Laboratorio Nº4 AFINIDAD AGREGADO - ASFALTO RIEDEL WEBER Y ADHERENCIA

Laboratorio Nº 4: AFINIDAD AGREGADO - ASFALTO RIEDEL WEBER Y ADHERENCIA OBJETIVO •

El ensayo de Riedel Weber tiene por finalidad determinar el grado de adhesividad del agregado fino con el asfalto.

FUNDAMENTO Materiales asfálticos Dentro de esta designación están comprendidas los asfaltos propiamente dichos y las productos preparadas a base de los mismas. El asfalto, químicamente es una mezcla de hidrocarburo que se obtiene de la destilación del petróleo. La destilación puede ser natural o en plantas construidas por el hombre. Adhesividad La adhesividad no es propiamente una propiedad del asfalto, sino del conjunto formado por el asfalto y otros cuerpos. Podemos definir la adhesividad entre el asfalto y un material cualquiera como la resistencia opuesta por el asfalto a despegarse del material una vez entrado en contacto con él. Esta definición presenta el inconveniente de que es prácticamente imposible medir la adhesividad entre el asfalto y un cuerpo cualquiera, midiendo la fuerza necesaria para despegarlos, ya que en la mayor parte de los casos, cuando existe adhesividad, por pequeña que sea, la rotura de la película de asfalto se produce antes que el desprendimiento. La arena que forma parte de una mezcla asfáltica debe tener propiedades químicas adecuadas que permitan la elaboración de una mezcla uniforme, que cumpla con todos los requisitos de durabilidad. Una de de ellas es medir la adhesividad de los ligantes bituminosos respecto de una arena natural o machaqueo, cuando la mezcla árido-ligante se somete a la acción de soluciones de carbonato de sodio a concentraciones crecientes. EQUIPO USADO • • • • • •

Tamices Estufa, Mechero Cápsula Tubos de Ensayo Balanzas Cronometro

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Agregado Fino (Riedel Weber) El carbonato sódico (Na2CO3) anhidro y agua destilada forman la solcion de carbonato de sodio. Para prepara la disolución a diferentes concentraciones se debe disolver el peso de carbonato de sodio indicado en la tabla según la concentracionque se desea obtener. CONCENTRACIONES DE DISOLUCIONES MOLARES

H2O Destilada M/256 M/128 m/64 m/32 m/16 m/8 m/4 m/2 m/1

CO3Na2 (gr/lt)

GRADO

0.414 0.828 1.656 3.313 6.625 13.25 26.5 53 106

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Se separa el material por el respectivo cuarteo, luego tamizar aproximadamente 200 gr. de agregado fino esto según norma, el material se lava y limpia de polvo y se sca en horno a 145ºC durante una hora. Luego si el ligante a emplear es betún asfáltico de penetración, la relación de mezcla agregado – ligante es de 71 volúmenes de agregado con 29 volúmenes de ligante. En una vasija se procede al mezclado del asfalto con los agregados en caliente logrando con ayuda de una espátula una mezcla homogénea.

Luego dejar enfriar hasta la temperatura de ambiente para formar las bolitas de 0.5gr, formar por lo menos 5 de estas bolitas de 0.5gr.

Colocar las bolitas de asfalto en el tubo de ensayo empezando con la menor concentración, llevar el tubo de prueba, con la concentración, a la estufa para calentarla hasta que alcance la ebullición durante un minuto, observar la muestra y ver si hay desprendimiento, si no existe desprendimiento repetir el paso pero con la concentración inmediatamente superior o siguiente tubo.

Agregado grueso: 1. 2. 3. 4. 5.

Mezclar 100gr de agregado con 5.5gr de asfalto. Calentar a 140° C. Se mezcla con la espátula asta que quede totalmente revestido. Dejar enfriar a temperatura ambiente. Agregar 400cm3 de agua y dejar reposar por un lapso de 16 a 18 horas.

Transcurrido el tiempo observar y estimar el % de área del agregado que queda revestido sobre o debajo de 95%.

