UNIVERSIDAD PRIVADA SAN PEDROFILIAL SULLANA
ELECTIVO N 01: PAVIMENTOSESCUELA: INGENIERIA CIVILTEMA:
EMULSIONES ASFLTICAS
EMULSIN ASFLTICALa emulsin bituminosa es un material constituido
por un ligante hidrocarbonado, ste se ve sometido en el proceso de
fabricacin a esfuerzos de laminacin y cizalla hasta conseguir que
se establezca una dispersin del ligante en el medio acuoso.
Desde el punto de vista fisicoqumico, una emulsin es una
dispersin de un lquido en otro no miscible con el primero, son en
definitiva dispersiones de un ligante asfltico en un medio acuoso.
Constituyen la solucin lgica y natural para poner en obra betunes a
temperatura ambiente sin miedo a la presencia de humedad ni a los
problemas que produce una mala adhesividad con los ridos.
El betn es por su naturaleza hidrfobo (repulsin al agua) y en
una emulsin al chocar las partculas de betn se unirn dando lugar a
otras con tamao ms grande, lo que provocara al final la separacin
del betn y del agua en dos fases.
Para evitar la coalescencia de las partculas de betn y conseguir
una buena estabilidad de la emulsin, es necesario que en la
fabricacin existan productos que eviten esto, para ello es que se
adiciona lo que se denomina emulsionantes o emulsificantes.
Enseguida veremos las propiedades, clasificacin y la importancia de
los mismos en la clasificacin de las emulsiones asflticas.Se
conocen dos tipos de emulsiones: Directa e Inversa.a)Directa, en
las cuales la fase dispersa (o interna) es hidrocarbonada y la
dispersante (o externa) es agua.b)Inversa, en las cuales la fase
dispersa es la acuosa.
Las emulsiones utilizadas en carreteras son directas, es decir,
dispersiones de betn en agua.
CONSTITUYENTES Y CLASIFICACINPara poder clasificar a las
emulsiones resulta conveniente dar a conocer las propiedades de sus
constituyentes y su intervencin en la misma.Para que una emulsin
posea una estabilidad mnima en el tiempo, lo que condiciona su
empleo, es que contenga uno o varios tensioactivos o agentes
tensioactivos, stos son: compuestos qumicos que presentan una
actividad superficial que cuando se disuelven en un lquido, en
particular en agua, reducen su tensin superficial.
La accin del emulsificante se puede interpretar teniendo en
cuenta una caracterstica que es comn a todos los tensioactivos: Las
molculas tienen un extremo que manifiesta afinidad por el agua, y
una larga cadena hidrocarbonada que (por su naturaleza orgnica) es
afn con el asfalto.
Al ponerse en ntimo contacto las fases agua y asfalto en el
molino coloidal (donde se produce el efecto de cizalla para la
mezcla) las molculas del emulsificante se orientan en la interfase,
crendose una capa mono molecular orientada.
Si el emulsificante es de tipo inico (aninico o catinico), los
glbulos estn cargados elctricamente en su superficie, siendo esta
carga del mismo signo para todos los glbulos, la repulsin
electrosttica constituye a impedir que los glbulos se unan entre s,
la carga elctrica es entonces un factor adicional de
estabilizacin.
Existen muchos compuestos naturales, sobre todo los que son
productos de la sntesis qumica, que responden a estos criterios. A
estos los denominaremos emulsionantes o emulsificantes y a
continuacin los detallaremos.
Los ensayos que se realizan sobre las emulsiones asflticas son:
1) Viscosidad a 25C 2) Residuo asfltico por determinacin de agua3)
Asentamiento a los 5 das4) Demulsibilidad con 0,02N de Cl2Ca5)
Demulsibilidad con 0,01 N de Cl2Ca6) Miscibilidad con agua7)
Miscibilidad modificada con agua8) Mezcla con cemento9)
Recubrimiento10) Tamizado.
EmulsionantesTeniendo en cuenta la definicin de los
emulsificantes los podemos clasificar y hacer referencia segn su
carcter inico en: Emulsionantes aninicos Emulsionantes catinicos
Emulsionantes no inicos
En la fabricacin de emulsiones asflticas los emulsionantes
utilizados con los aninicos y los catinicos, describiremos a
continuacin sus propiedades.
Emulsificantes aninicosSe tratan de tensoactivos que se ionizan
en solucin acuosa para dar origen a iones orgnicos cargados
negativamente, que son los responsables de la actividad
superficial. Entre ellos se encuentran:
Sales alcalinas de cidos grasos Sales Metlicas de cidos grasos
Sales de base orgnica y de cidos grasos
Emulsificantes catinicosSon los tensoactivos que se ionizan en
solucin acuosa y que originan los iones orgnicos cargados
positivamente responsables de la actividad superficial. Los
tensoactivos ms utilizados son:
Alquilaminas, Alquilamidoaminas, Hetericloclos nitrogenados de
tipo imidazolina
Estos reaccionan solos o en asociacin y deben estar en forma de
sales.Cuando el glbulo de asfalto, por la presencia del
emulsificante en su superficie, adquiere carga positiva se dice que
la emulsin es catinica (Por equipos de electrlisis), tenemos
concentracin en el electrodo negativo CATODO.
Si la carga del glbulo es negativa, estaremos en presencia de
una emulsin aninica, en el electrodo positivo ANODO.
Rotura de la emulsinEn forma simplificada y sencilla podemos
agregar que una emulsin rompe, cuando esta se pone en contacto con
un agregado ptreo, inicindose; la separacin del asfalto del agua y
el recubrimiento del agregado ptreo con una pelcula del mismo. El
agua debe entonces, liberarse y finalmente evaporarse.
Por todo lo expuesto se puede clasificar a las emulsiones de
acuerdo al emulsificante en: ANINICAS Y CATINICAS y, de acuerdo al
tipo de rotura en: RPIDAS, MEDIAS Y LENTAS, tanto las aninicas como
las catinicas, pero a su vez estas ltimas cuentan con dos tipos de
rotura ms que son las superestables y las denominadas de
imprimacin.
