Ensayos de los Productos Asfáltico

Los asfaltos tienen que ser sometidos a pruebas de laboratorio para conocer las características, y si se encuentran en las especificaciones marcadas el cual deben cumplir con los requisitos establecidos en los diferentes tipos de ensayos. Se dan especificaciones normalizadas para tipos y grados de asfaltos empleados para construcción de pavimentos. Los ensayos que se deben efectuar a los asfaltos son:

Ensayo de Densidad.

Determinar la densidad de los productos asfáltico es importante para corregir los volúmenes cuando estos tengan una alta temperatura. Para determinar la densidad del asfalto  en el laboratorio llenan una botella pequeña con agua y se pesa, luego llena la misma botella con asfalto a 15⁰C y pesándolo. El peso neto del asfalto dividido por el peso neto del agua, da como resultado la densidad del asfalto.

 Ensayo de Destilación.

Este ensayo determina la cantidad de disolvente que contiene el producto asfáltico y conocer la característica de volatilización.

Se coloca un matraz de destilación de 100g de asfalto que se desea ensayar y se anota dicho peso, calculando el volumen utilizando y la densidad obtenida.

Se  ajusta el termómetro en el matraz de destilación para que el bulto de el quede retirado del fondo del matraz a 7mm. Se echa agua fría por el condensador conectado.

Elevando la temperatura del asfalto en el matraz calentándolo gradualmente para desprender los disolventes volátiles, se condensen y caigan con la briqueta graduada. Anotando los volúmenes destilados a temperatura de 190⁰, 225⁰, 260⁰, 315⁰ y 360⁰C. Cuando alcanza la temperatura de 360⁰C retira la fuente de calor, desconectando el matraz de destilación del condensador y vaciar el contenido del asfalto en una cápsula metálica para hacer la prueba de penetración.

Calculando los porcentajes, se dividen los volúmenes a cada temperatura entre el volumen total 360⁰C y multiplicándolo por 100 el resultado.

Esta prueba se debe efectuar con mucho cuidado para no cometer errores como:

Ø Que el producto asfáltico haya perdido parte de sus disolventes después de la muestra.

Ø No pesar el producto asfáltico caliente, este debe tener de 20⁰ a 25⁰C para poder pesarlo.

Ø Se puede perder parte de los volátiles por mal conexión del condensador y el matraz de destilación o que no se ajuste bien el termómetro.

Ø Que el agua que circule por el condensador debe tener una temperatura menor de 25⁰C para no condensar los volátiles.

FIGURA 1.1 Ensayo de Destilación.

FUENTE: Velázquez, The Asphalt Institute (1989).

 
Ensayo de la Viscosidad para los Asfaltos Rebajados y las Emulsiones Asfálticas.

Esta prueba es para determinar el grado de fluidez del asfalto líquido, a una temperatura determinada durante su aplicación. La consistencia del betún asfáltico se mide en el ensayo Saybolt-Furol.

Se emplea un viscosímetro Saybolt con orificio Furol, colocando un tubo normal cerrado con un tapón de corcho con una cantidad específica de asfalto. La temperatura determinada son frecuentemente superior   100⁰C, el baño de temperatura del viscosímetro se llena con algún tipo de aceite. Cuando tiene una temperatura establecida, se quita el tapón y se mide el tiempo necesario en segundo para que pase por el orificio Furol 60ml.

Cuan más viscoso son los material más tiempo es necesario para que pasen por el  orificio Furol.

FIGURA 1.2 Ensayo de Viscosidad Capilar.

FUENTE: Velázquez, The Asphalt Institute (1989).

FIGURA 1.3 Determinación de Viscosidad Saybolt-Furol.

FUENTE: Velázquez, The Asphalt Institute (1989).

Ensayo de Penetración de los Asfaltos Rebajados y de los Cementos Asfáltico.

Su objetivo es determinar el grado de dureza del residuo de destilación de los asfaltos rebajados o cemento asfáltico original.

