Historia y Especificaciones
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Cemento Asfáltico
AntecedentesHistoria de las especificaciones
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Antecedentes
l Asfalto– Soluble en derivados del
petroleo– Generalmente es un sub -
producto del proceso de destilación
– Puede ser de fuente natural
l Alquitrán– Resistente a los
derivados del petroleo – Generalmente es un sub-
producto de la producción de coke ( del carbón)
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Antecedentes
l Primer US Concreto Asfáltico (HMA) construído en 1870’s– Pennsylvania Ave.– Se usó asfalto natural de la
superficie del Lago en la Isla Trinidad
l Dos fuentes– Isla Trinidad– Bermuda, Venezuela
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Antecedentes
l Cada lago era una fuente de asfaltos muy consistentes– Se usó el test de solubilidad para determinar la fuente
» Los componentes insolubles diferían sustancialmente entre las fuentes
l La demanda proveniente de los caminos pavimentados excedía los suministros de asfaltos provenientes de los Lagos a finales de los años 1800 – Lo que condujo al uso de asfaltos provenientes del
petroleo
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Asfaltos Procedentes del Petroleol El asfalto es un producto residual del proceso de refino
de los crudos del petroleo– Llamado a veces “ el fondo del barril”
l Sus propiedades dependen de :– Las operaciones de la refinería– La composición del crudo es dependiente de la
fuente
GasolinaKerosene
Lt. Gas OilDiesel
Motor Oils
Asfaltos
Barril de Crudo del Petroleo
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Cemento Asfaltico: Componentes
l Asfaltenos– Inclusiones sólidas, discretas, grandes
( negras)– Componente de alta viscosidad
l Resinas– Semi-sólidas o sólidas a temperatura
ambiente » Líquidas cuando se calientan» Frágiles cuando están frías
l Aceites– Líquidos incoloros– Solubles en la mayoría de los solventes – Permiten al asfalto fluir
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Refinería - Operación
DEPOSITOSESTACION DE BOMBEO
DESTILADOS LIGEROS
DESTILADOS PESADOS
UNIDAD DE PROCESO
ASFALTO CEMENTO
PARA PROCESO DE OBTENCION DE EMULSIONES Y ASFALTOS CORTADOS
restos
AIRE
ASFALTOS SOPLADOS
ALMACENAMIENTO
TORRE DE REFINO
RESIDUO
O
GAS
PETROLEO
ARENA Y AGUA
CONDENSACIONY ENFRIAMIENTO
CALENTADORES
DESTILADOS MEDIOS
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Tipos
l Cemento asfáltico– Generalmente es un material producido en
refinería – Cementos asfálticos soplados
l Cortados– Cementos asfálticos cortados con solventes
derivados del petroleol Emulsiones
– Mezcla de asfalto cemento ,agua y agente emulsionante
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Asfaltos Soplados
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Asfaltos Cortados
l Curado Rápido (RC) (Naphtha o Gasolina)– Alta volatibilidad del solvente– Riego de liga, tratamientos superficiales
l Curado Medio (MC) (Kerosene)– Moderada volatilidad – Mezclas para parches
l Curado Lento (SC) (Aceites de baja viscosidad)– Baja volatilidad– Imprimación, control de polvo
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Emulsiones
l El Emulsificante da la carga superficial a las gotas de asfalto suspendidas en agua – Aniónica
» Carga Negativa » Alcalina» Buena con gravas limosas (carga positiva)
– Catiónica » Carga Positiva» Acida» Buena con gravas silíceas (carga negativa)
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Compra de Cemento Asfáltico
l Requiere ser capaz de especificar las características deseadas
l “Las caracteríticas deseadas” han evolucionado con el paso del tiempo y con los avances tecnológicos
l La compra requiere especificaciones
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Primeras Especificaciones
l Asfaltos de Lago– Apariencia– Solubilidad en disulfito de carbono
l Asfaltos del Petroleo(comienzo de los 1900)– Consistencia
» Mascado» Máquina de Penetración
l Medida de consistencia
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Test de Penetraciónl Aguja de máquina de coserl Carga especificada, tiempo, temperatura
100 g
Inicial
Penetración en 0.1 mm
Después de 5 segundos
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Especificación de Penetración
l Cinco Grados• 40 - 50• 60 - 70• 85 - 100• 120 - 150• 200 - 300
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Especificación por Grados de Penetración
l Usa los resultados del test de penetración para especificar
l Agrega– Punto de Inflamación– Ductilidad– Solubilidad– Horno de Envejecimiento Película Delgada
» Penetración» Ductilidad
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Punto de Inflamación(Seguridad)
Termómetro
Copa llena con asfalto
Varilla conectada al Ducto de Gas
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Ductilidad
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Solubilidad (Pureza)
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Horno de Película Delgada
Vista exterior
Bandeja rotatoria
recipiente Termómetro
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Especificación Típica de Penetración
PenetraciónPenetración 40 40 -- 5050 200 200 -- 300300
Pto Pto InflamaciónºFInflamaciónºF 450+450+ 350+350+
Ductilidad, cmDuctilidad, cm 100+100+ 100+100+
Solubilidad, %Solubilidad, % 99.0+99.0+ 99.0+99.0+
Pen.Retenida, % 55+Pen.Retenida, % 55+ 37+37+
Ductilidad, cmDuctilidad, cm NANA 100+100+
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Temperatura
25C (77F)
Penetración, 0.1 mm
ALTA
MEDIA
BAJA
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Ventajas
l Los grados de los asfaltos son relacionados con las temperaturas de servicio promedio
l Rapidezl Puede usarse en laboratorios de terrenol Bajo costo de capitall Precisión bien establecidal Puede determinarse la susceptibilidad térmica
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Desventajas
l Test empíricol Tasa de corte
– Alta– Variable
l Temperaturas de mezclado y compactación no disponibles
l Similares penetraciones a 25C (77F)no reflejan amplias diferencias en los asfaltos
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Especificación Basada en Grado de Viscosidad
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Viscosidad: la razón entre la tensión de corte aplicada y la tasa de corte.