RESULTADOS. Según la observación visual realizada en el ensayo de Riedel Weber, se puede decir que recién se noto desprendimiento entre el agregado y el asfalto en el tubo de prueba con la concentración CUARTA. Desprendimiento retenido en el agregado = -95%

5.- Investigar las especificaciones de calidad exigidos por el MTC, con respecto a los ensayos efectuados, para el uso de los agregados en mezclas asfálticas. Los requerimientos pedidos para la elaboración de la carpeta asfáltica dependen de varios factores de los cuales también depende el tipo de carpeta. El MTC en el contenido de las normas tiene dadas las especificaciones técnicas que debe reunir todo agregado para que pueda ser usado en la elaboración de la carpeta asfáltica. A continuación mostramos los requerimientos mencionados en la norma del MTC. PAVIMENTO DE CONCRETO ASFÁLTICO CALIENTE Requerimientos para los Agregados Gruesos Requerimiento Ensayos Durabilidad (al Sulfato de Sodio)

Norma MTC E 209

Durabilidad (al Sulfato de Magnesio)

Altitud (m.s.n.m.) < 3000

> 3000

12% máx.

10% máx.

18 máx.

15% máx.

Abrasión Los Angeles

MTC E 207

40% máx..

35% máx.

Indice de Durabilidad

MTC E 214

35% mín.

35% mín.

Partículas chatas y alargadas

MTC E 221

10% máx.

10% máx.

Caras fracturadas

MTC E 210

Sales Solubles Totales

MTC E 219

0.5% máx.

0.5% máx.

Absorción

MTC E 206

1.00%

Según Diseño

Adherencia

MTC E 519

Según Tabla 410-4

+95

Requerimientos para los Agregados Finos Requerimiento Ensayos

Norma

Altitud (m.s.n.m.) < 3000

> 3000

Equivalente de Arena

MTC E 209

Según Tabla 410-5

Angularidad del agregado fino

MTC E 222

Según Tabla 410-6

Adhesividad (Riedel Weber)

MTC E 220

4% mín.

6% mín.

Índice de Plasticidad (malla N°40)

MTC E 111

NP

NP

Índice de Durabilidad

MTC E 214

35 mín.

35 mín.

Índice de Plasticidad (malla N°200)

MTC E 111

Max 4

NP

Sales Solubles Totales

MTC E 219

0.5% máx.

0.5% máx.

Absorción

MTC E 205

0.50%

Según Diseño

Requerimientos para Caras Fracturadas

Espesor de Capa

Tráfico en Ejes Equivalentes (millones)

< 100 mm

> 100 mm

3 – 30

85/50

60/40

> 30

100/80

90/70

Requerimientos del Equivalente de Arena Tráfico en Ejes Equivalentes (millones)

Porcentaje de Equivalente Arena (mínimo)

3 – 30

50

> 30

55

Angularidad del Agregado Fino Tráfico en Ejes Equivalentes (millones)

Espesor de Capa < 100 mm

> 100 mm

3 – 30

40 mín.

40 mín.

> 30

40 mín.

40 mín.

Granulometría (MAC: Mezcla asfáltica caliente) Tamiz 25,0 mm (1”) 19,0 mm (3/4”) 12,5 mm (1/2”) 9,5 mm (3/8”) 4,75 mm (N° 4) 2,00 mm (N° 10) 425 mm (N° 40) 180 mm (N° 80) 75 mm (N° 200)

Porcentaje que pasa MAC -1

MAC-2

MAC-3

100 80 -100 67- 85 60 - 77 43 - 54 29 - 45 14 - 25 8 -17 04 - 8

100 80 - 100 70 - 88 51 - 68 38 - 52 17- 28 8 -17 04 - 8

100 65 - 87 43 - 61 16 - 29 9 -19 05 - 10

Con respecto a las mezclas asfálticas en frió (uso de emulsiones asfálticas) la norma no hace un requerimiento de agregados especifico simplemente detalla que son los mismos requerimientos que para el asfalto en caliente.

