laboratorio de pavimentos

COMANDO EN JEFE DE LAS FF. AA. DE LA NACIÓN
ESCUELA MILITARDE INGENIERIA
“ MCAL. ANTONIO JOSE DE SUCRE ”
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1. INTRODUCCION.
El ensayo más usado para medir el punto de inflamación del cemento asfáltico es el de "vaso
abierto Cleveland" (COC), que consiste en llenar un vaso de bronce con un determinado
volumen de asfalto, y calentarlo con un aumento de temperatura normalizado. Se pasa una
pequeña llama sobre la superficie del asfalto a intervalos de tiempo estipulados. El punto de
inflamación es la temperatura a la cual se han desprendido suficientes volátiles como para
provocar una inflamación instantánea.
2. DESCRIPCION DEL TRABAJO.
Consiste en colmar un vaso de bronce con un determinado volumen de asfalto, calentarlo a una
proporción lenta y constante con un aumento de temperatura normalizado. La llama piloto se
pasa intervalos de tiempo especificado, es decir se pasa una pequeña llama sobre el vaso de
ensayo, tomándose como punto de inflamación la temperatura a la cual los vapores emitidos
por la muestra se inflamen por primera vez.
El punto de inflamación es la temperatura a la cual se han desprendido suficientes gases
volátiles como para inducir una inflamación fugaz
3. PROPOSITO Y ALCANCE.
El objetivo es determinar el punto de ignición mínimo del asfalto, el cual representa las
temperatura critica, arriba de la misma deberá tomase precauciones, para eliminar los
peligros de incendio durante el calentamiento y manipulación de la misma; mediante la copa
abierta de Cleveland.
El presente documento, está basada en el método de ensayo
estándar para la determinación del Control de Calidad del Cemento
Asfáltico (85/100) mediante el Ensayo de Punto de Inflamación y
combustión del Cemento Asfáltico mediante la copa abierta de
Cleveland ASTM D1310 AASHTO T79.

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4. MARCO TEORICO.
4.1. PUNTO DE INFLAMACIÓN.
Cuando se calienta el asfalto, libera vapores que son
combustibles. El punto de inflamación, es la temperatura
a la cual puede ser calentado con seguridad el asfalto,
sin que se produzca la inflamación instantánea de los
vapores liberados, en presencia de una llama de libre.
Esta temperatura, sin embargo, está bastante por
debajo, en general, de la que el material entra en
combustión permanente. Se la denomina punto de
combustión (fire point), y es muy raro que se use en
especificaciones para asfalto.
4.2. ASFALTO.
Material aglomerante de color marrón oscuro a negro, de consistencia variable, constituido
principalmente por betunes. El asfalto puede ser natural u obtenido por refinación de
petróleo.
El asfalto es un residuo de la destilación del petróleo que sirve como material cementante
que cuando se calienta lo suficiente este se ablanda y se vuelve líquido lo cual le permite
cubrir las partículas de agregado durante la producción de la mezcla en caliente, razón por
la cual es usado principalmente en la construcción de carreteras, así como también como
impermeabilizante.
4.3. CEMENTOS ASFÁLTICOS.
Los cementos asfálticos son preparados especialmente para el uso en la construcción de
pavimentos asfálticos. Es un material para su aplicación en trabajos de pavimentación,
pues aparte de sus propiedades conglomerantes e impermeabilizantes, posee
características de flexibilidad, durabilidad y alta resistencia a la mayoría de los ácidos, sales
y álcalis.

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Los cementos asfálticos deben ser calentados a temperaturas relativamente altas
(alrededor de los 150 °C) con el fin de lograr un grado de fluidez que permita su adecuado
manejo en planta (bombeo y mezclado), y en obra (tendido y compactación).
4.4. CLASIFICACIÓN DE LOS ASLFATOS.
4.5. CONTROL DE CALIDAD DEL CEMENTO ASFÁLTICO.
El control de calidad normalmente se refiere a los ensayos necesarios para controlar un
producto y así determinar la calidad del producto que está elaborando, a través de
parámetros establecidos para el efecto.
 CALIDAD.
La calidad es el conjunto de acciones que permiten mantener las características
prestablecidas de un producto.
4.6. PARÁMETROS DE CONTROL MÁXIMOS Y MÍNIMOS QUE DEBE CUMPLIR EL ASFALTO.
En la tabla siguiente se muestra las especificaciones del Cemento Asfáltico (40/50;
60/70; 85/100 o 120/150) clasificado por penetración.

