2 CEMENTO ASFALTICO..

Cemento Asfáltico

PARTE II

CEMENTO ASFÁLTICO

Tutor: Gioconda G. de Celis

Tesista: Yucely Albornoz

Julio 2014

LA

BO

RA

TO

RIO

Manual de Prácticas de Laboratorio de Pavimentos Cemento Asfáltico

38 Facultad de Ingeniería – Escuela de Civil


Universidad De Los Andes 39

PARTE II

CEMENTO ASFÁLTICO

2.1. INTRODUCCIÓN

Cemento asfáltico es el material aglomerante sólido o semisólido de color negro o

pardo oscuro, que se ablanda gradualmente al calentarse y cuyos constituyentes

predominantes son hidrocarburos pesados, que se obtienen de la refinación del petróleo,

cuyo comportamiento visco-elástico se muestra en la figura N° 1.

Figura N° 1. Comportamiento Visco-elástico del Cemento Asfáltico.

2.2. PRINCIPALES CONSTITUYENTES DEL CEMENTO ASFÁLTICO:

Asfaltenos: Son compuestos de alto peso molecular, principalmente de naturaleza

aromática con pocas ramificaciones. Los asfaltenos le dan las características de dureza

al asfalto.

SOLIDO ELÁSTICO

FLUIDO VISCOSO

ELÁSTICO

VISCOSO

RESPUESTA A LA CARGA

TEMPERATURA, °C

-30 25 60 135



Maltenos: Están constituidos por resinas y aceites. Los maltenos están ligados a las

propiedades elásticas del asfalto. En general, la presencia de parafina influye

negativamente en las propiedades reológicas del asfalto.

2.3. PROPIEDADES O CARACTERÍSTICAS DESEABLES DEL CEMENTO ASFÁLTICO:

Consistencia: Los cementos asfálticos son materiales termoplásticos, por lo que es

necesario determinar su grado de fluidez a una temperatura dada. Para poder

comparar la consistencia de un cemento asfáltico con la de otro, es necesario fijar una

temperatura de referencia.

Pureza: El cemento asfáltico se compone, casi enteramente de betunes, los cuales, por

definición, son solubles en bisulfuro de carbono. Las impurezas, si las hay, son inertes.

Seguridad: La espuma puede constituir un riesgo para la seguridad, por lo tanto las

normas requieren que el asfalto no forme espuma hasta temperaturas de 175°C

(347°F). El cemento asfáltico, si se lo somete a temperaturas suficientemente elevadas,

despide vapores que arden en presencia de una chispa o llama.

2.4. ESPECIFICACIONES DE CALIDAD PARA LOS CEMENTOS ASFÁLTICOS:

La Norma Venezolana COVENIN 1670:1997 establece que el cemento asfaltico debe ser

homogéneo, libre de agua, y no debe formar espuma cuando se calienta a 175°C (347°F). Su

clasificación por viscosidad es en los grados CA-5, CA-10, CA-20, CA-30 y CA-40, que se

muestra en la tabla N°1. Un asfalto CA-20 significa un cemento asfáltico de viscosidad 2000

poises. Los cementos asfálticos se disponen comercialmente en varios rangos de consistencia

(grados), donde anteriormente los rangos consistían sólo en mediciones hechas con el

ensayo de penetración, se disponían de cinco (5) grados: 40-50, 60-70, 85-100, 120-150 y

200-300, que indican los rangos permitidos de penetración para cada uno. El grado 40-50 es

el más duro, con una consistencia que permite solo una leve impresión del pulgar realizada

bajo presión a temperatura ambiente. El grado 200-300 es el más blando, con una

consistencia que deja la marca del pulgar en la superficie de la muestra con apenas una

presión suave realizada a temperatura ambiente.



Tabla N°1. Especificación COVENIN 1670-95, para Cementos Asfálticos.

PROPIEDADES

GRADO MÉTODO DE

ENSAYO A40 A30 A20 A10(85/100) A5(120/50) A2,5(200/300)

Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx.