En la sntesis siguiente, se ve en forma ms detallada lo
anteriormente expresado: Emulsiones Aninicas de rotura Rpida Media
Lenta
Emulsiones Catinicas de rotura Rpida Media Lenta Superestables
ImprimacinExisten dos procesos fundamentales de corte o rotura de
la emulsin sobre el material ptreo para que se produzca la
separacin de fases y la formacin de la pelcula de cemento asfltico
sobre el mineral:
La evaporacin de agua. La reaccin fisicoqumica entre el
emulsificante y la superficie del ptreo.
Ambos procesos son simultneos en las emulsiones, pero, mientras
que en las catinicas prevalece la reaccin fisicoqumica, en las
aninicas el proceso principal es el de evaporacin de agua, a
continuacin describiremos estos mecanismos:
Rotura por evaporacin: Esta forma de contribucin a la rotura es
altamente dependiente de las condiciones atmosfricas; ser
favorecida por altas temperaturas, vientos fuertes y bajos
porcentajes de humedad ambiente. Por otro lado, la cada de una
lluvia durante la ejecucin de una obra puede revertir este proceso,
regenerando la emulsin directa (asfalto en agua) y lavando la
mezcla.
Mecanismo fisicoqumico: Este proceso involucra una absorcin de
los iones emulsificantes presentes en la fase acuosa sobre el rido.
Esta absorcin tiene caractersticas qumicas ya que se forma un nuevo
enlace. El proceso producido tiene dos importantes
consecuencias:
1) La separacin de iones del tensioactivo de la fase dispersante
desequilibra la emulsin al inducir a los iones presentes en la
interfase asfalto-agua a pasar a la solucin para compensar a los
que se han depositado.2) La superficie del agregado se tapiza de
iones del emulsificante, orientados en su parte inica hacia el rido
y la cadena orgnica hacia afuera. La superficie del rido pasa a ser
muy a fin con el asfalto. Estos dos hechos producen un depsito de
cemento asfltico sobre el granular, existiendo una ligazn real por
la absorcin del emulsificante.
Por lo expresado el mecanismo fisicoqumico depende del clima en
menor medida que de la evaporacin.
Los emulsificantes catinicos comunes tienen la propiedad de
absorberse en los sitios activos de la mayora de los agregados
ptreos, variando en todo caso la velocidad de ese proceso de un
agregado a otro: ser ms rpido para un rido silicio
(electronegativo) que para uno con predominio calcreo
(electropositivo).
En las mezclas de agregados con emulsiones aninicas el mecanismo
que genera la rotura de la emulsin es la evaporacin del agua. En
este caso, las emulsiones aninicas exhiben comportamientos de
rotura de notable lentitud, con fuerte dependencia de las
condiciones climticas y baja adherencia. Solo en compuestos como
calcitas, dolomitas, etc., se pueden producir reacciones qumicas
entre el emulsificante y el agregado que justifiquen la adherencia.
Por lo tanto las emulsiones asflticas aninicas tienen mayor
afinidad con los agregados calcreos que los silceos.
Fabricacin
Las emulsiones bituminosas se fabrican en instalaciones o
plantas las cuales constan del equipamiento necesario para producir
la dispersin del ligante asfltico en el agua.
Las plantas pueden ser de volumen variable. La calidad del
producto depende, sin embargo, de unos pocos elementos mecnicos que
son relativamente independientes de las producciones de la planta.
Estos elementos son:
Sistemas de almacenamiento de las materias primas (ligantes,
fluidificantes, aditivos, etc.). Sistemas de calentamiento,
alimentacin y transporte del ligante y el agua. Sistemas de
fabricacin compuesto por homogeinizadores, difusores y molino
coloidal.
La dispersin, en la prctica, se puede lograr por medio de dos
procesos, que tienen como pieza fundamental un Molino Coloidal.
La norma IRAM 6691/01 Asfaltos para uso vial, emulsiones
catinicas convencionales, clasificacin y requisitos
AlmacenamientoLas emulsiones asflticas a diferencia de otros
ligantes, requieren de determinados cuidados en su etapa de
almacenaje y durante su manipuleo. El no cumplimiento de los
cuidados que se enumeraran a continuacin, dar como resultado una
rotura prematura de la emulsin.El almacenaje de las emulsiones
asflticas puede realizarse en tanques de hierro o cisternas con
paredes de chapa. El sistema que ha demostrado ser el ms efectivo
para el acopio es el tanque cilndrico en posicin vertical, ya que
en este caso la nata de asfalto que se forma es mucho menor que si
se tratase de tanque en posicin horizontal por tener mayor
superficie.Esta nata o piel no es perjudicial ni tampoco indica que
est en mal estado la emulsin, por el contrario ella misma protege
al resto de la masa de la posterior evaporacin y de la entrada
accidental de materiales extraos. Esta piel debe ser preservada por
lo que el cao de alimentacin debe atravesarla y efectuar su
descarga por la parte inferior del tanque. Para que la nata no sea
excesiva se le agrega gasoil sobre la superficie de la emulsin a
razn de 1 l/m2 de la misma, siempre que el tanque est lleno, por lo
menos, en sus dos terceras partes. Dicha proporcin no altera las
propiedades de la emulsin ni de su asfalto base.El cao de salida
del tanque, tanto para carga de camiones como para recirculacin,
estar ubicado cerca del fondo y en posicin diametralmente opuesta a
la del cao de alimentacin.
Si una emulsin se encontrase varios das en stock, hay que re
circularla previamente durante un tiempo tal que pase un 50 % del
contenido total, lo cual se calcula conociendo el volumen de
emulsin y el caudal de la bomba.Sobre la bomba, podemos decir que:
deber ser hermtica para evitar que la aspiracin de aire produzca
espuma, cuyos efectos nocivos son entre otros incrementar
innecesariamente la magnitud de la capa e inestabilizar la emulsin.
