ENSAYO AL HORNO DE LÁMINA ASFÁLTICA DELGADA

I.N.V. E – 721 – 07

1. OBJETO

1.1 Este método se refiere a la determinación del efecto del calor y del aire sobre una película de materiales asfálticos semisólidos. Los efectos de este procedimiento se determinan a partir de la medición de ciertas propiedades seleccionadas del asfalto, antes y después del ensayo.

1.2 Los valores establecidos en unidades SI deben ser considerados como la norma.

1.3 Esta norma no involucra las debidas precauciones de seguridad que se deben

tomar para la manipulación de materiales y equipos aquí descritos, ni establece pautas al respecto para el desarrollo de cada proceso en términos de riesgo y seguridad industrial. Es responsabilidad del usuario, establecer las normas apropiadas con el fin de minimizar los riesgos en la salud e integridad física, que se puedan generar debidos a la ejecución de la presente norma y determinar las limitaciones que regulen su uso.

2. RESUMEN DEL MÉTODO

2.1 Se calienta una lámina de material asfáltico en un horno a 163° C (325° F) durante 5 horas. Los efectos del calor y del aire se determinarán a partir de los cambios en las propiedades físicas, medidas antes y después del tratamiento en el horno. Se presenta, además, un procedimiento alterno para determinar el cambio en la masa de la muestra.

2.2 Los valores de precisión para el método han sido desarrollados para la

viscosidad, cambio de viscosidad y de penetración, y cambio en la masa ; no se ha definido precisión para otras propiedades.

3. USO Y SIGNIFICADO

Este método indica el cambio aproximado producido en las propiedades del asfalto, durante el proceso convencional de mezclado en caliente a temperaturas alrededor de 150° C (300° F), mediante la medición de la viscosidad, de la penetración o de la ductilidad. Lo anterior produce un residuo que se aproxima a la condición del asfalto cuando se incorpora al pavimento. Si la temperatura de mezclado difiere apreciablemente de 150° C (300° F), se presentará sobre dichas propiedades, un efecto mayor o menor.

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4. EQUIPO

4.1 Horno – El horno debe ser calentado eléctricamente y cumplir con los requisitos de la Especificación ASTM E-145 para hornos de convección por gravedad y ventilación forzada tipo 1B, y temperatura de operación hasta 180° C (356° F). Durante los ensayos para comprobación del cumplimiento de los requisitos de ASTM E-145, la repisa del horno debidamente cuadrada , como se indica más adelante en esta Sección, debe permanecer en su sitio y girando.

4.1.1 Construcción – Deberá ser rectangular con dimensiones interiores mínimas

(excluyendo el espacio ocupado por el elemento de calefacción) de 330 mm (13") en cada dirección (Ver Nota 1). En la parte delantera deberá tener el horno una puerta estrechamente ajustada, la cual deberá proporcionar una abertura libre sustancialmente igual a la altura interior y al ancho del horno. La puerta deberá contener una ventana con dimensiones por lo menos de 100 x 100 mm (4"x4") y con dos hojas de vidrio separadas mediante un espacio con aire a través de las cuales se pueda leer, sin abrir la puerta, un termómetro vertical, localizado como se indica más adelante; como alternativa, el horno podrá estar provisto de una puerta interior de vidrio, a través de la cual se pueda observar el termómetro al abrir momentáneamente la puerta exterior. El horno deberá estar adecuadamente ventilado mediante corriente de convección de aire y se deberán proveer, con este objeto, aberturas para la entrada y salida del aire y vapores calientes. Aberturas de cualquier tamaño y en cualquier disposición son satisfactorias, si cumplen con los requerimientos de la Especificación ASTM E -145, para el Tipo 1B.

4.1.2 Repisa Giratoria – El horno deberá estar provisto de una repisa circular que

tenga un diámetro mínimo de 250 mm (9.8") (Nota 1). La construcción de la repisa deberá ser tal, que proporcione una superficie plana para los recipientes, sin obstaculizar la circulación del aire a través de la repisa, cuando los recipientes se hallen en su sitio. La repisa deberá estar suspendida mediante un eje vertical, quedar centrada con respecto a las dimensiones interiores del horno y tener medios mecánicos de rotación a una rata de 5.5 ± 1 rpm. Además, deberá estar localizada verticalmente tan cerca del centro del horno como lo permita el cumplimiento de la exigencia de la Sección 6.1, en relación con la colocación del termómetro.