El residuo de destilación se deposita en una cápsula hasta llenarla y que no quede aire. Si es un cemento asfáltico a ensayar se calentara hasta poder ser vaciado de la cápsula.

Se deja enfriar la cápsula con asfalto hasta obtener una temperatura ambiente, luego colocándola en un baño de agua con una temperatura de 25⁰C durante un tiempo para adquiera dicha temperatura.

Colocándolo luego bajo el aparato de penetración, poniendo la aguja en la superficie del asfalto y se ajusta dejando caer libremente la aguja durante 5 segundos a cabo de los cuales se medirán en la carátula la distancia penetrada. Haciendo 4 penetraciones, limpiando bien la aguja después de cada ensayo y tomando el promedio de dicha penetración como el valor correcto.

Si alguna lectura se discrepa muchos se desechan para calcular el promedio. La penetración se expresa en decimos de milímetro denominado grado de penetración.

FIGURA 1.4 Ensayo Normal de Penetración.

FUENTE: Velázquez, The Asphalt Institute (1989).

Durante la prueba se pueden cometer los siguientes errores:

Ø Que quede aire atrapado cuando se vació en la capsula esta da penetraciones superiores a las reales.

Ø Que la temperatura en la prueba no sea la establecida.

Ø Que la aguja no esté en contacto con la superficie del asfalto al ajustar la carátula del aparato.

Ø Que el tiempo durante el cual este libre la aguja no haya sido el establecido.

Ø Que la aguja no esté limpia al hacer la penetración.

Ø Que el peso del agua no esté correcto y el vástago.

Ø Que la aguja toque el fondo antes de finalizar el tiempo establecido.

 Ensayo del Punto de Inflamación  de los Asfaltos Rebajados y en el Cemento Asfáltico.

´´El punto de ignición mínima para un asfalto es la temperatura crítica arriba la cual debe tomarse precaución para eliminar peligros de incendio calentamiento y manipulación del mismo´´. (Crespo, 2010, p.245)

Es muy importante la realización de este ensayo porque el cemento asfáltico es inflamable y se deben tomar todas las medidas de seguridad para evitar accidentes. La ejecución de esta prueba se aplica la copa abierta de Cleveland.

Llenado la copa hasta la marca interior con el producto asfáltico, calentándolo hasta que este fluido y se pueda vaciar.

Una llama calienta la parte inferior de la copa para que la temperatura del asfalto suba a unos 1.5⁰C por minuto. Agitando el asfalto con el termómetro a intervalos durante la prueba para uniformar la temperatura, cada grado centígrado se pasa una flama horizontalmente por el borde de la copa observando si hace chipas, sucediendo esto se anota la temperatura que marca  el termómetro esta será la ignición del producto.

FIGURA 1.5 Determinación del Punto de Inflamación.

FUENTE: Velázquez, The Asphalt Institute (1989).

Causas frecuentes de errores:

Ø Que haya corriente de aire que impida la formación de chispas en los valores del producto asfáltico.

Ø Que la flama no pase de 1⁰C de los intervalos indicado.

Ensayo del Flotador para los Residuos de la Destilación de los Asfaltos Rebajados de Fraguado Lento.

Esta prueba es para conocer la consistencia de los asfaltos suaves el cual no se pueden hacer prueba de penetración. La prueba de flotación se realiza de la siguiente menera:

Se caliente la muestra del producto asfáltico rebajados de fraguado lento para vaciarla en un molde a un nivel mayor que el de enrase. La cara del menor diámetro del molde tronco-cónico asentarlo en una placa de cobre amalgamada para que el asfalto no se pegue.

El molde se le aplica lo siguiente para amalgamarlo, con un trapo de solución de tres parte de acido clorhídrico o nítrico por una parte de mercurio, o una pasta por glicerina y arcilla china. Se deja enfriar a temperatura  ambiente por media hora, sumergiendo la placa y el molde en agua helada a 5⁰C por 5 minutos. Se saca del agua eliminando el material sobrante con una espátula caliente y colocándolo en agua a 5⁰C nuevamente durante media hora.