6.- Investigar acerca de las alternativas para mejorar la afinidad agregadoasfalto Adhesión es el proceso de formación del enlace químico entre el asfalto y la superficie del agregado. Cuando el asfalto cubre y forma un enlace químico desplazando agua de la superficie del agregado, se denomina adhesión activa. La afinidad química entre al asfalto y el agregado puede ser mejorada con la adición de pequeñas cantidades de químicos que cambian la naturaleza del asfalto. Estos productos químicos son conocidos como promotores de adhesión, agentes anti desprendimiento o aditivos de adherencia. Para el mejoramiento de la adherencia entre los productos bituminosos y los agregados pétreos se podrán emplear: • • • • •

Aditivos producidos comercialmente de calidad certificada. Cenizas (AASHTO M 295) Cal (AASHTO M 303) Base tipo amina. Cementos

El mejorado seleccionado, previamente en el Expediente Técnico, deberá garantizar el grado de afinidad requerido entre el par asfalto-agregado, según el tratamiento o mezcla que se irá a ejecutar. En el caso de los aditivos el Contratista deberá adjuntar la documentación sobre la efectividad del producto ofrecido, bien sea en trabajos de campo o experiencias de laboratorio. Debe entenderse que en la selección de los mejoradores de adherencia, primarán los factores inherentes en cada uno de los diseños de mezclas asfálticas, es decir, el par asfalto-agregado deberá cumplir los requerimientos respectivos en cada especificación. Uno de los aditivos químicos mas usados es el ácido polifosfórico, este acido aumenta la resistencia del pavimento a las deformaciones permanentes, sin comprometer el comportamiento a temperaturas bajas. El uso de cantidades pequeñas de ácido polifosfórico resulta en un aumento en la adherencia del ligante asfáltico a agregados sensibles a la humedad. Se ha usado ceniza volante para mezclas del sistema de pavimentos de apertura rápida, pero generalmente como un aditivo. Formas de adición En la planta de mezcla en caliente, el agregado es secado pasando através del tambor secador y posteriormente es mezclado con el asfalto. La temperatura de mezclado varía de 140°C hasta 180°C. La manera más efectiva de adicionar el promotor de adhesión al asfalto, es por inyección en la línea del asfalto a través de una bomba. La homogenización con el asfalto será más efectiva si se instala un mezclador estático en línea.

7.- Investigar acerca de los requisitos granulométricos que debe reunir un agregado a emplearse en una mezcla asfáltica. ¿Qué ensayos de calidad se efectúa en el asfalto en la mezcla? 8.- Elaborar en listado con los asfaltos de penetración más usuales y averiguar para que condiciones es recomendable su uso Los asfaltos se caracterizan por su grado de penetración que tiene durante un ensayo, en seguida mostraremos la relación de algunos ensayos con los grados de penetración.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES • •

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Es necesario conocer las propiedades de los agregados y el contenido de sustancias que pueden tener, pues estos pueden afectar a las propiedades finales de la mezcla. En vista de esto se hace necesaria una evaluación de canteras. La adherencia es una de las propiedades mas importantes que respecta al asfalto y en la medida en que sea buena, las obras de pavimentación se mantendrán en buenas condiciones. Cuando no existe posibilidad de obtener una adecuada adherencia entre agregado y asfalto, debido a los condicionamientos propios de la naturaleza, se puede hacer uso de los aditivos adecuados. Para hacer un buen uso de estos aditivos no basta con seguir las indicaciones de manual, sino que también es útil saber sus ventajas y desventajas como las limitaciones que se tenga en su uso. En el caso de agregados gruesos se observo en laboratorio, que la prueba es con agua; esta condición se puede presentar en las obras, ya sea por el afloramiento de aguas subterráneas o infiltración de otros caudales. Por lo tanto es necesario conocer las condiciones topográficas e hidrológicas del área y su variación con el tiempo.