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7/17/2019 _CARACTERIZACIÓN ASFALTOS.pdf

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CARACTERIZACIÓN FÍSICA

Se utilizan ensayos para medirpropiedades físicas del material asfáltico.Los ensayos a realizar para verificarcondiciones de calidad del materialasfáltico se pueden clasificar en:

Ensayos para medir consistencia

Ensayos de durabilidad

Ensayos de pureza

Ensayos de seguridad

Otros ensayos



y



ARTÍCULO 400 – 07 (INVIAS)

DISPOSICIONES GENERALES PARA LAEJECUCIÓN DE RIEGOS DEIMPRIMACIÓN, LIGA Y CURADO,

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES,SELLOS DE ARENA ASFALTO,LECHADAS ASFÁLTICAS, MEZCLAS

ASFÁLTICAS EN FRÍO Y EN CALIENTEY RECICLADO DE PAVIMENTOS

ASFÁLTICOS



ENSAYOS DE VISCOSIDAD

Viscosidad Absoluta

ViscosidadCinemática

Microviscosímetro deplacas paralelas.

Viscosímetroconicilíndrico.

Viscosímetros capilares.

Viscosímetro Saybolt.



VISCOSIDAD

Se define como la resistencia que ofreceun fluido a la deformación. Se encuentracomo la relación entre el esfuerzo de corte

aplicado y la velocidad de deformación.



METODOS PARA MEDIRVISCOSIDAD

Los ensayos tienen por objeto determinarel estado de fluidez del asfalto en el rangode temperaturas usadas durante su

aplicación.

MÉTODOS ABSOLUTOS:

La Viscosidad se calcula conociendo lasdimensiones del aparato y las fuerzasactuantes.



MICROVISCOSIMETRO DEPLACAS DESLIZANTES

Dos láminas de vidrio entrelas cuales se coloca elmaterial asfáltico, se

colocan en un baño deagua a Tº controlada (60ºCy 135ºC), una lámina es fijay la otra se carga mediante

un dispositivo que permitemedir con gran precisiónlos desplazamientos de lalámina móvil.



VISCOSIMETROCONICILINDRICO ROTATIVO

Son dos cilindros coaxiales,uno fijo externo, otro internocon libre rotación, en el

espacio que queda entre ellosse llena el material asfáltico.Se aplica un torque al cilindrointerior, se mide la velocidad

de rotación del cilindro y conlas dimensiones del aparatose calcula la viscosidadabsoluta.



VISCOSÍMETRO CAPILAR

Este tipo de instrumento fuedesarrollado por Poiseuille y

probablemente es uno de los

instrumentos mas utilizado para medir

viscosidad.

La medición directa de la viscosidad,

se basa en la ecuación de Poiseuille,

debiendo medirse la velocidad de

escurrimiento de un líquido a través de

un tubo capilar, bajo una presión

definida.



VISCOSÍMETRO CAPILAREcuación de Poiseuille:

ηa = π r 4 t P8 V L

V = Volumen del líquido

r = radio del capilar L = Long del capilar P = Presión en dinas/cm2T = tiempo de flujo

Se tienen dos tipos de

viscosímetros capilares:1. Por aplicación de unapresión: se obtieneviscosidad absoluta2. Por gravedad: se obtieneviscosidad cinemática.



INV E 716 VISCOSIDAD DEL ASFALTO CON ELMETODO DEL VISCOSÍMETRO CAPILAR DE VACIO

Se mide el tiempo necesario,para inducir por medio del vacío,un volumen fijo de líquido através de un tubo capilar, bajocondiciones estrechamente

controladas de vacío ytemperatura (60ºC).