Nota 1.- El tamaño mínimo del horno debe ser el necesario para acomodar dos especímenes. Para operaciones de rutina o de control, se pueden requerir y resultan ventajosos, hornos de mayor tamaño, que admiten repisas también más grandes, para acomodar un mayor número de recipientes, siempre y cuando se cumplan los requerimientos de la norma ASTM E-145 para el tipo 1B. Bajo ninguna circunstancia, sin embargo, se deberá emplear más de una repisa adecuadamente centrada en el horno.

4.1.3 Tiempo de Recuperación – Cuando el horno alcance una temperatura de 163° C

(325° F) y se introduzcan dentro de él dos recipientes con muestras, el horno deberá estar en capacidad de retornar a 162° C (323° F), dentro de un período de 15 minutos.

4.2 Termómetro – Un termómetro para medir pérdida de calor, que tenga un

intervalo de 155° a 170° C y de acuerdo con las exigencias para termómetros 13C, de la Norma ASTM E-1.

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4.3 Recipiente – Una cazuela cilíndrica de 140 mm (5 1/2") de diámetro interior y

9.5 mm (3/8") de profundidad, con fondo plano. Cincuenta mililitros (50 cm³) de la muestra en el recipiente de este tamaño, proporcionan una película con espesor de 3.2 mm (1/8"). Los recipientes deben ser fabricados de aluminio o de acero inoxidable. Los primeros deberán tener un espesor de lámina de aproximadamente 0.76 mm (0.030"), y los de acero inoxidable, de 0.635 mm (0.025") aproximadamente.

Como las cazuelas tienen tendencia a deformarse con el uso, aún cuando los ensayos indican que una pequeña magnitud de alabeo no afecta los resultados de manera significativa, es aconsejable una inspección frecuente para eliminar cazuelas demasiado deformadas o deterioradas. Se ha encontrado que los espesores indicados para el metal, proporcionan adecuada rigidez sin que su peso sea excesivo. Recipientes de acero inoxidable elaborados con lámina calibre No.24 (0.06 mm) cumplen con el espesor recomendado. Recipientes de acero inoxidable elaborados con lámina No.26 (0.05 mm) son también aceptables, pero tienen mayor tendencia a alabearse durante el uso. En ningún caso, el espesor del metal deberá ser menor de 0.381 mm (0.015").

4.4 Balanzas – Si se desea encontrar la pérdida por calentamiento, se deberá

emplear una balanza con capacidad de 200 g y sensibilidad de 0.001 g; si se desea encontrar sólo el residuo, se deberá emplear una con capacidad de 2 kg y sensibilidad de 0.1 g.

5. PREPARACIÓN DE ESPECIMENES

5.1 Se coloca suficiente material para el ensayo en un recipiente adecuado y se calienta hasta que llegue a una condición fluida. Se deberá tener extremo cuidado de que no se presente un sobrecalentamiento local de la muestra y que la más alta temperatura alcanzada, no exceda en 100° C (180° F) al punto de ablandamiento esperado. Se agita la muestra con un termómetro de uso general, durante el período de calentamiento, pero se debe evitar la incorporación de burbujas de aire en la muestra. Se miden 50 ± 0.5 g dentro de cada una de dos o más cazuelas taradas, que cumplan con las exigencias de la Sección 4.3.

Cuando se quieran efectuar ensayos sobre el residuo, diferentes a la penetración y a la ductilidad, se podrán requerir más de dos recipientes que proporcionen material suficiente para efectuarlos.

5.2 Al mismo tiempo, se vierte una parte de la muestra dentro de los recipientes

especificados, para la medida de las propiedades originales del asfalto. Se efectúan los ensayos correspondientes a las propiedades que se quieren medir, mediante los Métodos INV apropiados .

5.3 Si se desea, el valor de la pérdida o del aume nto en la masa en términos

cuantitativos, se enfría las muestras para el ensayo al horno, hasta la temperatura ambiente y se determina la masa de cada muestra separadamente con aproximación a 0.001 g.