Las revoluciones no deben superar las 1400 rpm ya que si superasen
este valor provocaran la rotura de la emulsin y el consiguiente
atascamiento de la bomba por la separacin de asfalto.Reglas para el
almacenaje:1. Almacenarlas como si fueran fluidos, entre 10 y 85 C,
dependiendo el rango de temperaturas correcto, del tipo de rotura
de la emulsin.Rpidas50-85 C
Medias50-85 C
Lentas10-60 C
2. Usar agua caliente, vapor de baja o vapor exhausto como
elemento calefaccionante del tanque de almacenamiento, cuidando que
la temperatura de la pared del serpentn o camisa no exceda los 85
C.
3. No permitir que las emulsiones sean calentadas a ms de 85 C
porque a esa temperatura comienza a evaporarse el agua, resultando
un incremento en la viscosidad y hasta puede aparecer una fase de
asfalto decantada, generando dificultades en la limpieza.
4. No dejar que la emulsin se congele, deber estar almacenada a
las temperaturas especificadas an en perodos invernales. Cuando una
emulsin se congela aparecen 2 fases depositndose el asfalto.
5. No dejar que la temperatura del sistema de calefaccin, supere
los 100 C, ya que se provocara la rotura de la emulsin que est en
contacto con la superficie caliente.
6. No usar aire comprimido para agitar la emulsin, puede causar
la rotura.
7. Que los tanques NO contengan remanente de otros
productos.
8. Transportar las emulsiones en tanques que contengan baffles,
para evitar que por agitacin se genere la rotura.
9. Para el caso de dosificaciones de mezclas en plantas
elaboradoras, en donde se trabaja con caudales definidos de
emulsiones, se utilizarn bombas rotativas tipo Vicking o las de
engranajes. Estas debern tener una luz adecuada, pues en el caso de
ser demasiado pequeas, pueden producirse empastes y hasta
interrumpirse el flujo.
10. Para emplearlas sin inconvenientes ser necesario practicar
las siguientes modificaciones:A (mm)B(mm)C(mm)D(mm) E (mm)
1570.430.30103
Las modificaciones producidas no alteran el caudal de la
bomba.
Reglas para el manipuleo:1. Al calentar la emulsin se deber
agitar suavemente para reducir o eliminar la formacin de pelcula
superficial que normalmente se forma.2. Proteger en pocas de clima
fro, vlvulas, bombas y lneas en general.3. Dejar abiertas las
vlvulas de purga o tapones de drenaje de las lneas de entrada y
salida mientras estn fuera de servicio, recordar cerrarlas cuando
comience la operacin.4. Usar bombas con adecuado ajuste (luz) entre
impulsor y cuerpo, bombas con mucho ajuste pueden atascarse.5. Usar
algn sistema de calentamiento en el sello y cuerpo de la bomba para
liberar el movimiento, pueden emplearse sopletes de gas licuado.
Aproximadamente calentar a 65C para facilitar el arranque.6. Cuando
la bomba no est en funcionamiento durante algn tiempo, puede
llenarse con combustible (gasoil o fueloil).7. Cuando se proceda a
la dilucin de una emulsin, chequear la calidad y temperatura del
agua, siempre aadir agua a la emulsin y no a la inversa.8. Evitar
repetidas recirculaciones o sucesivos bombeos, la viscosidad puede
decrecer e incorporar aire aumentando la inestabilidad de la
emulsin.9. Colocar tanto en la entrada como en el reciclo tubos que
lleguen al fondo del tanque para prevenir la formacin de espuma.10.
Bombear desde el fondo del tanque para reducir la contaminacin con
la pelcula superficial que pueda haberse formado en la parte
superior.
Extraccin de muestras de asfaltos, emulsiones asflticas,
alquitranes y breas (IRAM 6599).
Cuando sea posible, se deben muestrear los materiales en el
punto de produccin o almacenamiento, y con tiempo suficiente como
para realizar los ensayos requeridos, antes de realizar la
distribucin del producto.
Para el caso de emulsiones la muestra ser de 4 lts y se utilizan
como recipientes para almacenar la muestra frascos de boca ancha,
botellas de plstico, latas recubiertas de plstico interiormente o
latas con tapa a friccin con triple sellado recubiertas de plstico.
Las muestras deben protegerse del congelamiento y los recipientes
para muestras deben estar limpios y secos. Preferentemente se deben
utilizar recipientes nuevos. La tapa y el envase se deben ajustar
hermticamente.
Muestreo
Mtodo de la vlvula de muestreo:
Las vlvulas, provistas de acceso fcil y seguro, deben estar
ubicadas al costado del tanque, la primera en el tercio superior
del tanque, pero no ms all de un metro de distancia de la parte
superior; la segunda vlvula, en el tercio medio y la tercera, en el
tercio inferior del tanque, pero a 1 m del fondo como mnimo. En la
figura se representa un diseo recomendado. Se deben extraer de 1 L
a 4 L del producto de cada vlvula de muestreo, y descartar antes de
tomar la muestra para ensayo. Se deben extraer de 1 L a 4 L del
producto de cada vlvula de muestreo para el ensayo.
Mtodo del saca muestra robador (para emulsiones asflticas y
asfaltos diluidos).
Las muestras se deben tomar de la parte superior, media e
inferior del tanque, haciendo descender el saca muestra robador en
el material. En la figura se representa un tipo satisfactorio de
saca muestra robador.Se sumerge el saca muestra en el tanque con la
vlvula inferior abierta (no hay cierre superior). Cuando se alcanza
la profundidad deseada, se le da un tirn a la cadena para cerrar la
vlvula. Se extrae el saca muestra del tanque y se transfiere el
contenido al recipiente de muestreo.
Este saca muestra se puede emplear para muestreo repetitivo en
el mismo tanque, debido a que se evita la contaminacin
significativa del contenido anterior con el flujo del material ya
que el saca muestra robador tiene forma de tubo y es abierto en
ambos extremos. Se recomienda subir y bajar de 3 a 4 veces el saca
muestra en una distancia de 1 m, a la profundidad de muestreo.
Mtodo del recipiente lastrado
Las muestras deben extraerse de los niveles superior, medio e
inferior, sumergiendo en el material un envase con dispositivo de
lastre apropiado.
Esencialmente, el mtodo consiste en emplear un envase limpio
para extraer la muestra, verter sta en otro envase limpio, y
cambiar el recipiente utilizado para extraer la muestra del tanque.
