2. Asfalto en Pavimentaciones
Cemento Asfaltico.- Extremadamente viscoso
• Calentamiento
– Mezclas en caliente (Concreto asfáltico)
• Dilución con solventes deriv. de petroleo
– Diluídos (Mezclas en frío, imprimantes.)
• Emulsificación con agua
– Emulsión Asfáltica (Mezclas en frío, reciclados, liga,
micro-pavimentos,etc)
3. Comparación
caliente – diluído - emulsion
Proceso
Tipo de asfalto Ventajas Desventajas de curado
Humos Costo
Mezclas Aplicacion
en caliente Combustible Por enfriamiento
Siempre continua
Energia
Contaminacion Evaporacion del
Diluídos Trabajabilidad
Atmosferica solvente
No contaminante
menor costo Emulsion debera Rompimiento,
Coalescencia,
Emulsion menor consumo de Ser manejada
energia Expulsion agua
Con cuidado
4. Objetivo
• Conocer las ventajas de las emulsiones
asfálticas usadas en pavimentación
• Propiedades físicas y químicas
– en relación a:
• Estabilidad (almacenaje y manejo)
• Rendimiento (aplicaciones)
• Breve revisión de varios usos
8. Clasificacion de emulsiones de acuerdo
a su ruptura y carga de partícula
Grados de
Cationica Anionica Aplicaciones
emulsiones
Rapida - riegos Tratamientos
CRS SS superficiales
Media
CMS MS Mezclas abiertas
Lenta
CSS SS Mezclas densas
Rapida - mezclas Mortero asfaltico
CQS -
Micro-pavimento
11. ENSAYOS Y PRUEBAS -EMULSIONES ASFALTICAS
•Ensayo de carga de partícula
•Ensayo de tamaño y distribución de partícula
•Viscosidad de la emulsión (Saybolt Furol)
•Ensayo de demulsibilidad (velocidad de ruptura CRS)
•Prueba de sedimentación
•Ensayo de mezcla con cemento
•Prueba de malla # 20
•Capacidad de recubrimiento y resistencia al agua (CMS)
•Pruebas de residuo
12. Características físico-químicas de las emulsiones
Producción.- Dispersión macánica a través de un molino
coloidal
Almacenamiento.- Período de reposo para reducir su actividad
dinámica
Rompimiento.- Inicio de la separación del agua de la matríz
Fraguado.- Expulsión total del agua, el asfalto desarrolla
sus propiedades
13. Composición de emulsiones asfálticas
Cemento asfáltico 62 %
(A.- Modificación con polímeros tipo SBS)
Agua potable 98 %
Emulsificante 1%
Solución jabonosa 38 %
Acido clorhídrico 1 %
(B.- Modificación con polímeros tipo SBR)
14. Composición química de
los emulsificantes
H H H H
R C CH3
C +
C C N
Cl-
CH3
H H H H CH3
+ -
Cadena hidrocarbonosa Groupo polar
Hidrofóbica Hidrofílica
15. Tipos de emulsión
Determinada por el tipo de emulsificante
Emulsion Carga de partícula
Catiónica - Positiva
Aniónica - Negativa
No iónica - No carga
16. Carga de partícula y
tipos de emulsión
• Positiva - catiónica
• Negativa - aniónica
• No carga - no-iónica
• Determinada por el
tipo de emulsificante
17. Funciones de los emulsificantes
• Facilitar el proceso de emulsificación
– reduciendo tensión interfase entre el agua y el
asfalto
• Estabilizar la emulsión
– durante la formación, almacenaje y
transportación
• Producir tipo de emulsión, influencia en
rendimiento
– características de ruptura y curado
18. PREPARACION FASE-ACUOSA
• Adicion de agua
• Calentamiento del agua
• Adicion 80% de total de acido
• Adicion del emulsificante, (estabilizador)
• Ajustar el pH al punto deseado
• (Adicion de latex)
19. Acido en la preparación de
solución jabonosa
•Estabilizador del agua potable
•Condiciona el pH para establecer estabilizacion
•Confiere características iónicas a la emulsión
•Adiciona manejabilidad al emulsificante en fase acuosa
•Coadyuva en la reactividad de agregados
•Confiere estabilidad adicional a la emulsión
20. Nomenclatura ASTM de emulsiones
cationica ruptura rapida
CRS - 2 65% asfalto
ruptura lenta
cationica
CSS - 1h asfalto duro
Alta flotacion
57% asfalto
HFMS - 2s con solvente
Ruptura media
anionica 65% asfalto
29. Factores de influencia en
sedimentaciones
• Contenido asfáltico
• Tamaño de partícula
• Floculación
• Densidad del asfalto
comparada con agua
• Fase acuosa
• Viscosidad
30. Floculación y coalescencia
Acumulacion o adhesion de Fusion de las particulas agrupadas
particulas de asfalto en grupos
+-
+-
+-
+-
+-
Repulsión electrostática
31. Almacenaje y manejo
Coalescencia es la causa principal de deterioro
de emulsiones
– Temperaturas del agua cercanas a puntos de
ebullicion y congelamiento
– Corte excesivo
Bombeo, agitacion y durante transportacion
– Contacto con materiales incompatibles
Cationica vs anionica
Solventes y otros productos de petroleo
32. Factores que afectan ruptura y curado
1.-Reactividad de agregados
area y carga superficial, quimica superficial
quimica de finos minerales: cemento, cal.