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5. MARCO PRACTICO
5.1. EQUIPO UTILIZADO
COPA ABIERTA DE CLEVELAND
Consiste en una copa de ensayo, una placa de calentamiento, un aplicador de la llama, un
calentador y apoyos.

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 Copa de ensayo de bronce. La copa puede estar equipada con un mango.
 Placa de calentamiento de bronce, fierro fundido, fierro forjado o una placa de acero
con un hueco central circundando por un área de depresión plana y una plancha de
cartón de asbesto dura, que cubra la placa de metal excepto el área sobre el plano de
depresión en la cual la copa de ensayo se apoya. Sin embargo, ésta puede ser cuadrada
en vez de circular y el metal de la placa puede tener extensiones adecuadas para apoyar
el aparato de la llama de prueba y el apoyo del termómetro.
El cabezal metálico debe apoyarse sobre la placa de modo que se extienda ligeramente
y por encima de un orificio pequeño y apropiado en el cartón de asbesto.
 Aplicador de la llama de prueba. El aparato para aplicar la llama de prueba puede ser
de cualquier diseño adecuado, pero la punta debe tener un diámetro aproximado de 1,6
mm al final y el diámetro del orificio debe ser de aproximadamente de 0,8 mm. El
aparato para aplicar la llama estará apoyado para permitir que se duplique el recorrido

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de la llama de prueba, siendo el radio de oscilación no menor que 150 mm y el centro
del orificio moviéndose en un plano ubicado a una altura no mayor de 2 mm por encima
del borde de la copa. Un cabezal con un diámetro de 1,3 a 5,0 mm puede colocarse en
una posición conveniente sobre el aparato, de manera que el tamaño de la llama pueda
ser comparado con éste.
 Calentador. El calentador puede ser sustituido por cualquier fuente conveniente. El uso
de un quemador a gas o una lámpara a alcohol está permitido, pero bajo ninguna
circunstancia debe usarse llama para productos altamente combustibles. Es preferible
que el calentador lo controle un transformador de voltaje variable. La fuente de calor
será centrada bajo la abertura de la placa caliente evitando calentamientos locales.
El calentador de la llama tipo debe protegerse de las corrientes de aire o excesiva
radiación por cualquier tipo de protector adecuado, por encima del nivel superficial más
alto del cartón asbesto.
 Apoyo del termómetro. Cualquier aparato conveniente puede ser usado para que
mantenga el termómetro en la posición especificada durante el ensayo y permita
quitarlo con facilidad de la copa una vez terminado el ensayo.
 Apoyo de la placa de calentamiento. Cualquier apoyo conveniente que mantenga la
placa caliente, estable y nivelada.
 Medidor del nivel de llenado. Un aparato que ayude en la regulación exacta del nivel
de la muestra en la copa. Puede hacerse con un metal adecuado con al menos un
resalte, pero de preferencia dos para ajustar el nivel de la muestra en la copa de ensayo
entre 9 a10 mm por debajo del ribete superior de la copa. Estará provisto de un orificio
de 0,8 mm de diámetro ubicado al centro del medidor a no más de 2 mm del fondo, que
se usará para verificar la posición central del orificio del aplicador de la llama con
respecto al borde de la copa.