En la figura se da un ejemplo de ste tipo de saca muestra.
Para efectuar la toma de muestra se sumerge el saca muestra en
el tanque con el tapn en su lugar. Cuando se alcanza la profundidad
deseada, se saca el tapn por medio de un alambre, de una cuerda o
de una cadena que lo sujeta, y se deja llenar el envase. Cuando
cesa la aparicin de burbujas de aire en la superficie del lquido,
significa que se complet el llenado del envase. Se extrae el saca
muestra del tanque y se vierte su contenido en un recipiente
limpio. Se debe emplear una lata o botella limpia para cada
extraccin.
Las tres muestras extradas por cualquiera de los mtodos de la
parte superior, media e inferior del tanque de almacenaje, se
pueden ensayar en forma separada para detectar la estratificacin.
Pueden combinarse, mezclndolas completamente, y se puede extraer de
1 L a 4 L para otros ensayos.
Las muestras de emulsiones deben protegerse del congelamiento
envasndolas y almacenndolas correctamente. Para un correcto
almacenamiento y manejo de las emulsiones asflticas, se deben
contemplar las recomendaciones dadas en la IRAM 6691.
Inmediatamente despus de haberse llenado con las muestras, los
recipientes debern cerrarse bien y se identifican en el propio
recipiente o en una etiqueta pegada a l, incluyendo, adems de
cualquier otro dato que pudiera interesar.
Se realizan a continuacin la batera de ensayos
especificados:
Determinacin del residuo sobre tamiz (Retenido sobre el tamiz
IRAM 850m - N 20, IRAM 6717-00)Es el primer ensayo que se lleva a
cabo sobre la emulsin, puesto que los restantes se efectan sobre la
muestra tamizada.
Para el mismo se toma una muestra de 1000 grs., se la lleva a 25
C 5 C y se hacen pasar a travs del tamiz IRAM 850 m (Tamiz N 20),
lavando el envase que la contena y el residuo sobre el tamiz, hasta
que la solucin de lavado sea limpia. El tamiz con el residuo es
llevado a estufa hasta peso constante (Aprox. 100 C), para realizar
posteriormente el siguiente clculo:
R = ((A - B) / m) *100
R: Residuo sobre tamiz, en gramos por 100 gramos de emulsin.A:
La masa total del tamiz con el residuo (grs).B: La masa del tamiz
(grs).m: Masa de la muestra de emulsin (grs).
La Norma establece para este ensayo, independiente del tipo de
emulsin un mximo de 0,1 gr/100grs.
Con este ensayo se tiene una idea de la homogeneidad de una
emulsin al establecer un porcentaje mximo de partculas de tamao
indeseable, las cuales, pueden producir taponamientos de filtros o
picos regadores y, por otro, conspirar con un recubrimiento fino y
uniforme de la superficie de los agregados ptreos.
Asentamiento (IRAM 6716-89)
Definicin: Diferencia entre el contenido de asfalto de la
fraccin del fondo y de la superior de la emulsin, producida luego
de un reposo de 5 das.
El ensayo se realiza por duplicado. Para la realizacin del
mismo, tomamos 500 cm3, del material pasante por el IRAM 850 m
(Tamiz N 20), se colocan en el tubo de ensayo y se deja reposar a
temperatura ambiente durante 5 das.
Transcurrido el perodo de reposo, se toman 55 cm3 de la parte
superior en un vaso de precipitado, a este material
convenientemente homogeneizado se le determina el residuo asfltico,
segn IRAM 6715-Determinacin del residuo asfltico por determinacin
de agua.
A continuacin drenamos 390 cm3 y se desechan.
Se toma el residuo remanente en el tubo y se procede, como se
mencion anteriormente, a determinar el residuo, segn IRAM
6715-Determinacin del residuo asfltico por determinacin de agua. Se
calcula el asentamiento con la frmula:
A = B C
A: El asentamiento, en gramos por 100 gramos, a los 5 das.B: El
residuo de la parte superior, en gramos por 100 gramosC: El residuo
en la parte inferior, en gramos por 100 gramos.
Si A es mayor que cero, tenemos concentracin en la parte
inferior, si A es menor que cero, tenemos concentracin de residuo
en la parte superior.
Se establece un mximo de 5% para dicha diferencia en el caso de
las emulsiones de rotura rpida, lenta, superestable y en el caso de
las media, la de nomenclatura CRM - 1.
Para el caso de la media, CRM - 2 el mximo es de 12 % y en la de
Imprimacin 15 %.
Este ensayo refleja la estabilidad de la emulsin en el
almacenaje. Las variables que influyen son, fundamentalmente la
calidad de emulsificacin, la temperatura ambiente y la diferencia
de densidades entre la fase dispersa (asfalto) y la dispersante
(solucin acuosa).
Residuo asfltico: Para la determinacin del mismo se puede optar
por los tres siguientes mtodos. A nuestro entender el tercero de
ellos sera apto para la utilizacin en obra ya que es rpido,
sencillo y el resultado no escapa de los valores obtenidos en los
otros mtodos.
Determinacin del residuo asfltico por determinacin de agua (IRAM
6715-86)Consiste en una destilacin en presencia de Xileno,
recogindose el agua y el solvente en una trampa graduada y
determinndose el contenido de asfalto en forma indirecta. Para la
determinacin del mismo nos basamos en las siguientes expresiones: A
= V*p*100Donde:V es el volumen de agua contenido en la trampa, en
cm3p es la densidad del agua que, a los efectos de este clculo, se
considera igual a 1 gr/cm3 m es la masa de la muestra, en gr A es
el contenido de agua, en gr * 100 gr90R = 100 A
Donde: R es el residuo asfltico, en gr * 100 grA es el contenido
de agua determinado en la ecuacin anterior, en gr * 100 gr
Determinacin por destilacin del residuo asfltico y de los
hidrocarburos destilables (IRAM 6719-88)
El ensayo de destilacin se usa para determinar las proporciones
relativas de cemento asfltico y agua presentes en la emulsin.
