Mezclador de paletas (transportable) Terminadora: CMI espesor 4” Compactacion: Pneumatico 10 ton 1er pase on 2-4 pases off Vibratorio 15 ton 2 pases Densidad: 96 % maximo teorico en 48 horas Mezclas en frio con agregados reciclados - Agregados provenientes de pavimentos existentes - RAP (Reclaimed Asphalt Pavement) - Mejoran propiedades mecánicas - Reducen costos de materiales - Contribuyen a la sustentabilidad

1. Generalidades
Diferentes usos y aplicaciones en
vías de comunicación

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

5. QUIMICA DE LAS
EMULSIONES
ASFALTICAS

6. Emulsiones asfálticas.- Definición
• Dispersión de micro-partículas de cemento asfáltico
en una matriz acuosa estabilizada
O/W W/O W/O/W
oil-in-water water-in-oil multiple
emulsion (inverted emulsion) emulsion

7. EMULSION ASFALTICA
Emulsion = aceite en agua
asfalto
agua

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

9. EMULSIFICANTE CATIONICO
+ -
R-NH2 + HCl R-NH3 + Cl
Amine Acid Ammonium Chloride
ion ion

10. SPECIFICATIONS
Test method Standard CRS-1 CRS-2 CMS-2 CMS-2h CSS-1 CSS-1h
Residual content, % ASTM >60 >65 >65 >65 >60 >60
Viscosity, SF, 25°C, sec. ASTM 20 -100 20 - 100
Viscosity, SF, 50°C, sec. ASTM 20 -100 100 - 400 50 - 450 50 - 450
Sieve test, 850 mic. % ASTM
24 hours <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1
Sieve test, 125 mic. %
24 hours AA <0,1 >0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1
Breaking index, gram FAS <90 <90 <140 <140
Storage stability, % ASTM <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0
Cement mixing, % ASTM <2,0 <2,0
Penetration, mm/10 ASTM 100-250 100-250 100-250 40 - 90 100-250 40-90

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

21. PRODUCCION Y
ALMACENAMIENTO

22. Producción de emulsión asfáltica
Cemento
asfáltico
Agua Molino
Emulsificante Coloidal
Acido
Solución Emulsión
jabonosa Asfaltica

23. Dinámica durante el proceso
de emulsificación
Surfactantes en
la fase intermedia

24. Distribución y tamaño de partícula

25. Planta para producción de emulsión asfáltica

26. TANQUES CONVENCIONALES DE ALMACENAJE DE
EMULSION ASFALTICA

27. Tanques aislados:
A.- Cuando temperatura
ambiental bajo cero
B.- Cuando se considere
almacenar emulsion
(CRS) ruptura rapida

28. Estabilidad al almacenamiento
Cremosidad Asentamiento

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

33. TIPOS DE EMULSIFICANTE

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

42. APLICACIONES
CON EMULSIONES
ASFALTICAS

43. Mezclas en frío
• Densas
• Abiertas
• Con arena
• Con suelo nativo (estabilización de suelos)
Ventajas:
• Utilización de agregados húmedos
• Diferente orígen pétreo
• Curbas granulométricas variadas
• Estabilidades aceptables

44. Planta común de producción de mezcla en frío

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

47. Proceso de producción de mezcla en frío

49. Carpeta mezcla en frio con emulsion - Mexia TX USA

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

53. Mezclas en frio (Alaska)
Malla % pasante
#4 100
#10 100
Agregados: #40 96
#50 88
#80 63
#200 9
Emulsion: CSS-1
Asfalto: AC-5
Humedad % : 6
Asfalto Residual % : 7.5
Mezclador: Mezclador de paletas (transportable)
Terminadora: Blaw Knox 220 espesor 4”
Compactacion: Neumatico 12 ton 2 pases
Vibratorio 15 ton 2 pases
Densidad: 96 % maximo teorico en 42 horas

54. Mezclas en frio (Illinois)
Malla % pasante
1“ 100
1/2” 95.4
Agregados:
#4 68.2
#16 37.5
#200 10.6
Emulsion: CSS-1h
Asfalto: AC-10
Humedad % : 5.8
Asfalto Residual % : 5.5
Mezclador: Mezclador de paletas (transportablel)
Terminadora: Blaw Knox espesor 4”
Compactacion: Neumatico 8 ton 2 pases
Vibratorio 15 ton 2 pases
Densidad: 94 % maximo teorico en 46 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.

56. Reciclado en frío a profundidad total

57. Adición de agregado virgen
Reciclado de pavimento en frío con emulsión

58. Proceso de estabilización de suelos con emulsión

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.

60. Aplicación mortero asfáltico - Phoenix AZ.

61. Aplicacion de micro-pavimento en Departamento de La Paz en Bolivia

62. Aplicación de mortero asfáltico -Aimogasta Provincia de La Rioja, Argentina

63. Mortero asfaltico - Aeropuerto Ciudad Victoria Tam. Mexico

64. Mortero asfaltico - Aeropuerto de Ciudad Victoria Tam. Mex.

65. Mortero asfáltico - Cuencamé Durango, Mexico

66. Mortero asfáltico
Carr. Panamericana Norte Km 1300
Región de Atacama,Chile

67. Mortero asfáltico - Region III Copiapó, Chile

68. Mortero asfaltico sobre pavimento reciclado c/emulsion
Mirimire, Edo. Falcon - Venezuela

69. Aplicacion mortero asfaltico en Popayan, Colombia

70. Recuperacion vial en Guatemala

71. Pruebas en aeropuerto Mariscal Sucre, Quito Ecuador

72. Micro-carpeta anti-derrapante - Monterrey NL Mexico

73. Conservacion de vias urbanas- Monterrey NL Mexico

74. Micro-pavimento en Edo. de Minas Gerais, Brasil
Rodovia Rio de Janeiro-Juiz de Fora

75. Micro-pavimento en Edo. De Sao Paulo, Brasil
Rodovia Bandeirantes SP-230

76. Micro-pavimento en Edo. Rio Grande do Sul, Brasil

77. Conservación de rodovía BR-40
RJ Brasil

78. Rodovía BR-40 - Estado de Rio de Janeiro Brasil
FIN

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

82. APLICACION DEL TRATAMIENTO SUPERFICIAL
Sentido de aplicacion

83. APLICACION DE MICRO-PAVIMENTO

84. Sello del cabo modificado - Waco TX

85. Sello del Cabo tipo Texas - Av Franklin Waco TX USA

86. Aplicación de sello del cabo modificado

87. Sello del cabo modificado en detalle

88. Aplicación sello del cabo tipo Texas