Determinación de las temperaturas de mezclado y compactación mediante la

viscosidad a corte cero

Ponente

Ing. Israel Sandoval Navarro

Determinación de las temperaturas de mezclado y compactación mediante la viscosidad a corte cero.

Índice

• Introducción.

• Hipótesis.

• Parte experimental.

• Resultados.

• Conclusiones.

Introducción

• El proceso constructivo es un paso fundamental en la calidad deuna carpeta asfáltica, de nada sirve tener los mejores materiales ytener un diseño de alto desempeño si el proceso constructivo no sehace de manera adecuada.

• Las temperaturas de mezclado y compactación tienen unaimportancia fundamental en la calidad y desempeño de la mezclaasfáltica, en mayor medida la temperatura de compactación, si estano es la correcta se puede disminuir la durabilidadconsiderablemente.

• En obra uno de los requisitosestablecidos por las dependenciases contar con el rango detemperaturas de mezclado ycompactación.

Introducción

• Existen métodos para determinar estas temperaturas paradiseños en laboratorio las cuales pueden servir comoreferencia para campo, uno de los mas usados es elrecomendado por el “Asphalt Institute”.

• Los rangos de viscosidad de este método NO son validos paraasfaltos modificados.

• Esto se ha convertido enun problema paradependencias,productores de asfaltosmodificados y mezclasasfálticas, constructoresy supervisores.

Determinación de las temperaturas de mezclado y compactación mediante la viscosidad a corte cero.

Índice

• Introducción.

• Hipótesis.

• Parte experimental.

• Resultados.

• Conclusiones.

Hipótesis

La Viscosidad a Corte Cero puede usarse para determinar lastemperaturas de mezclado y compactación, evitando con esteparámetro la dependencia a la velocidad de corte.

1 10 100

2x105

4x105

6x105

8x105

106

Barrido de frecuencia

0

Eta'

Viscosidad

(P)

, (rad/s)

flujo

Cantidad de energía disipadaconstante a través de las capas del material.

Hipótesis

Viscosidad Rotacional (VR)Viscosidad a Corte Cero (VCC), DSR

Asfalto virgen (Newtoniano)VCC = X a Tm y VCC = Y a Tc

Asfalto virgen (Newtoniano)VR = 0.17 a Tm y VR = 0.28 a Tc

Asfalto modificado (Newtoniano)

VCC = XTemperatura mezclado

VCC = YTemperatura compactación

Asfalto modificado (No Newtoniano)VR = 0.17 a Tm y VR = 0.28 a Tc

Temperaturas muy altas

Tm= Temperatura de mezcladoTc= Temperatura de compactación

Determinación de las temperaturas de mezclado y compactación mediante la viscosidad a corte cero.

Índice

• Introducción.

• Hipótesis.

• Parte experimental.

• Resultados.

• Conclusiones.

Parte experimental

• Paso 1. Determinar Temperaturas de mezclado y compactación para asfaltos convencionales.

Asfalto Convencional PG Temperatura de

mezclado (˚C)

Temperatura de

compactación (˚C)

Ekbe Salamanca 64-16 153 - 159 141 - 146

AC20 Salina Cruz 64-16 154 - 160 142 – 147

USA 1 64-22 161 - 166 149 – 155

AC30 Nicaragua 64-16 152 - 158 140 – 145

USA 2 70-22 159 - 164 147 – 153

AC20 Tula 64-16 156 - 162 144 – 149

60/70 Colombia 58-22 148 - 154 136 – 141

Ekbe Cadereyta 64-22 154 - 160 142 - 147

Temperatura de MezcladoViscosidad Rotacional = 0.17 ± 0.02 Pa·s

Temperatura de CompactaciónViscosidad Rotacional = 0.28 ± 0.03 Pa·s

Parte experimental

• Paso 2. Determinar Viscosidades a Corte Cero a las temperaturas de mezclado y compactación para asfaltos convencionales.

Paso 2a. Barridos de frecuencia en DSR.• Asfalto Original.

• 0.1 a 100 rad/s.

• 120 Pa.

• 90 a 170˚C.

Parte experimental

• Paso 2. Determinar Viscosidades a Corte Cero a las temperaturas de mezclado y compactación para asfaltos convencionales.

Paso 2b. Curva VCC vs Temperatura.• Una para cada asfalto.

• 120 Pa.

• 90 a 170˚C.

Parte experimental

• Paso 2. Determinar Viscosidades a Corte Cero a las temperaturas de mezclado y compactación para asfaltos convencionales.

Paso 2c. Valor de VCC a temperaturas de mezclado y compactación para cada uno de los asfaltos convencionales.

Temperatura de mezclado Temperatura de compactación

Log (η0) 0.144 ± 0.02 0.249 ± 0.03

Parte experimental

• Paso 3. Determinar Temperaturas de mezclado y compactación para asfaltos modificados mediante Viscosidad a Corte Cero VCC.

