3 Ensayos Fisicos de Asfaltos
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Asphalt Physical Tests1
ALGUNOS ESAYOS FÍSICOS DE CEMENTOS
ASFÁLTICOS
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Asphalt Physical Tests
Ensayos Físicos de Cementos Asfálticos
Categorías• Ensayos de consistencia - Penetración - Viscosidad - Punto de ablandamiento• Ensayos de envejecimiento - Horno de película delgada (Thin Film Oven Test – TFOT) - Horno rotatorio de película delgada (Rolling Thin Film Oven Test – RTFOT)• Ensayo de pureza - Solubilidad• Ensayos de seguridad - Punto de inflamación• Otros ensayos - Ductilidad - Gravedad específica
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Asphalt Physical Tests
Ensayos de consistencia
La consistencia describe la viscosidad o grado de fluidez del asfalto a cualquier temperatura.
El asfalto es un material termoplástico: o sea se necesita una temperatura estándar para las comparaciones
Tradicionalmente, los grados (clasificación) estuvieron basados en la consistencia a una temperatura estándar• Medida de endurecimiento (envejecimiento) - Temperaturas elevadas - En servicio
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Asphalt Physical Tests
Ensayos rutinarios de consistencia
• Viscosidad absoluta a 60°C (140°F)
– Cercana a la temperatura de superficie máxima de la MAC en el pavimento.
• Viscosidad cinemática a 135°C (275°F)
– Cercana a la temperatura de mezclado y colocación de la MAC
• Penetración a 25°C (77°F)
– Cercana a la temperatura de servicio promedio
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Asphalt Physical Tests
Viscosidad a 60°C (140°F)Definición: Resistencia al flujo de un fluido
Ensayo (ASTM D2171)• Viscosímetros - Viscosímetro de vacío Cannon-Manning - Viscosímetro de vacío del Asphalt Institute• Control de temperatura (baño de agua)• Operación: Bajo vacío parcial• Medición: Marcas de tiempo• Unidad: Poises (P) o Pascal segundo (Pa.s) (1 Pa.s = 10 poises)
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Asphalt Physical Tests6
Viscosímetro de vacío Cannon-Manning
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Asphalt Physical Tests7
Baño de agua
Fuente de vacio
Viscosímetro de vacío Cannon-Manning
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Asphalt Physical Tests
Viscosidad cinemática a 135°C (275°F)
Ensayo (ASTM D2170)• Viscosímetro (Viscosímetro de brazo cruzado Zeitfuchs)• Control de temperatura (baño de aceite)• Operación: Flujo por gravedad – las fuerzas gravitacionales
inducen el flujo• Medición: Tiempo entre marcas• Unidad: Centistokes (cSt) o mm2/s• Viscosidad absoluta = Viscosidad cinemática x Densidad
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Asphalt Physical Tests9
Viscosímetro de brazo cruzado Zeitfuchs
Línea de relleno
Asfalto
Marcas de
tiempo
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Asphalt Physical Tests
Ensayo de penetraciónDefinición: Medición empírica de la consistencia determinada midiendo la penetración en una muestra de asfalto de una aguja.
Ensayo (ASTM D5)• Penetrómetro con una aguja determinada• Muestra de asfalto en contenedores de metal o vidrio de 85 g (3 oz) o
170 g (6 oz)• Baño de agua: 25°C (77°F), 4°C (39.2°F)• Duración del ensayo: 5 s o 60 s
• Penetración medida en múltiplos de 0.1 mm• Unidad: 1 unidad de penetración = 0.1 mm• 60 unidades de penetración = 6 mm
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Asphalt Physical Tests11
Ensayo de penetración
Penetración
CementoAsfáltico
Antes Después de 5 s
100 g
100 g
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Asphalt Physical Tests12
Ensayo de penetración
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Asphalt Physical Tests
Punto de ablandamiento (Anillo y bola)
Definición: Temperatura a la cual una muestra de asfalto no puede soportar su propio peso y comienza a fluir.
Propósito• Evaluar la temperatura a la cual ocurre un cambio de fase.
Ensayo (AASHTO T53)• Ensayo conducido en Etileno Glicol• Tasa de aumento de temperatura = 5°C/min• Anillo de bronce lleno con asfalto y con bola de acero puesta
encima• La temperatura es medida en el instante el asfalto ablandado
llega al fondo
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Asphalt Physical Tests14
Punto de ablandamientoTermómetro
Muestra
Bola de acero
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Asphalt Physical Tests
Ensayo en Horno de Película Delgada
Propósito
• Someter al asfalto a condiciones de endurecimiento que se aproximen a las condiciones que ocurren bajo operaciones de planta normales.