temperatura, humedad, velocidad del viento
2.-Reactividad de la emulsion
Quimica del emulsificante, concentracion
Otros aditivos
Viscosidad del asfalto
Acidez del asfalto
3.-Tratamiento mecanico e.g.compactacion
34. Ventajas de emulsiones catiónicas
aplicaciones en vias
• Ruptura y curado rápido
• Promueven adhesión con la mayoría de
agregados
35. Propiedades en relación a
estabilidad y rendimiento de
emulsiones asfálticas
Tamaño de partícula
Viscosidad
Floculación y coalescencia
Estabilidad al almacenaje
Proceso de ruptura y curado
Adhesión con agregados
36. 2. Viscosidad
40
• Consistencia y
viscosity Degrees Engler
manejabilidad
30
• Permanece dentro 20
de los limites
durante toda la 10
vida de la emulsion
0
55 60 65 70
Asphalt Content %
source: Bitumen Emulsions (SFERB)
37. Viscosidad de la emulsion
asfaltica depende del tamano de
particula
600
viscosidad a bajo indice de corte
Viscosidad mPa.s
400
viscosidad a alto indice de corte
200
10 20 30 40
Tamano promedio de particula (micron)
38. Proceso de adhesión asfáltica en frío
+ +
+
+ +
agregado agregado
+ +
Micro-particulas
+
de asfalto
+
Por adhesión electrostática
39. Proceso de adhesión asfáltica en frío
+ +
+ +
agregado agregado
+
+
Micro-particulas + +
de asfalto
Adhesión química
40. Posible etapas en la deposicion (setting) de
una emulsion asfaltica
contact of emulsion adsorption of 'free' electrophoresis coagulation/spreading
with aggregate emulsifier of droplets to over surface
surface
41. Ruptura y curado
• Deposicion/Ruptura (setting/breaking)
– proceso de inestabilidad en emulsiones
– no puede ser mas diluida en agua
• Curado
– agua es expulsada y/o evaporada
– las propiedades asfalto residual son alcanzadas
45. Alimentación agregados finos Alimentación agregado gruesos
fase inicial de mezcla con fase posterior de mezcla con
emulsión ruptura lenta - CSS emulsión ruptura media - CMS
Planta para mezcla en frío equipada con
sistema de inyección de emulsión
a doble fase
51. Mezclas en frio cont….
• Mezcladas en sitio
• Mezcladas en planta en frio
• En planta mezcladas en caliente
• Mezclas para bacheo
• Para uso inmediato
– Para acopiarse (HFMS-2)
– Con material RAP (Reclaimed Asphalt Pavement)
52. Mezclas en frio (New York)
Malla % pasante
3/4 “ 100
1/2” 92
Agregados: 3/8” 77
#4 48
#8 27
#40 16
#100 10
#200 6
Emulsion: CSS-1h
Asfalto: AC-20
Humedad % : 5.5
Asfalto Residual % : 5.5
Mezclador: Mezclador de paletas (transportable)
Terminadora: Barber-Greene 980 espesor 4”
Compactacion: Vibratorio 12 ton 1er pase on 2-4 pases off
Densidad: 94 % maximo teorico en 60 horas
55. Reciclado con emulsiones
• Reciclado en frio
– en sitio
– mezclado en planta
• A profundidad total
• Es necesario tratamiento de superficie
Dependiendo del trafico
– Tratamiento superficial, mortero asfaltico
micro-pavimento, sobre-carpeta en caliente.
59. Uso de mezclas con emulsion
1 .-Superficie de desgaste (densas)
Para todo tipo de trafico
2 .-Superficie de rodamiento(abiertas)
Normalmente para trafico medio y ligero.
2 .- Base y sub-base
Todo tipo de trafico
3 .-Mezclas para acopio
Uso inmediato, mezclas p/bacheo.
80. SELLO DEL CABO MODIFICADO
Aplicacion de micro-pavimento sobre
tratamiento superficial con la utilizacion de
emulsiones modificadas con polimeros
Sobre pavimentos/carpetas muy desgastadas:
• Nueva superficie de desgaste
• Sellado absoluto de superficie
• Recuperacion de propiedades anti-derrapantes
• Correccion perfiles de nivelacion incluyendo ahuellamientos
81. SELLO DEL CABO
APLICACION EN CORTE ESQUEMATICO
MICRO-PAVIMENTO TIPO II
CARPETA ASFALTICA
BASE
TRATAMIENTO SUPERFICIAL
SENCILLO
MICRO-PAVIMENTO
TRATAMIENTO SUPERFICIAL
CARPETA