Algunos grados de asfalto emulsificado, tambin contienen aceites;
la destilacin entrega informacin acerca de la cantidad de este
material en la emulsin. Tambin este ensayo permite analizar el
residuo mediante ensayos adicionales como, penetracin, solubilidad
y ductilidad, que son descritos en los cementos asflticos. El
procedimiento de ensayo es muy similar al de asfaltos diluidos. Una
muestra de 200 gr de emulsin se destila a 260C.
La diferencia al destilar una emulsin es que se usa un
recipiente de hierro y anillos quemadores en vez de un matraz de
vidrio y mechero Bunsen. El equipo esta diseado para evitar los
problemas que pueden originarse con la formacin de espuma al
calentar la emulsin. La temperatura final de destilacin de 260C se
mantiene durante 15 min. Con el objeto de obtener un residuo
homogneo.
Los grados medio y rpido de lasEnsayo de destilacin para
emulsiones catinicas pueden incluir aceite en el destilado, cuya
cantidad mxima est limitada por especificaciones. El material
destilado, se recibe en una probeta graduada, incluye tanto el agua
como el aceite presentes en la emulsin. Ya que estos dos materiales
se separan, las cantidades de cada uno de ellos pueden determinarse
directamente en la probeta graduada.
Determinacin del residuo por evaporacin (IRAM 6720-86)
Consiste en evaporar el agua por calentamiento de la emulsin,
mezclada previamente con arena, a razn de 4 partes de arena por
cada parte de emulsin. La evaporacin se realiza sobre mechero en
recipientes de hojalata y por duplicado, como se mencion, es
utilizable en obra y en los casos en los cuales no se tengan en
Laboratorio los elementos para realizar el ensayo descrito en
Determinacin del residuo asfltico por determinacin de agua (IRAM
6715-86).
La siguiente expresin nos permite determinar el residuo
asfltico:R =(m3 - m1) *100 m2 - m1
Donde: R es el residuo asfltico por evaporacin, en gr * 100grm1
es la masa del recipiente con la varilla y la arena, en grm2 es la
masa del recipiente con la varilla, la arena y la emulsin
incorporada, en grm3 es la masa del recipiente con la varilla, la
arena y el residuo de la evaporacin, en gr
Identificacin del signo de la carga de los glbulos asflticos
(IRAM 6690-74) emulsin aninica.
Una muestra de emulsin es sometida a una electrlisis entre dos
electrodos de acero inoxidable, identificndose el signo de la carga
elctrica por la polaridad del electrodo donde se produce el depsito
de asfalto. Si se verifica en el electrodo negativo (ctodo) un
depsito, la emulsin es catinica. Si por el contrario, el asfalto
migra hacia el nodo (electrodo positivo) se trata de emulsin
aninica.
Determinacin de la superficie recubierta del agregado ptreo y de
la resistencia al agua de la pelcula (IRAM 6679-74)
Aqu se determina la capacidad de las emulsiones de rotura rpida
para cubrir los agregados ptreos. La norma nos define como
Superficie Recubierta, a toda superficie del agregado que, despus
del tratamiento efectuado en condiciones normalizadas, presente
color negro o castao oscuro, que tape la textura propia del
agregado y92 Resistencia al Agua, al porcentaje del agregado que
permanece recubierto con asfalto despus del lavado con agua. Estas
emulsiones producen un recubrimiento capaz de tolerar un lavado con
agua corriente luego de 30 minutos de curado al aire. Se emplea
como agregado ptreo de referencia la fraccin 3/8 y de piedra
grantica triturada de una cantera de Olavarra (Bs. As). Se trata de
un agregado estndar de alta calidad, cuyo recubrimiento con la
emulsin en ensayo se efecta previo lavado, secado y posterior
adicin de una cantidad establecida de agua para su uniforme
humectacin. Dado que las emulsiones de corte rpido son utilizadas
casi exclusivamente para efectuar riegos, este ensayo no reproduce
las condiciones reales de trabajo en una obra. Por ello, se debe
verificar la afinidad de un agregado para un tratamiento con las
emulsiones catinicas disponibles. Es frecuente observar que si el
agregado a emplear es polvoriento y no va a ser lavado en obra para
eliminar dicho polvo, se hace necesario emplear una emulsin de
corte medio, y a veces una superestable, pues de lo contrario, el
recubrimiento ser pobre y la adherencia prcticamente nula.
Mezcla con cemento Prtland (IRAM 6718-89)
Es el ensayo que permite definir a una emulsin como de rotura
lenta, en funcin de su compatibilidad con un material fino
normalizado, como es el cemento Prtland de alta resistencia inicial
(ARI). El porcentaje de emulsin que coagula al ponerse en contacto
con el cemento permite darnos una idea de la estabilidad de la
emulsin. Consiste en mezclar emulsin asfltica y cemento (ARI), en
determinadas condiciones, agregando al final una cantidad de agua y
pasando la suspensin por el tamiz N 14 con ayuda de agua destilada.
El retenido seco no debe superar el 2% de la emulsin para que sta
sea considerada lenta.
Previo al ensayo, las emulsiones son diluidas con agua hasta 55%
de residuo, esto se debe a que originalmente el ensayo se aplicaba
a las emulsiones aninicas y luego fue necesario adaptarlo a las
catinicas, cuyo residuo es superior a 60%. La siguiente expresin
nos determina la cantidad de emulsin coagulada:
E = (mf - mi) * 100 V
Donde: E es la porcin de emulsin coagulada, en gr * 100 cm3mi es
la masa del tamiz, recipiente y varilla, antes del ensayo, en gr mf
es la masa del tamiz, recipiente y varilla con el residuo, en grV
es el volumen de emulsin empleado, en cm3
Mezcla con arena silcea y agua (Apartado 6.3 de la norma IRAM
6691/01)
La norma recientemente actualizada nos recomienda efectuar este
ensayo con los agregados de obra y en condiciones similares a las
que existirn en ella en cuanto a las condiciones climticas y de
mezclado, cuando se proyecten tratamientos superficiales y
estabilizacin de arena. Este ensayo establece el mtodo para
determinar la capacidad de las emulsiones asflticas de rotura media
para recubrir los agregados ptreos y la resistencia al agua de la
pelcula media. Se define Superficie Recubierta y Resistencia al
agua igual al visto en la norma 6679/74.