La viscosidad en Poises, secalcula, multiplicando el tiempode flujo, en segundos, por elfactor de calibración delviscosímetro.Unidades de viscosidad:SI = Pa.seg = N.s/m2Cgs = Poise = 1 g/cm·s

1dina·s/cm2 1 Pa·s es equivalente a 10 Poises




Equipo:

1. Viscosímetro: puede ser cualquiera de los siguientes según la norma.

Cannon – Manning Instituto del Asfalto Koppers modificado



Equipo:

2. Termómetro: para controlarla Tº del ensayo.

3. Baño: de agua a la Tº delensayo para sumergir elcapilar.

4. Sistema de vacío: paragarantizar la presión en el

material que permita eldesplazamiento a través delcapilar (40KPa=300 mm Hg)

5. Cronómetro: para medir eltiempo de desplazamiento

del material.




Descripción del ensayo:

1. Se calienta la muestra para garantizar sufluir.

2. Se debe mantener el baño de agua a la Tº

de ensayo.3. Se vierte el material asfáltico en el

viscosímetro capilar hasta la línea dellenado.

4. Se introduce el viscosímetro capilar dentro

del baño durante 30 minutos.5. Se conecta el sistema de vacío al capilar

para iniciar el flujo del asfalto.

6. Se registra el tiempo requerido para que elmaterial pase entre las sucesivas marcas

del viscosímetro.


F l u j o



Resultados:

El viscosímetro capilar de acuerdo al tipo(Cannon, I.A., Koppers) tiene unaconstante de calibración K que registra las

dimensiones del capilar y las condicionesde ensayo. Para obtener el valor deviscosidad, simplemente se multiplica laconstante por el tiempo en segundos así:

Viscosidad ( Poises) P = K . t donde:

K = factor de calibración en poises/segundo, y

t = tiempo de flujo, en segundos


F l u j o



Métodos Secundarios:

Se emplean aparatos que deben sercalibrados mediante líquidos deviscosidad conocida



INV – E 714 VISCOSIDAD SAYBOLT DE ASFALTOS

Consiste en determinar eltiempo en segundos quedemora en fluir 60 ml demuestra, a través de un orificio

calibrado, medido bajocondiciones cuidadosamentecontroladas. El tiempoobtenido se corrige por unfactor que depende de la

abertura del orificio, el cual esreportado como la viscosidadde la muestra a la temperaturade ensayo.

1 Pa·s es equivalente a 10 Poises




Viscosidad Saybolt Universal – Es el tiempo en segundos,corregido, durante el cual fluyen 60 ml de muestra a través de unorificio universal calibrado bajo condiciones específicas. El valorde la viscosidad se informa en segundos Saybolt Universales

(SSU) a una temperatura especificada.

Viscosidad Saybolt Furol – Es el tiempo en segundos, corregido,durante el cual fluyen 60 ml de muestra a través de un orificioFurol calibrado bajo condiciones específicas. El valor de la

viscosidad se informa en segundos Saybolt Furol (SSF) a unatemperatura especificada.




La palabra Furol es una contracción de laspalabras "Fuel and road oils” (aceites y

combustibles para carreteras).

La viscosidad Saybolt Furol es,aproximadamente, 1/10 de la viscosidad SayboltUniversal, y es recomendada para lacaracterización de los productos del petróleotales, como el combustible (Fuel-oil) y otros

materiales residuales, que tengan viscosidadesSaybolt Universales mayores de 1000 segundos.




Equipo:

1. Viscosímetro Saybolt: es demetal no corrosivo, en la salida

tiene un orificio calibrado(universal o furol) que puede serremovible. También tiene uncorcho que evita el flujo de lamuestra antes de iniciar el

ensayo. El viscosímetro vadentro de un recipiente (baño).




Equipo:

2. Baño: es un recipiente dentrodel cual se introduce el

viscosímetro. Tiene lacaracterística de mantener la Tºde ensayo por mediostermostáticos. Mantiene aisladotérmicamente al viscosímetro.




Equipo:

3. Matraz recibidor: debidamentenormalizado con capacidad de

60 ml, posee una marca degraduación.