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Si no se necesita el cambio en la masa, se dejan enfriar las muestras hasta aproximadamente la temperatura ambiente antes de colocarlas en el horno como se indica en la Sección 6.3.

6. PROCEDIMIENTO

6.1 Se nivelará el horno de manera que la repisa gire en un plano horizontal. La inclinación máxima durante la rotación no deberá ser mayor de 3° a partir de la horizontal. Se determina la temperatura del horno por medio del termómetro especificado sostenido del vástago de la repisa circular, en posición vertical, localizado en un punto equidistante del centro y del borde exterior de la repisa. El fondo del bulbo del termómetro deberá quedar a 6.4 mm (¼") por encima de la parte superior de la repisa.

6.2 Se colocan los recipientes vacíos en cada uno de los sitios predeterminados en

la repisa giratoria. Se ajusta el control de temperatura del horno hasta que esta se equilibre, midiendo en el termómetro 163 ° ± 1° C (325° ± 2° F), una vez la temperatura ha sido ajustada, se retiran los recipientes del horno sin afectar la temperatura.

6.3 Con el horno a 163° C (325° F), se colocan rápidamente los recipientes con la

muestra sobre la repisa circular, se cierra el horno y se inicia la rotación del estante. Materiales asfálticos de diferentes grados no se deberán ensayar en ningún caso en el horno al mismo tiempo. Se mantendrá la temperatura a 163° ± 1° C (325° ± 2° F) durante 5 horas después de que la muestra haya sido introducida y de que haya alcanzado el horno dicha temperatura. El período de 5 horas se deberá iniciar cuando la temperatura alcance 162° C (323° F) y en ningún caso, el tiempo total que permanezca una muestra en el horno, deberá ser mayor de 5 1/4 horas. A la conclusión del período de calentamiento, se removerán las muestras del horno. Si no se está determinando el cambio en la masa , se procederá como se indica en la Sección 6.5.

Si el cambio en la masa se está determinando, se enfría a la temperatura ambiente, se determina su masa con aproximación a 0.001 g y se calcula el cambio en la masa , sobre la base del asfalto de cada recipiente. Cuando no se puedan efectuar los ensayos completos durante el mismo día, y si se está determinando la pérdida o el aumento en la masa, el residuo debe ser pe sado y almacenado durante la noche antes de calentarlo nuevamente.

Si no se va a determinar el cambio en la masa, se transfiere el residuo a la lata de 240 ml (8 onzas) como se indica en la Sección 6.5, antes de su almacenamiento durante la noche.

6.4 Después de medir la masa de los recipientes con los residuos, se coloca sobre

unas láminas de asbesto-cemento o láminas refractarias y se deposita sobre la repisa circular del horno, mantenido a 163° C (325° F). Se cierra el horno y se rotará la repisa durante 15 minutos, se remueven las láminas con las muestras y se procederá inmediatamente como se describe a continuación.

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6.5 Se vierten ambas muestras en una lata de 240 ml (8 onzas). Se remueven sustancialmente todo el material de los recipientes de 140 mm (5 1/2") raspándolo con una espátula adecuada o un cuchillo. Se agita completamente los residuos colocándolos en la lata de 240 ml (8 onzas), sobre una placa caliente para mantener el material en condición fluida, si fuera necesario. Se vierte el material dentro del recipiente o moldes adecuados para la penetración, ductilidad u otros ensayos que fueren requeridos. Se completarán los ensayos sobre el residuo mediante los Métodos INV apropiados , dentro de las 72 horas siguientes.

7. INFORME

7.1 Se reportan los valores originales de las propiedades del asfalto, medidas como se indica en la Sección 5.2 y los valores de las propiedades del residuo, como se indica en la Sección 6.5.

El cambio de viscosidad se puede también expresar como la relación entre la viscosidad del residuo asfáltico y la viscosidad original del asfalto. El cambio de penetración se evalúa como la penetración del residuo, expre sado como porcentaje de la penetración original.

7.2 Se reportan los resultados de ductilidad o de otros ensayos, de acuerdo con los

métodos de ensayo INV apropiados.