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TERMÓMETROS.
Se pueden usar termómetros de vidrio de rango adecuado, con
subdivisiones y escala máxima de error de 0.1oC, o cualquier otro
aparato que mida temperaturas con igual exactitud, precisión y
sensibilidad.
MECHERO.
5.2. PREPARACIÓN DEL APARATO.
Para la ejecución del ensayo de Punto de inflamación se toma una muestra de cemento
asfáltico en cantidad suficiente para ejecutar el ensayo.
Lave la copa de ensayo con un solvente apropiado y quite cualquier aceite o
vestigios pegados o residuos remanentes de ensayos anteriores. Si hay
depósitos de carbón remuévalos con una esponja de acero.
Limpie la copa bajo un chorro de agua fría y seque por unos pocos minutos
sobre una llama, placa caliente o en un horno y elimine los últimos indicios de
solvente y agua. Enfríe la copa por lo menos a 55°C por debajo del Punto de
Inflamación esperado antes de usarla.
Mantenga el termómetro en posición vertical con el bulbo a una distancia de
6,5 mm del fondo de la copa y localizada en el punto medio del trecho entre
el centro y el borde de la copa, en un diámetro perpendicular al arco o línea
del recorrido de la llama de prueba y en el lado opuesto de la llama del
quemador.
Arme el aparato sobre una mesa nivelada en una pieza sin corrientes de
aire; ubique el protector alrededor del aparato de encendido, afirmado por
algún medio adecuado que permita la lectura del Punto de Inflamación.
Ensayos en campanas de laboratorio o en lugares donde no existan
corrientes de aire, son confiables.

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Llene la copa a una temperatura conveniente, no
excediendo100°Cpor encima de loesperadopara el
Punto de Ablandamiento;de esamanera la parte
superior delmeniscoestá enla línea de llenado.
Para ayudar enesta operaciónuse unmedidor del
nivel de llenado. Si unexcesode muestra se ha
agregado a la copa, quítelo usandouna pipeta u otro
aparatoadecuado.
Sin embargo, si haymuestra que esté fuera del
aparato, vacíe, limpie yvuelva a llenar. Destruya
cualquier burbuja de aire sobre la superficie de la
muestra..
Encender el mechero de ensayo yajustar el tamaño
de la llama aundiámetrode 4,0 mm por
comparación con el tamañodel cabezal.
Aplique calor inicialmente de modoque la
temperatura de la muestra suba a una velocidad
entre 14 y17°C por minuto.
Cuandola temperatura de la muestra se aproxime a
los 55°Cpor debajodel Punto de Inflamación
esperado, disminuya el calor de modo que la
velocidad de la temperatura para 28°Cantes del
Punto de Inflamación, seade 5 a6°Cpor min.
Comenzando, al menos 28°Cpor debajodel Punto de
Inflamación, aplique la llama de prueba cada 2°C
sucesivos leídos enel termómetro.
5.2. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
5.2.1. REALIZACIÓN DEL ENSAYO
.
.

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Pase la llama de prueba a través del centrode la
copa, enángulos rectos al diámetro que pasaa
través del termómetro;consuavidadcontinúe el
movimientoaplicandola llama en línea recta a lo
largo de la circunferencia de uncírculoque tenga
un radio al menos de 150 mm..
. El centro de la llama de prueba debe moverse en
un plano que diste menos de 2 mm por encima del
planodel borde superior de la copa, pasandoen
una direcciónprimero yen el próximointervaloen
la direcciónopuesta.
El tiempoconsumido en pasarla llama a través de
la copa será cercanoa 1 seg. Durante los últimos
17°C, suba la temperatura previaal Punto de
Inflamación.
Evite alteracionesdel vaporen la copa de ensayo
poniendo atenciónenmovimientos descuidados o
en aires suaves cercanos a la copa.
Informe el Puntode Inflamacióncomola
temperatura leída enel termómetro, cuando
aparece el destelloencualquier puntode la
superficie delmaterial, perono confunda el
verdaderodestelloconel halo azuladoque algunas
veces circunda la llama de prueba. .
Para determinar el Puntode Combustión continúe
calentando de modo que la temperatura de la
muestra se eleve a una razónde 5 a6°Cpormin.
Continúe aplicandola llama a intervalos de 2°C
hasta que el material se inflame ycontinúe
quemándose como mínimo 5 seg. Informe la
temperatura de este puntocomoel Punto de
Combustióndel material.