Mezcla de lechada asfltica en clima clido (Apartado 6.4 de la
norma IRAM 6691/01)
Este ensayo se realiza para diferenciar una emulsin lenta de una
superestable. En esta ltima la exigencia es que permanezca 4 horas
en condiciones de trabajabilidad, realizando una lechada. Si
realizsemos una lechada con emulsin lenta esto no se cumple.
El ensayo consiste en mezclar durante un tiempo de 5 minutos en
promedio, una porcin de arena grantica, arena fina (normalizada y
zarandeada), la muestra de emulsin en estudio y una determinada
cantidad de agua destilada. Se observa si se obtiene una mezcla
fluida (lechada) que permanezca estable durante 4 h. En condiciones
de trabajabilidad en ambiente de laboratorio.
Ensayos sobre el residuo
A continuacin se describen los cuatro ensayos que se le debe
realizar al residuo de destilacin obtenido del ensayo de destilacin
e hidrocarburos destilable (IRAM 6719), recordemos que es el nico
que est apto para realizarle estas determinaciones.
En conclusin, el orden para caracterizar una emulsin asfltica
catinica, cualquiera sea su tipo de rotura, podra ser el
siguiente:
Muestreo Carga de partculas Tamizado Residuo asfltico e
hidrocarburos destilables Asentamiento Viscosidad Saybolt Furol
Para las de rotura rpida restara realizar: Recubrimiento y
Resistencia al Agua. Para los de rotura media: Recubrimiento y
Resistencia al Agua y Mezcla con Arena Silcea y Agua.
Para las de rotura lenta: solo Mezcla con Cemento.
Para las superestables: Mezcla con Cemento y el ensayo de Mezcla
de lechada Asfltica en Clima Clido.
RIEGOS ASFLTICOS
Los Riegos asflticos, en sus distintas tipologas, cumplen
funciones especficas en la estructura de un camino, durante su
etapa de construccin o colaborando con su vida en servicio.
Esta situacin nos pone ante la necesidad de ser efectivos al
momento de realizar la ejecucin de cada uno de ellos, cumplan la
funcin que cumplan y abstrayendo nos del grado de importancia.
Los distintos tipos de riego podemos agruparlos en las
siguientes categoras: Riegos Antipolvo (Dust Palliative). Riegos de
Imprimacin (Prime Coat). Riegos de Liga (Tack Coat). Riegos de
Curado (Seal Cure). Riegos Negros (Fog Seal). Riegos de Sellado
(Seal Coat). Impregnado de geotextiles (Seal Satrate).Riego
Antipolvo (Dust Palliative). Aplicacin de un Riego de Emulsin sobre
una superficie de rodamiento no tratada.
El objeto de estos riegos, es minimizar el polvo originado por
la circulacin vehicular. La aplicacin del producto puede ser
semanal o dependiendo de las condiciones climticas.
Las Emulsiones recomendadas para estas aplicaciones son las
lentas o superestables, diluidas con agua en relaciones que van de
1:3 a 1:5 (Recordar la forma de diluir una Emulsin).
La cantidad de producto a aplicar depender de las caractersticas
de la superficie; stas a su vez, del tipo de material usado en la
base y de las tareas de mantenimiento programadas que se realicen.
Las dotaciones orientativas: 0,7 a 2 l/m2.
Temperaturas ambientes de trabajo
Temperaturas de trabajo
Riego de Imprimacin
Aplicacin de un material asfltico de baja viscosidad sobre una
superficie absorbente, diseado para penetrar, establecer vnculos de
continuidad, estabilizar la superficie y promover la adherencia
entre ella y la construccin que sigue.
Las distintas funciones atribuibles a estos riegos y por las
cuales se hacen insustituibles son:1. Ennegrecer la superficie a
travs de la penetracin por gravedad de la Emulsin, generando una
superficie impermeable continua y uniforme.2. Anclar las partculas
en superficie, eliminando el polvo y las partculas sueltas.3.
Obturacin de los vacos capilares superficiales.4. Generar una
interfase, para que de esta forma el riego de liga sea colocado
sobre una superficie afn que asegure el anclaje con la capa
siguiente.5. Colaborar en el mecanismo resistente de adhesin, entre
la capa de base y la siguiente capa.
Las Emulsiones usadas en estas aplicaciones son especiales para
imprimaciones, a consecuencia de las caractersticas de la
aplicacin.
La cantidad de producto es muy variable y, como en lodos los
riegos. Depende del estado de la superficie.
En este caso en particular, previo al pedido del producto es
recomendable realizar investigaciones sobre la base misma en las
condiciones en las que sta se presentar terminada y lista para
recibir al riego. Las dotaciones orientativas variarn de acuerdo a
las caractersticas de la superficie a tratar. Orientativo: 0,8 a
1,2 l/m2.
Tareas previas a la aplicacin
Se deber cuidar que la superficie a ser regada no presente
material suelto. Tratar la superficie. Se recomiendan los tramos de
prueba.
Temperaturas ambientes de trabajo
Temperaturas de trabajo
Riego de liga
Aplicacin de un riego de Emulsin sobre una superficie asfltica
de cualquier tipo, previo a la extensin de otra capa asfltica.
La funcin primordial es actuar de anclaje y garantizar el
funcionamiento monoltico de la porcin de la estructura conformada
por dos o ms capas asflticas.
Se usan Emulsiones de corte rpido.
En particular en el caso de carpetas delgadas (micropavimentos)
o mezclas drenantes, deben usarse Emulsiones modificadas, del tipo
CRR Om y CRR 1m como aconsejables y la CRR 2m como posible.
La pelcula ser uniforme. El asfalto residual tendr buena
adherencia. Producir una capa de asfalto residual muy delgada. Se
recomienda la realizacin de tramos de prueba previos.
Las dotaciones de Emulsin sugeridas rondan entre 0,4 a 0,8
l/m2.