Paso 3a. Barridos de frecuencia en DSR.• Asfalto Original.

• 0.1 a 100 rad/s.

• 120 Pa.

• 100 a 180˚C.

Parte experimental

• Paso 3. Determinar Temperaturas de mezclado y compactación para asfaltos modificados mediante Viscosidad a Corte Cero VCC.

Paso 3b. Curva VCC vs Temperatura.• Una para cada asfalto.

• 0.1 a 100 rad/s.

• 120 Pa.

• 100 a 180˚C.

Parte experimental

• Paso 3. Determinar Temperaturas de mezclado y compactación para asfaltos modificados mediante Viscosidad a Corte Cero VCC.

Paso 3c. Determinar temperaturas de mezclado y compactación para cada uno de los asfaltos modificados.

Temperatura de mezclado Temperatura de compactación

Log (η0) 0.144 ± 0.02 0.249 ± 0.03

Determinación de las temperaturas de mezclado y compactación mediante la viscosidad a corte cero.

Índice

• Introducción.

• Hipótesis.

• Parte experimental.

• Resultados.

• Conclusiones.

ResultadosEn las siguientes tablas se muestran las temperaturas de mezclado ycompactación de los asfaltos modificados determinadas con la Viscosidada Corte Cero.

Columnas:

• Viscosidad Rotacional VR. Son las temperaturas de mezclado ycompactación determinadas con el viscosímetro rotacional mediante elmétodo del “Asphalt Institute”.

• Experiencia. Son las temperaturas que regularmente se recomiendanpara este tipo de asfaltos, se han calculado con trabajos realizadosdurante 15 años y valores de módulo resiliente con los que se hadeterminado que a estas temperaturas se obtienen las mejorespropiedades mecánicas. Solo aplican para esos asfaltos modificados enespecífico.

• Viscosidad a Corte Cero VCC. Son las temperaturas de mezclado ycompactación calculadas con los valores obtenidos en el reómetro decorte dinámico empleando la Viscosidad a Corte Cero Log(ηo).

Resultados

Temperatura de mezclado (˚C)

determinada por

Asfalto PG δ

(˚)

Viscosidad

Rotacional VR

Experiencia Viscosidad a Corte

Cero VCC

Modificado 1 76-16 62.89 179 – 185 167 – 173 170 – 174

Modificado 2 82-16 57.71 184 – 190 172 – 178 171 – 175

Modificado 3 70-16 67.72 172 – 179 165 – 171 164 – 168

Modificado 4 88-16 51.81 190 – 194 No

disponible

172 – 176

Modificado 5 76-16 74.81 176 – 184 No

disponible

166 – 170

Modificado 6 76-16 74.26 168 – 174 No

disponible

162 – 166

Temperaturas de mezclado para asfaltos modificados.

Resultados

Temperaturas de compactación para asfaltos modificados.

Temperatura de compactación (˚C)

determinada por

Asfalto PG δ

(˚)

Viscosidad

Rotacional VR

Experiencia Viscosidad a Corte

Cero VCC

Modificado 1 76-16 62.89 169 – 173 157 – 163 162 – 166

Modificado 2 82-16 57.71 173 – 177 162 – 168 164 – 168

Modificado 3 70-16 67.72 162 – 165 155 – 161 156 – 160

Modificado 4 88-16 51.81 178 – 182 No

disponible

165 – 169

Modificado 5 76-16 74.81 163 – 167 No

disponible

158 – 162

Modificado 6 76-16 74.26 159 – 162 No

disponible

154 – 158

Determinación de las temperaturas de mezclado y compactación mediante la viscosidad a corte cero.

Índice

• Introducción.

• Hipótesis.

• Parte experimental.

• Resultados.

• Conclusiones.

Conclusiones

• Debido a que el método constructivo tiene gran influencia en la durabilidadde una mezcla asfáltica es de suma importancia contar con un método deselección de temperaturas de trabajo que ofrezca mayor certeza cuando setrabaja con asfaltos modificados.

• Como resultado del trabajo de investigación se desarrolló un método y seestablecieron valores de VCC para determinar temperaturas de mezclado ycompactación, este procedimiento estima el comportamiento reológico delos asfaltos y no se ve limitado por las condiciones de trabajo como porejemplo la velocidad de corte.

Conclusiones

• Las temperaturas de mezclado y compactación determinadas mediante laViscosidad a Corte Cero son similares a las que se determinaron porexperiencia demostrando que el método propuesto puede determinartemperaturas de trabajo confiables en algunos minutos, algo que porexperiencia a tomado años de trabajo.

• El método ha demostrado que a pesar de las diferencias entre los asfaltosmodificados como módulos reológicos y principalmente ángulos de fase, escapaz de determinar las temperaturas de mezclado y compactación demanera confiable, lo que lo hace aplicable para cualquier tipo de asfaltovirgen o modificado.

Ing. Israel Sandoval Navarro

israel@surfax.com.mx