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5.3. RESULTADOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS
A continuación se muestra los resultados de las temperaturas tomadas desde el inicio del
ensayo hasta el punto de inflamación y combustión.
TEMPERATURA
42°C
118°C
180°C
220°C
240°C
260°C
6. CONCLUSIONES
Con la realización del ensayo de punto de Inflamación mediante el uso de la copa abierta de
Cleveland se puedo identificar la temperatura a la cual el asfalto puede ser manejado y
almacenado sin peligro que se inflame.
El mismo es usado como indicador rutinario de la calidad del
cemento asfáltico, ya que el calentamiento a que se ve expuesto este
material durante la fabricación de la mezcla asfáltica puede altera
significativamente las propiedades.
De la realización del mismo se llega a concluir que el ensayo de
Punto de Inflamación de un Cemento Asfáltico SHELD, la cual se
empezó a calentar a una temperatura inicial de 42°C, tomando
lecturas de la misma con dos tipos de termómetros para una mayor
corroboración, identificando el punto en el cual comienza a
ebullicionar a los 220°C, llegando a un punto final de 260°C, lo cual
conforme a la Especificaciones del Cemento Asfáltico Clasificado por
TEMPERATURA INICIAL
COMIENZA A EBULLICIONAR
SE COMBUSTINA

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Penetración 85-100, se tiene que el Punto de Inflamación es de 222°C, la misma nos indica que
el ensayo fue realizado de manera correcta y que el Cemento Asfáltico SHELD “CUMPLE”, con
las especificaciones por Penetración 85-100..
7. RECOMENDACIONES
 Para la realización de este tipo de prácticas es necesario que el estudiante asista al
laboratorio de Pavimentos con conocimientos previos, acerca de los ensayos necesarios de
control de calidad de cementos asfálticos y agregados.
 Las prácticas de Laboratorio de Pavimentos se las debe realizar en un ambiente adecuado
que cuente con todo el material necesario para que todos los estudiantes participen en la
práctica.
 Se deberá efectuar el ensayo al abrigo de corrientes de aire, y de toda perturbación de la
atmósfera en la vecindad del aparto.
 El ensayo de debe realizar en una habitación o compartimiento con oscuridad suficiente
para facilitar la observación que debe hacerse y mejorar la apreciación de los puntos de
inflamación y combustión.

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8. OBSERVACIONES
 Por cuestiones de tiempo el material asfáltico ya se encontraba preparado.
 En este ensayo las mayores causas de error tienen que ver con lo relacionado a la
temperatura ya que esta debe ser estrictamente controlada desde el inicio del ensayo.
 Para mejorar las condiciones del ensayo se cambió por un mechero tipo Burk, la cual posee
un regular que facilita el proceso del ensayo, así mismo se llegó a utilizar dos tipos de
Termómetros normalizados por la ASTM.

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BIBLIOGRAFÍA
 Apuntes de Ingeniería del Terreno II. M. Melis (2000). ETSICCP. Universidad de A Coruña.
 Manual of Soil Laboratory Testing, Volume 3. K.H. Head (1988). John Wiley & Sons, Inc.
(Disponible en la biblioteca de la ETSICCP)
 Soil Mechanics Laboratory Manual. B.M. Das (1992). 5th Edition. Engineering Press. Austin,
Texas.
PAGINAS WEB
 http://www.wordreference.com/definicion/escarificar
 http://es.scribd.com/doc/102813345/Informe-de-Ductibilidad-Penetracion-y-Mancha
Asfalto/3279794.html
 http://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/caminos_ferro/nprobitumi.htm
 http://ingenieriaenconstruccion-ua.blogspot.com/2008_09_01_archive.html
 http://www.abc.gob.bo/ensayos
 http://prezi.com/_p9aoj2to9nl/copy-of-control-de-calidad-de-cementos-asfalticos-tipo-ap-
3-mediante-ensayos-en-laboratorio/
 http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/06/punto-de-inflamacion-del-betun.html
 https://law.resource.org/pub/ec/ibr/ec.nte.0808.1987.pdf
 http://www.slideshare.net/UCGcertificacionvial/punto-de-inflacion-y-combustion-02

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