Removiendo el molde de la placa, atornillándolo el casquete esférico y sumergiéndolo en agua a 5⁰C por 5 minutos. Se saca retirando el agua del interior haciendo flotar en baño de agua a temperatura de 50⁰C. El tapón del asfalto resbalara al calentarse empujando hacia arriba para que el agua pase al casquete esférico.

El tiempo en segundo que esto transcurra desde que se colocó en el baño de agua hasta que el agua entre será el resultado de la prueba de flotación.

Errores más frecuentes:

Ø Que al vaciar el asfalto en el molde haya quedado aire porque la temperatura del baño no sea la especificada.

Figura 1.6  Ensayo del Flotador.

FUENTE: Velázquez, The Asphalt Institute (1989).

 Ensayo Para Determinar el Contenido de Agua en los Asfaltos Rebajados.

Esta prueba es para determinar la cantidad de agua en asfaltos rebajados, agua que cuando se calienta el producto asfáltico forma espumas provocando dificultad en el manejo. Se realiza de la siguiente manera:

Con 100cc de producto asfáltico en una briqueta graduada. Se procede a vaciar en un matraz de 500 milímetros de cuello corto y fondo esférico se utiliza 100cc de solvente para limpiar la briqueta. El asfalto del lavado de la briqueta se vacía en el matraz, conectando a la trampa y el condensador al matraz con este calentándose para que este circulando agua por el condensador. Llevando a cabo 2 a 5 gotas de destilado por segundo, continuando por una hora. El volumen del agua condensada y recogida en la trampa expresada en cc, representa el porcentaje de agua en el producto asfáltico analizado.

1.3.8 Ensayo de la Ductilidad en los Asfaltos Rebajados y en el Cemento Asfálticos.

Dice Crespo (2010) que la ductilidad del asfalto es la distancia que puede estirarse, sin romperse, una muestra de asfalto a la  temperatura de 25⁰ C, tirando de los extremos hacia a fuera con una velocidad de 5 cm por minuto. En esta muestra se requiere que el asfalto tenga una ductilidad una vez de romperse inmediatamente. La alta ductilidad es la deseada para caminos al que al presentarse un desplazamiento no agriete la carpeta asfáltica. Se realiza de la siguiente manera:

Se amalgama dos piezas laterales del molde para formar la briqueta de prueba y la placa de  cobre para evitar su adherencia. Para esto se aplicara con un paño con una pasta con glicerina y arcilla china. Colocando el molde la placa horizontalmente, vaciando el asfalto fundido a una temperatura baja, para alcanzar un nivel menor que debe enrase, dejando enfriar a temperatura ambiente por 40 minutos, luego sumergir la briqueta y la placa en un baño de agua a 25⁰ C por una hora y media, después quitar las piezas laterales y la placa de cobre, colocando la briqueta en el aparato de prueba, quedando a nivel de agua menos de 2.5 cm de la cara superior de la briqueta. El aparato medirá la distancia que se ha desalojado la mordaza hasta romper la briqueta. Esta distancia es la de ductilidad del asfalto en centímetro.

 Ensayo de la Solubilidad.

Esta prueba se efectúa con exceso de solvente y una muestra de cemente asfáltica previamente pesado, filtrando la solución para retener algún material soluble, secando a unos 80⁰ o 100⁰C y pasarlo. El porcentaje en peso en material soluble se obtiene calculando el porciento de material insoluble y restándole 100.

 Pérdida por Calentamiento.

Para esta prueba se someten 500g cemento asfáltico calentándolo por cinco horas a 160⁰C, luego de este tiempo se saca la cápsula del horno una vez fría se pesa para calcular las pérdidas de volatización, reportando como porcentaje del peso original de la muestra.