Tareas previas a la aplicacin:
Barrido y soplado con equipo adecuado. Cuando fuese necesario,
se emplear el cepillo manual o la escoba mecnica. Especial cuidado
con las superficies desgastadas.
Temperaturas ambientes de trabajo
Temperaturas de la Emulsin para el trabajo
Otros ejemplos de dotaciones: Sobre bases imprimadas: 0,5 a 0,8
l/m2. Sobre carpetas asflticas: 0,4 a 0,6 l/m2. Sobre pavimentos de
hormign: 0,4 a 0,6 l/m2. Sobre granitullo o adoquines: 0,4 a 0,6
l/m2. Riegos de Curado
Aplicacin de un riego de Emulsin sobre una capa de sub-base o
base tratada hidrulicamente.
El objeto es evitar la evaporacin para favorecer la reaccin
interna de hidratacin, y que la capa desarrolle las caractersticas
de calidad para las cuales fue concebida.
Se los debera aplicar entre 12 y 24 hs. de terminada la capa.
Prohibir la circulacin por un mnimo de 3 das.
La cantidad de producto a aplicar ser dentro de un rango de 1 a
1,2 l/m2.
La aplicacin del riego se efectuar de manera uniforme evitando
duplicarla en las juntas transversales de trabajo. Cuando sea
preciso regar por franjas se procurar una ligera superposicin del
riego en la unin de dos contiguas.
Tareas previas a la aplicacin
Barrido y soplado con equipo adecuado.
Temperaturas ambientes de trabajo
Temperaturas de la Emulsin para el trabajo
Transcurrido el plazo de curado fijado por el Pliego de
Especificaciones Tcnicas Particulares se eliminar el riego de
curado por barrido enrgico seguido de soplado con aire comprimido u
otro medio aprobado, previamente a la ejecucin de un Riego de
Liga.
Riegos Negros
Aplicacin de una pelcula de Emulsin Asfltica sobre la superficie
de pavimentos asflticos, gastados o no.
Su funcin es impermeabilizar, colorear y/o renovar, superficies
con caractersticas en proceso de deterioro.
Si bien su utilizacin no es muy difundida, el usarlos promueve
una mejor vida til del pavimento a la vez que rejuvenece la
superficie del mismo.
Se usan Emulsiones de corte rpido CRR 0 y CRR 1.
Dotaciones sugeridas que van de 0,3 a 1 l/m2.
Tareas previas a la aplicacin
Mejorar la superficie de considerarse necesario. Eliminar
materiales extraos usando cepillos y posteriormente aire a presin.
Aplicacin de la Emulsin.
Temperaturas ambientes de trabajo
Temperaturas de la Emulsin para el trabajo
Riegos de Sellado
Su funcin es impermeabilizar, sellar fisuras, colorear y/o
renovar, superficies con caractersticas en proceso de deterioro;
presenta como ventaja extra la renovacin de la Macrotextura.
Se usan Emulsiones de corte rpido, particularmente las de mayor
cantidad de residuo asfltico CRR 1 m y CRR 2m, con muy buena
fluidez.
Dotaciones de Emulsin que van de 0,6 a 1 l/m2.
La cantidad de agregado mineral puede variar entre 4 y 6 kg/m2 y
el mismo debe rodillarse. Tramos de prueba.
Tareas previas a la aplicacin.
Mejorar la superficie de ser necesario. Eliminar materiales
extraos usando cepillos y posteriormente aire a presin. Tareas de
mejor calidad se consiguen usando barredoras. Aplicacin de la
Emulsin. Colocacin de la arena.
Temperaturas ambientes de trabajo
Temperaturas de la Emulsin para el trabajo
Riegos para impregnacin de geotextiles
Consiste en un Riego de Emulsin y una membrana geotextil, que se
interponen entre la capa fisurada y la nueva capa.
Se usan como elemento para la disipacin de fisuras en los
tratamientos antirreflexin de fisuras y grietas.
El geotextil, conformar una membrana visco-elasto-plstica,
logrando una interfase impermeable y retardando la reflexin de
fisuras y/o grietas.
La membrana descrita se obtiene mediante la saturacin con
asfalto de la manta geotextil que ser colocada sobre la superficie
existente, previa preparacin de sta, para luego colocar la nueva
capa de concreto asfltico.
Se usan Emulsiones de corte rpido y modificado C RR - 2 p.
La dotacin normalmente ronda entre 1,6 y 1,7 l/m2, dependiendo
del nivel de fisuracin y de la capacidad de absorber asfalto del
geo textil. Este valor lo dan los fabricantes de los geo textiles y
ronda los 0,9 l/m2.
Tareas previas a la aplicacin
Para garantizar, que la adhesin del geotextil a la capa asfltica
antigua sea la adecuada, deber preverse que la superficie sobre la
cual se colocarn los rollos de geotextil est libre de elementos
tales como: polvo, agua, vegetacin y escombros que pudiesen
entorpecer el contacto entre el asfalto y la carpeta vieja. Los
equipos recomendables utilizados en este tipo de operaciones son
compresores neumticos con boquillas adecuadas para limpieza o
incluso es posible usar escobas, como tambin equipos de barrido
mecnico.
La cantidad de Emulsin Asfltica a utilizar depende de la
porosidad relativa de la capa antigua y del geotextil a utilizar
(de su grado de retencin de asfalto) en el proceso de
repavimentacin, para garantizar el desempeo de la membrana
visco-elasto-plstica lograda con la saturacin del geotextil (valor
que ronda los 0.9 l/m2).
Adicionalmente, se debe incluir la cantidad necesaria para
adherir la nueva capa asfltica a la superficie del geotextil
(dotacin entre 0.4 y 0.6 l/m2, valor ste que debe ser ajustado en
obra en funcin de las caractersticas finales de la aplicacin
anterior).
Temperaturas ambientes de trabajo
Temperaturas de la Emulsin para el trabajo
Tratamiento superficial
Consiste en la aplicacin de una pelcula continua de Emulsin
Asfltica, seguida por la distribucin y compactacin de una capa de
ridos. La secuencia puede ser repetida varias veces generndose as
los distintos tipos de tratamiento, desde monocapa hasta las
mltiples (dobles, triples, etc.).