Ensayo (ASTM D1754)
• Horno de corriente de aire forzada (163°C)
• Estante rotativo (5-6 rpm)
• Film de asfalto de 3.2 mm calentado en platillos metálicos
• Tiempo: 5 horas
• Determinación de la perdida de masa (%)
• Medición de la viscosidad o penetración del residuo TFOT
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Asphalt Physical Tests16
Ensayo en Horno de Película Delgada
163 ºC
Platillo metálico chato40 mm de diámetro x 9.5 mm de
profundidad
5-6 rpm
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Asphalt Physical Tests17
Ensayo en Horno de Película Delgada
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Asphalt Physical Tests
Propósito
• Someter al asfalto a condiciones de endurecimiento que se aproximen a las condiciones que ocurren en operaciones de planta normales.
Ensayo (ASTM D2872)
• Horno de corriente de aire forzada (163°C)
• Film delgado móvil en botella de vidrio
• Carrusel vertical que rota a una tasa pre-determinada
• Chorro de aire (Flujo de aire de 4000 ml/min)
• Tiempo: 75 minutos
• Determinación de la perdida de masa (%)
• Medición de la viscosidad o penetración del residuo TFOT
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Ensayo de horno rotatorio de película delgada
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Asphalt Physical Tests19
Ensayo de horno rotatorio de película delgada
Chorro de aire
VentiladorControles
Botella en carrusel
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Ensayo de horno rotatorio de película delgada
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Asphalt Physical Tests
Botellas antes y después del ensayo
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Abertura en la
botella
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Asphalt Physical Tests
Ensayo de solubilidadPropósito
• Determinar la pureza del asfalto en términos del porcentaje soluble
en tricloroetileno (TCE). La materia mineral no se disuelve en TCE.
Ensayo (ASTM D2042)
• El asfalto es disuelto en TCE and sujeto a 38°C por una hora
• La solución es filtrada en un filtro de fibra de vidrio
• Se determina la cantidad de material insoluble retenido en el filtro
• El resultado se expresa como el porcentaje de pureza
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Asphalt Physical Tests
Ensayo de punto de destello (inflamación)
Definición:
El punto de inflamación es la temperatura a la cual el asfalto libera
suficiente vapor que puede producir un destello en presencia de una chispa
o llamarada.
Ensayo (ASTM D92)
• Método de Cleveland Open-Cup (COC)
• Taza de bronce llena con asfalto es calentada a una tasa determinada
• Una pequeña llama es pasada sobre la superficie periódicamente
• Se anota la temperatura cuando ocurre un destello instantáneo
• Resultado: Temperatura en ºF o ºC
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Asphalt Physical Tests
Usos
• Seguridad durante el manipuleo• Cumplimiento con la calidad del material/especificaciones
Comentario
• El punto de inflamación representa temperaturas bien por encima de las temperaturas usadas en la producción de MAC.
• El punto de inflamación se encuentra por debajo del punto de combustión.
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Ensayo de punto de destello (inflamación)
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Asphalt Physical Tests25
Ensayo de punto de destello (inflamación)
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Asphalt Physical Tests
Ensayo de ductilidadDefinición:Habilidad del asfalto de ser estirado sin romperse.
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Usos• Medida de las
propiedades en tensión• Evaluar la
compatibilidad de combinaciones
• Potencial de agrietamiento a bajas temperaturas
Ensayo (ASTM D113)• Ensayo empírico• Temperaturas de ensayo (25°C,
15.5°C, 4°C, etc.)• Baño de agua (sal/alcohol)• Molde especial del especimen (forma
de hueso de perro)• Tasa de extension (5 cm/min o 1 cm/
min)• Resultado del ensayo en cm
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Asphalt Physical Tests27
Ensayo de ductilidad
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Asphalt Physical Tests28
Ensayo de ductilidad
50 pen bitumen
Bitumen modificado con polímero
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Asphalt Physical Tests
Gravedad EspecíficaDefinición: Relación de la masa de asfalto a una temperatura dada a la masa
del mismo volumen de agua a la misma temperatura.
Ensayo (ASTM D70)
• Método del picnómetro• Temperatura especificada (25°C o 15.5°C)• Gravedad especifica (25/25°C) significa que los dos, el asfalto y el
agua, están a 25°C
Usos
• Cumplimiento con especificaciones• Análisis de diseño de mezclas• Compensación monetaria/transacciones
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