4. Pipeta, termómetro, soportes,cronómetro. Para garantizar las

condiciones y control en elensayo.




1. Se prepara el equipo completo: baño, secoloca el viscosímetro dentro del baño y elmatraz recibidor en la parte inferior delviscosímetro.

2. Se llena el baño con el líquidocorrespondiente dependiendo de la Tº deensayo (agua o aceite). Se controla la Tºdel baño.

3. Se calienta la muestra y se vierte dentro

del viscosímetro por encima del borde derebose.

4. Con la pipeta se extrae material hasta pordebajo del borde de rebose.


F l u j o




5. Se retira el corcho ysimultáneamente se activa elcronómetro, el cual se detiene hastaque el material llegue a la marca degraduación del matraz recibidor que

corresponde a los 60ml. Se registrael tiempo en segundos.

El tiempo registrado se multiplicapor un factor de corrección de

acuerdo al tipo de ensayo y elresultado corresponde a laviscosidad en segundos sayboluniversal o en segundos saybolfurol, de acuerdo al orificio utilizado.


F l u j o



Métodos Técnicos o empíricos:

Sirven para evaluar y medir laconsistencia mediante técnicas rápidas ysencillas.

- Punto de Ablandamiento

- Penetración

- Ductilidad



PUNTO DE ABLANDAMIENTO

(APARATO DE ANILLO Y BOLA)

Es la temperatura a lacual, una muestra dematerial bituminosose ablanda y permiteel paso de una bolade acero.



•Se funde el materialasfáltico en dos anillos de

bronce.•Se colocan los anillosdentro de un soporte de

bronce y el montajecorrespondiente de ensayo.

•Sobre cada material

asfáltico se coloca unaesfera de acero de 9.5mmde diámetro y 3,5 gramos depeso.



•El conjunto debeir dentro de un

baño líquido elcual se somete acambio detemperaturaconstante.

•En el momento en que la esfera desprende

el material bituminoso y cae a una distanciade 1”, se registra la temperatura para c/u y

se promedia las dos Tº obteniendo el Punto

de Ablandamiento.



SIGNIFICADO

Los materiales bituminosos sonviscoelásticos, cuando la temperatura seeleva, su viscosidad disminuyegradualmente tornándose más blandos.

El punto de ablandamiento es útil paraclasificar productos bituminoso y es un valor

índice de la tendencia del material a fluircuando está sometido a Tº elevadas.



PENETRACIÓN

•Equipo utilizado:penetrómetro•Temperatura de

ensayo: 25ºCEs la distancia depenetración de unaaguja normalizadacon una carga totalde 100 gr en untiempo de 5 seg



PENETRACIÓN



DUCTILIDAD INV.E-702

Consiste en someter una probeta dematerial asfáltico a un ensayo de tracciónbajo unas condiciones de velocidad y

temperatura determinadas. (50mm/min y25ºC)

DUCTILIDAD



DUCTILIDAD

El material asfáltico se coloca dentrode los moldes de ensayo calentándolopreviamente para alcanzar el fluir,preparando con anterioridad los

moldes.



DUCTILIDAD PINZAS

PIEZASLATERALES



DUCTILÓMETRO



DUCTILIDAD



DUCTILIDAD

La ductilidad es la distancia hasta la cual la probetade asfalto puede ser estirada antes de que rompa



DUCTILIDAD



ENSAYOS DE DURABILIDAD

OBJETIVO:

Determinar de manera aproximada loscambios que sufren los asfaltos por elcalentamiento a temperatura elevada (elenvejecimiento del cemento asfáltico).