η = τ / γ
Definición
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Tipos de Viscosímetros Tubulares
Asphalt Institute TubeZietfuchs Cross-Arm
Tube
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Ensayos
l Viscosidad Absoluta – Tubo en forma de U con
marcas para tiempo lleno de asfalto
– Colocado en un baño de 60C – Vacío usado para impulsar el
asfaalto através del tubo – Tiempo en pasar las marcas – Visc. en Pa s (Poise)
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Ensayos
l Viscosidad cinemática– Tubo con un brazo en cruz con
marcas para controlar el tiempo , lleno de asfalto
– Colocado en un baño a 135C – Una vez que se comienza, el asfalto
se mueve por gravedad dentro del tubo
– Marcas para control el tiempo de paso
– Visc. en mm2 / s (centistoke)
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Especificación por Grado de Viscosidad
l ASTM D3381l Tres Especificaciones
– Table 1» Propiedades originales
– Table 2»Propiedades originales
– Table 3»Envejecimiento por Horno
Rotatorio de Película Delgada
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Tabla 1 & 2 Tests
l Viscosidad a 60 and 135oCl Penetraciones a 25oCl Punto de inflamaciónl Solubilidadl Residuo envejecido por TFO
– Viscosidad a 60oC– Ductilidad a 25oC
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Tabla 1 & 2 Grados
l Tabla 1 – AC 2.5, AC 5, AC 10, AC 20, AC 40
l Tabla 2– AC 2.5, AC 5, AC 10, AC 20, AC 30, AC 40
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Tabla 1 Ejemplo
AC 2.5AC 2.5 AC 40AC 40
Visc, 60CVisc, 60C 250 250 ++ 50 4,000 50 4,000 ++ 800800
Visc, 135CVisc, 135C 80+80+ 300+300+
PenetrationPenetration 200+200+ 20+20+
Visc, 60CVisc, 60C <1,250<1,250 <20,000<20,000
DuctilidadDuctilidad 100+ 100+ 10+10+
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Tabla 2 Ejemplo
AC 2.5AC 2.5 AC 40AC 40
Visc, 60CVisc, 60C 250 250 ++ 50 4,000 50 4,000 ++ 800800
Visc, 135CVisc, 135C 125+125+ 400+400+
PenetrationPenetration 220+220+ 40+40+
Visc, 60CVisc, 60C <1,250<1,250 <20,000<20,000
DuctilidadDuctilidad 100+ 100+ 25+25+
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Temperatura25C (77F) 60C (140F) 135C (275F)
Temp. Servicio Prom.
Mezclado &
Compactación
VeranoCalor
Tabla 1
40 Pen
210
Tabla 2
60 Pen
300
Baja2400
1600
Vis
cosi
dad
(S
tiff
nes
s)
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.1.1
.2.2
.3.3
.5.5
11
101055
100100 110110 120120 130130 140140 150150 160160 170170 180180 190190 200200
Temperatura, CTemperatura, C
Viscosity, Pa sViscosity, Pa s
Rango de CompactaciónRango de Compactación
Rango de MezcladoRango de Mezclado
Mezclado/CompactacionTemperaturas
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Ventajas (AC Original Grado Visc.)
l Propiedad fundamental l Amplio rango de temperaturasl Basedo en max temp. de la superficie del pavimentol Amplio rango de instrumentosl Precisión de los Metodos de Test establecida l Susceptibilidad térmica controladal Limites de envejecimientol Información de las temperaturas de mezclado y
compactación
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Desventajas (CA Original Grado Visc.)
l Más caro l Mayor tiempo de los testsl Mayor pericia técnical No aplicable a materiales No-Newtonianos l Amplio rango de propiedades para el mismo
grado
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Tabla 3l AR Grados
– AR 1000, AR 2000, AR 4000, AR 8000, AR 16000
l Tests en residuo envejecido en RTFO – Viscosidades a 60 y 135oC– Penetraciones a 25oC– % de la Penetración Original – Ductilidad– Propiedades del asfalto sin
envejecer » Punto de inflamación y
solubilidad
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Horno Rotatorio De Película Delgada
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Tabla 3 Especificación
AR 1000AR 1000 AR 16,000AR 16,000
Visc, 60C 1,000 Visc, 60C 1,000 ++ 250 16,000 250 16,000 ++ 4,0004,000
Visc, 135CVisc, 135C 140+140+ 550+550+
Pen.Pen. 65+65+ 20+20+
% Orig. Pen% Orig. Pen NSNS 52+52+
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Ventajas(Grado AR Visc.)
l Representa las propiedades del asfalto después del mezclado
l Propiedad Fundamental l Cubre un amplio rango de temperaturas l Limita el envejecimiento
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Desventajas(Grado AR Visc.)
l Altamente regionall Requiere diferentes equipos de tests l Largo tiempo de test l No hay test de consistencia en el asfalto originall No aplicable a materiales No-Newtonianos l Amplio rango de propiedades para el mismo grado
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4050
6070
85100
120150
200300
Grados PenetraciónAC 40
AC 20
AC 10
AC 5
AC 2.5
100
50
10
5
Vis
cosi
dad
, 60C
(14
0F) AR 16000
AR 8000
AR 4000
AR 2000
AR 1000
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