Emulsiones usadas
Deben tener buena fluidez inicial y adhesividad, para facilitar
el mojado y pegado de los ridos.
Deben ser de rotura rpida para que desarrolle cohesin
velozmente. Deben tener viscosidad apropiada en relacin al tamao
del agregado y las caractersticas del trazado para evitar
escurrimientos.
Tareas previas Superficies Asflticas Bacheo. Tomado de fisuras.
Tratado de todas las imperfecciones. Barrido y soplado final. Riego
ligero de agua. Superficies No Asflticas Correcciones de
imperfecciones. Perfilado y limpieza.
Construccin1. Primer Riego.2. A distancia prudencial esparcir
agregados.3. La compactacion debe comenzar al inicio del corte de
la Emulsin. Se usan rodillos neumticos o lisos metlicos. El nmero
de pasadas suficientes para formar el mosaico suele ser de 3 a 5,
debiendo ser las primeras dos a baja velocidad (2-3 km/h).4.
Correccin de deficiencias en forma manual o con rastra.
Contemplar
1. Comprobar la altura de la rampa en funcin de la separacin de
picos.
2. Control dotacin de Emulsin.3. Dosificacin de ridos.
4. Realizar tramo de prueba.5. Usar elementos en las juntas para
limitar.
Mezclas en fro
Material constituido por la combinacin de agregados ptreos y
eventualmente relleno mineral; bien graduados granulomtricamente;
usan como aglomerante Emulsin Asfltica; se los puede extender y
compactar a temperatura ambiente.
Los agregados son granulomtricamente equiparables a los de las
mezclas en caliente, dando lugar a mezclas similares por su
estructura, encontrndose su diferencia en la mezcla y puesta en
obra, ya que en este caso nos encontramos con tiempos de trabajos
acotados (muchas veces manejados con la Emulsin) entre; el
mezclado, la extensin y la compactacin.
Los materiales
Materiales granulares
Agregado gruesoMaterial con partculas sanas y duras
Agregado finoGranos limpios y duros sin material
perjudicial.Mezcla de grantico de trituracin, que otorga trabazn, y
arena silcea de ro en menos del 10%, que le da trabajabilidad:
Emulsin Asfltica Lentas o superestables. Convencionales o
modificadas. Dependen del tipo de mezcla a elaborar. Dependen de
factores climticos. Dependen de los equipos usados en la
elaboracin. Dependen de la idoneidad del personal.
Lechada asfltica
Mezcla en fro de baja consistencia, elaborada con Emulsiones
Asflticas, ridos finos bien graduados (de trituracin y/o
naturales), agua y eventualmente adicin de filiar minerales.
Mezcla fluida, homognea y cremosa. Evaporada el agua, el
producto es denso, impermeable y resistente al deslizamiento. Los
mcroaglomerados, usan agregados de trituracin y Emulsiones
modificadas, diferencindose adems en la posibilidad de usar mayores
tamaos de ridos.
Funciones
Impermeabiliza la superficie, protegiendo las capas inferiores
del pavimento. Permite retardar el deterioro de la carpeta asfltica
sellando grietas superficiales y rejuveneciendo.
Permite corregir la textura superficial de! pavimento cuando ste
presenta baja resistencia al deslizamiento.
ridos La calidad de la lechada depende de la calidad de los
ridos. Limpieza - Abrasin Forma Adhesividad
Emulsin Asfltica
Las Emulsiones pueden ser: Superestables (convencionales o
modificadas) De rotura lenta De rotura controlada (convencionales o
modificadas)
Estabilizado
Se conocen con este nombre, a las mezclas ntimas entre Emulsin y
materiales minerales, naturales o con pequeos aportes de otros con
el objeto de conformar la capa de base o sub-base de la futura
estructura de un camino o bien conformando la capa de rodamiento de
un camino secundario de bajo trnsito.
Es una Mezcla en fro ms, pero a diferencia de la anterior, se
trata de un producto con poco o nulo material de aporte y usado a
los efectos de lograr una capa, de ciertas caractersticas,
resistente usando suelo natural del lugar. Esta situacin nos pone
ante un panorama de ingeniera muy alentador y que los proyectistas
deben evaluar a la hora de analizar qu materiales se usan en las
capas de un camino. Por qu? Muy simple: podemos prescindir de
suelos seleccionados o granulares de alta calidad, slo debe
readecuarse el material del lugar.
Cuando las caractersticas del suelo lo permitan, ste
estabilizado bituminoso es considerado como un SE (Suelo Emulsin),
es decir, el suelo del lugar podr entregarnos las cualidades
friccinales tales que la Emulsin cumpla su rol impermeabilizante y
de material cohesivo (suelos arenosos o arcillo-arenosos).
En los casos en los que se est en presencia de suelos plsticos,
nos veremos forzados a incorporar un material con el que se mejora
la capacidad friccional y se da origen a los SAE (Suelo Arena
Emulsin).
Es una tcnica de bajo costo; se usa por lo general el suelo del
lugar. No es necesario proveerse de suelos seleccionados (ahorro en
transporte). Se usan equipos de uso corriente. No se necesita
personal altamente especializado. El suelo aporta cohesin a la
mezcla. La arena aporta sus propiedades friccinales. El asfalto es
el que hace la mezcla insensible al agua. Se usan Emulsiones de
tipo lentas o superestables; las dotaciones dependern del diseo y
la cantidad de fino.
Suelo
Para la obtencin de estos valores suele incorporarse cal y
trabajar en la cancha en tareas de desmenuzado y/o trituracin
eficaz, para facilitar a posteriori la distribucin homognea de la
Emulsin.
Arena
Natural o de trituracin que satisfaga las caractersticas finales
de resistencia exigidas o esperadas para una determinada capa.
Emulsin
Lentas, superestables o de rotura controlada.
Para la eleccin del tipo de Emulsin se deber tener presente: 1.
Tipo de clima.2. Caractersticas del suelo (de la mezcla final que
satisfaga las condiciones de resistencia para la capa).3. Presencia
de cal.4. Equipos disponibles. Energa de mezclado del sistema.