7.3 Cuando se haya determinado la pérdida o ganancia en la masa , se reportará el cambio promedio en la masa del material en todos los recipientes empleados en el ensayo, como porcentaje con respecto a la masa del material original.

7.4 Los resultados de este ensayo pueden indicar una pérdida o ganancia en la

masa del lígante asfáltico. Durante el ensayo los componentes volátiles se evaporan produciendo una disminución en la masa ó cuando el oxigeno reacciona con la muestra causando un aumento en la masa, la combinación de estos factores en la muestra, determinará, en cualquier caso, una gana ncia o una pérdida mayor. Es así como muestras con muy bajo porcentaje de componentes volátiles pueden exhibir usualmente una ganancia en la masa, en tanto que muestras con alto porcentaje de componentes volátiles pueden exhibir usualmente una pé rdida en la masa.

8. PRECISIÓN Y TOLERANCIAS

8.1 Los criterios sobre aceptación de los resultados de la viscosidad a 60° C (140° F) y a 135° C (275° F), de la relación de la viscosidad a 60° C (140° F), del cambio en la penetración a 25° C (77° F) y del cambio de masa, de acuerdo con los resultados obtenidos mediante este método, están dados en la Tabla 1.

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Tabla 1. Precisión del ensayo en residuo

Material e Indice tipo Desviación estándar

(1s )

Rango aceptable de

dos resultados

(D2s )

Coeficiente de variació n

(% de la media) (1s %)

Rango aceptable de dos resultados (% de la media)

(D2s %)

Precisión de un solo operador Porcentaje de penetración retenida

1.43 4.0 ---- ----

Cambio en el porcentaje de masa:

No más de 0.4% (Max.) 0.014 0.04 ---- ---- Mayor que 0.04% ---- ---- 2.9 8.0 Viscosidad a 60°C (140°F)

---- ---- 3.3 9.3

Viscosidad a 60°C (140°F) ---- ---- 2.0 5.7

Relación: Viscosidad a 60°C (140°F) después ensayo Viscosidad a 60°C (140°F) antes de ensayo

---- ---- 5.6 16.0

Ductilidad a 15.6°C (60°F), cm A

7 20 ---- ----

Precisión entre laboratorios Porcentaje de penetración retenida 2.90 8.0 ---- ----

Cambio en el porcentaje de masa:

No más de 0.4% (Max.) 0.055 0.16 ---- ---- Mayor que 0.04% ---- ---- 14.0 40.0 Viscosidad a 60°C (140°F)

---- ---- 11.6 33.0

Viscosidad a 60°C (140°F) ---- ---- 6.4 18.0

Relación:B Viscosidad a 60°C (140°F) después ensayo Viscosidad a 60°C (140°F) antes de ensayo

---- ---- 9.1 26.0

Ductilidad a 15.6°C (60°F), cm A

12 34 ---- ---- A Esta basado en el análisis de resultados de ensayos realizados por 30 laboratorios en cuatro asfaltos con rangos de

ductilidad entre 20 y 40 cm. B La precisión para diferentes laboratorios es aplicable para cementos asfálticos con relaciones de viscosidad

menores que 3.0, para relaciones mayores de 3.0 no se ha establecido precisión todavía.

8.2 Los valores dados en la columna 2 corresponden a la desviación estándar que ha sido establecida en función de las propiedades de los materiales y de las condiciones de ensayo descritas en la columna 1. Los valores dados en la columna 3 corresponden a los límites que no se deben exceder para una propiedad, es decir un resultado se considera dudoso si la diferencia entre dos determinaciones supera los límites dados. Los valores dados en la columna 4 corresponde n a los coeficientes de variación que han sido establecidos en función de las propiedades de los materiales y de las condiciones de ensayo

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descritas en la columna 1. Los valores dados en la columna 5 corresponden a los límites que no se deben exceder para una propiedad, es decir que un resultado se considera dudoso si la diferencia entre dos determinaciones, expresado como porcentaje de la media, supera los límites dados.

9. NORMAS DE REFERENCIA

AASHTO T 179 – 05 ASTM D 1754 – 97