DURABILIDAD: Capacidad del materialasfáltico de mantener sus propiedadesligantes y cohesivas



ENSAYOS DE DURABILIDADPERDIDAS POR CALENTAMIENTO

Ensayo al horno de lámina asfálticadelgada. INV E721

Ensayo al horno de lámina asfálticadelgada en movimiento. INV E720

INV E721 ENSAYO DE LAMINA



INV E721 – ENSAYO DE LAMINADELGADA

Se calienta una capa de asfalto de 3mm de espesordurante 5 horas a 163ºC. La muestra se coloca sobre

un plato que gira a una vel de 5 – 6 RPM

OBJETO



OBJETODETERMINAR EL EFECTO DEL CALOR Y

DEL AIRE SOBRE UNA PELÍCULA DEMATERIAL ASFÁLTICO SEMISÓLIDO.

LOS EFECTOS SE DETERMINAN APARTIR DE LA MEDICIÓN DE CIERTASPROPIEDADES SELECCIONADAS DEL

ASFALTO, ANTES Y DESPUÉS DELENSAYO.Viscosidad, Penetración, Ductilidad




INV E721 – ENSAYO DE LAMINADELGADA

Se calienta una capa de asfalto de 3mm de espesordurante 5 horas a 163ºC. La muestra se coloca sobre

un plato que gira a una vel de 5 – 6 RPM



ni



Porcentaje retenido de penetración:

Penetración del asfalto envejecido x 100Penetración del asfalto original

Indice de Envejecimiento:

Viscosidad del asfalto envejecidoViscosidad del asfalto original




INV E720 – ENSAYO DE LAMINADELGADA EN MOVIMIENTO

Disminuye el tiempodel ensayo, la muestrase coloca en recipiente

de vidrio cilíndrico, elcual va en undispositivo dentro delhorno que gira a 15

rpm. Adicionalmentese lo somete a unchorro de aire caliente.



ENSAYOS DE PUREZA

INV E713 SOLUBILIDAD DE MATERIALES ASFALTICOS EN TRICLOROETILENO OTRICLOROETANO

Para garantizar que el asfaltotenga poco materialinsoluble. Por definición el

material asfáltico escompletamente soluble eneste tipo de solventes.



ENSAYOS DE SEGURIDAD

INV E709 PUNTO DE IGNICIÓN Y DE LLAMAMEDIANTE LA COPA ABIERTA DECLEVELAND

INV E709 PUNTO DE IGNICIÓN Y DE LLAMA



INV E709 PUNTO DE IGNICIÓN Y DE LLAMAMEDIANTE LA COPA ABIERTA DECLEVELAND

La copa del ensayo sellena con la muestra hastaun nivel especificado. Seaumenta rápidamente latemperatura inicial de lamuestra y luego a una rata

constante y lenta, amedida que se aproximaal punto de ignición.

INV E709 PUNTO DE IGNICIÓN Y DE LLAMA



INV E709 PUNTO DE IGNICIÓN Y DE LLAMAMEDIANTE LA COPA ABIERTA DE CLEVELAND

A intervalos de tiempo

especificados se pasauna pequeña llama deensayo a través de lacopa. La temperatura másbaja a la cual la aplicaciónde la llama de ensayohaga que se incendien los

vapores que seencuentran por encima dela superficie del líquido,se toma como el punto de

ignición.

Para determinar el punto de llama se continúa la



Para determinar el punto de llama, se continúa laaplicación de la llama de ensayo hasta cuando éstahaga que el aceite se queme por lo menos durante

5 segundos.



OTROS ENSAYOS

PUNTO DE FRACTURA FRASSEl ensayo aplica a producto asfáltico deconsistencia sólida o semisólida.

Se somete una película del material que recubreuna placa de acero a ciclos sucesivos de flexióna temperaturas decrecientes.

La Temperatura en ºC a la cual se observa laprimera fisura en la película de asfalto es elpunto de fragilidad Frass.



OTROS ENSAYOS

ENSAYO DE LA MANCHAPara determinar el grado dealteración química

“cracking” en un asfalto.Se trata el asfalto con unsolvente (heptano y xileno),los asfaltos no crackeados

son totalmente solubles.Mancha positiva: cracking

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