezclas asfálticas en caliente. (MOPC, 2011) Algunos asfaltos pueden exhibir un comportamiento no Newtoniano bajo las condiciones de este ensayo, o a temperaturas dentro del rango de este método. Los valores de viscosidad no Newtonianos no son la única propiedad del material, pero reflejan el comportamiento del fluido bajo las condiciones particulares del ensayo. En estos casos, las medidas hechas con este método no siempre predicen el comportamiento bajo las condiciones de uso posterior. Las comparaciones entre valores de viscosidad no Newtonianos se deben hacer sólo para mediciones realizadas con viscosímetros similares, bajo condiciones condiciones similares de esfuerzo esfuerzo de corte e historia de tensiones. tensiones. (MOPC, 2011) El equipo a emplear es el viscosímetro rotacional de Brookfield, el cual determina la viscosidad rotacional mediante la medición del torque necesario para mantener una velocidad rotacional constante de un eje cilíndrico que gira sumergido en una muestra termostáticamente controlada. Este torque está directamente relacionado a la viscosidad del ligante. Vale la pena destacar que es aplicable a una extensa diversidad de asfaltos, tanto modificados como no modificados. (UNICAUCA, 2007) Una pequeña cantidad de muestra de asfalto se coloca en un recipiente especial termostáticamente controlado. La medida del torque requerido, aplicado sobre un vástago cilíndrico sumergido en la muestra, para hacerlo girar, manteniendo constante la velocidad de rotación y la temperatura, se utiliza como parámetro para determinar la resistencia relativa a la rotación, lo que permite conocer la viscosidad del ligante en unidades de Pascal por segundo. 2. OBJETIVOS Medir la viscosidad del asfalto a temperaturas comprendidas entre 60 a 200°C, mediante el uso de un viscosímetro vis cosímetro rotacional Brookfield. Realizar la gráfica temperatura – viscosidad para la futura determinación de parámetros correspondientes correspondientes a la mezcla mezcla asfáltica. Analizar el comportamiento del asfalto previo a su colocación en función de su viscosidad rotacional.
3. ALCANCE
Este método entrega un procedimiento para medir la viscosidad aparente del asfalto a temperaturas desde 60 a 200°C, usando un Viscosímetro Rotacional equipado con el sistema Thermosel.
4. EQUIPOS Y MATERIALES Viscosímetro rotacional Brookfield. Vástagos cilíndricos. Controlador de temperatura (sistema Thermosel) C= 200°C A= ± 0,1 °C Horno C= 212 °C A= ± 3 °C Termómetro C= 200°C A= ± 0,1 °C Balanza C=2000 g A= ± 0,1 g Solvente o limpiador de grasa.
Figura 1. Viscosímetro rotacional Brookfield. Fuente: http://www.fceia.unr.edu.ar/laboratoriovial/Ensayos/asfalto.php
5. PROCEDIMIENTO
1. Leer y comprender el manual de instrucciones del fabricante del viscosímetro rotacional.
2. Elegir el volumen de la muestra de prueba, entre 8ml y 10ml, según el rotor seleccionado y de acuerdo con las recomendaciones del fabricante del equipo. 3. Calentar el asfalto hasta que se encuentre suficientemente fluido para ser vertido. El calentamiento previo al ensayo remueve asociaciones moleculares reversibles (endurecimiento estérico) el cual puede ocurrir durante el almacenamiento a temperatura ambiente. 4. Una vez que la muestre esté lista, fijar los controles para precalentar el equipo hasta la temperatura de prueba y se espera por aproximadamente 1,5h o hasta que la temperatura de equilibrio se haya alcanzado en la cámara de prueba y el rotor. 5. Retira la cámara de prueba y verter en ella la muestra, evitando exceder el llenado del contenedor, ya que el resultado de la prueba es muy sensible a la cantidad de muestra que se utilice. 6. Una vez que la muestra está preparada, colocarla de nuevo en la cámara de prueba del contenedor térmico. 7. Insertar un vástago previamente precalentado y únalo a la parte inferior del viscosímetro, utilizando los accesorios de acoplamiento incluidos con el equipo. Una vez acoplado, bájelo suavemente de modo que penetre en la muestra asfáltica hasta que el asfalto cubra la parte cónica superior del vástago. 8. Llevar la muestra de asfalto a la temperatura de ensayo dentro de, aproximadamente, 30 min. y permita que la temperatura se estabilice por 10 min. 9. Configurar la velocidad de giro del viscosímetro a 20 rpm y ajuste el equipo para la lectura de la viscosidad en Pascal segundos (Pa•s). Esto se puede realizar en
forma manual o utilizando un software especial. Si la lectura de torque desplegada por el equipo está fuera de rango para el vástago y velocidad de giro seleccionado, cambie el vástago o la velocidad de ensayo, de acuerdo a las recomendaciones del fabricante y considerando las viscosidades que se cree tenga el asfalto en estudio. Reemplace la muestra asfáltica por una nueva. 10. Después que el asfalto ha alcanzado la temperatura de ensayo especificada y una vez estabilizada, inicie el ensayo. 11. Realice tres lecturas de viscosidad a intervalos de 3 minutos. 12. Repita el procedimiento para mediciones a otras temperaturas.
6. CÁLCULOS
Se reporta como resultado de esta prueba, en . , el promedio de las lecturas observadas en el viscosímetro para cada temperatura de prueba, indicando el número de rotor utilizado.En caso necesario, se harán las conversiones de unidades necesarias de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
7. CONCLUSIONES
Se especificará la viscosidad obtenida en el ensayo, y se realizará un análisis del comportamiento de la muestra asfáltica ensayada en términos de su manejabilidad y capacidad para ser bombeado. Se analizará la gráfica temperatura – viocosidad, que permitirá estimar la temperatura de mezclado y compactación de la mezcla asfáltica. Se planteará posibles soluciones en caso de que el resultado de la prueba indique que la muestra ensayada corresponde a un asfalto poco manejable.
8. ESPECIFICACIONES MTOP
Las especificaciones del MTOP, con vigencia desde el 2002, en cuanto a viscosidad del asfalto establece lo siguiente: La temperatura a la que se debe mezclar los agregados y el cemento asfáltico será proporcionada por el gráfico temperatura-viscosidad según el cemento asfáltico recibido en la planta. Para mezclas cerradas y semicerradas la temperatura de mezclado más adecuada es aquella en que la viscosidad del ligante está comprendida entre 1,5 y 3 Poises, mientras que para mezclas abiertas la viscosidad debe estar entre 3 y 10 Pioses. Se tenderá a que la temperatura del cemento asfáltico y los agregados sea la misma.
9. BIBLIOGRAFÍA
MANUAL DE CARRETERAS DEL PARAGUAY, (2011). “ Normas para Materiales y Ensayos de Materiales”. Tomo 6. Volumen II. Recuperado de:
http://www.mopc.gov.py/userfiles/files/asfalto.pdf
UNIVERSIDAD DEL CAUDA, (2007). “ Método para determinar la viscosidad del asfalto empleando el viscosímetro rotacional ”. Recuperado de:
ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_IN V-07/Normas/Norma%20INV%20E-717-07.pdf
MÉTODOS DE MUESTREO Y PRUEBA DE MATERIALES, (2002). “ Materiales para pavimentos, viscosidad rotacional Bkookfield de Cementos Asfálticos”. Recuperado de: http://normas.imt.mx/normativa/M-MMP-4-05-005-
02.pdf