Penetración a 25°C, 100 g, 5 s, mm/10

40 50 60 70 60 70 85 100 120 150 200 300 COVENIN

1105

Viscosidad Absoluta,60°C, P

4000 - 3000 - 2000 - 1000 - 500 - 250 - COVENIN

2053

Viscosidad Cinemática,

135°C, cSt. (3) 450 - 350 - 300 - 230 - 180 - 115 -

COVENIN 424

Punto de reblandecimiento anillo y bola (TA &B), °C

50 60 48 58 48 58 44 54 - - - - COVENIN

419

Punto de inflamación, Cleveland Copa Abierta, °C.

232 - 232 - 232 - 232 - 218 - 177 - COVENIN

372

Ductilidad a 25 °C (77 °F), 5 cm/min, cm.

100 - 100 - 100 - 100 - 100 - 100 - COVENIN

1123

Peso específico a 25 °C.

Indicar Indicar Indicar Indicar Indicar Indicar COVENIN

1386

Temperatura para obtener una viscosidad de 170 + 20 cSt, °C

Indicar Intervalo

Indicar Intervalo

Indicar Intervalo No aplica No aplica No aplica

COVENIN 424

Viscosidad cinemática a 160 °C, cSt

Reportar Reportar Reportar No aplica No aplica No aplica

Solubilidad en

tricloroetileno,%(1) 99,0 - 99,0 - 99,0 - 99,0 - 99,0 - 99,0 - COVENIN

1161

Índice de

Penetración (IP)(2) -1,5 +0,5 -1,5 +0,5 -1,5 +0,5 -1,5 +0,5 -1,5 +0,5 -1,5 +0,5

COVENIN 419 y 1105

Envejecimiento por capa fina (TFOT): pérdida de masa, %

- 0,5 - 0,5 - 0,5 - 0,5 - 0,5 - - COVENIN

2046

Viscosidad Absoluta a 60° después de TFOT, P

- 20 000 - 13 000 - 13 000 - 5 000 - 2 500 - 1

250 COVENIN

2053

Ductibilidad a 25°C,5cm/min, cm, después de TFOT

15 - 20 - 20 - 75 - 100 - 100 - COVENIN

1123

Reducción de Penetración, %

- 50 - 50 - 50 - 53 - 58 - 63 COVENIN

1105

NOTAS: (1) Solo requerido en asfaltos naturales no provenientes de refinación del petróleo.

(2) ( ) ( )

( )

(3) 1cSt = 1 mm2/s = 0,001 Pa.s

Fuente: Norma Venezolana COVENIN, 1670:1997, Cementos Asfálticos, 3era revisión



En las tablas N°1 y N°2 del Anexo I, se muestran las ultimas especificaciones del

Instituto del Asfalto Americano (IDA), ya sea en función de la viscosidad original (tabla N°1,

Anexo I), o de la viscosidad después del ensayo en estufa de película delgada para los asfaltos

envejecidos en el laboratorio (tabla N°2 Anexo I), y que refleja un criterio más técnico para el

establecimiento de las propiedades de los cementos asfalticos, ya que ella representa las

condiciones del material para el momento en que comenzará a prestar su servicio sobre vía,

es decir después de haber sido trabajado en planta y mezclado con los agregados.

2.5. ENSAYOS NORMALIZADOS DE CALIDAD DEL CEMENTO ASFÁLTICO:

2.5.1. Peso específico

La determinación del peso específico del cemento asfáltico no es requisito en las

especificaciones de estos materiales, sin embargo se debe conocer debido a que el asfalto se

expande cuando es calentado y se contrae cuando es enfriado, además que el peso

específico de un asfalto es esencial en la determinación del % de vacíos en un pavimento

compactado. El procedimiento y equipos necesarios se describen más adelante.

2.5.2. Penetración

El ensayo de Penetración, permite determinar la dureza o consistencia relativa de los

cementos asfálticos. El procedimiento y equipos necesarios se describen más adelante.

2.5.3. Punto de Ablandamiento o Anillo y bola

Esta prueba se realiza para determinar el punto de reblandamiento de los asfaltos. Es

empleado fundamentalmente para conocer el grado de susceptibilidad que tiene un material

ante las variaciones de temperatura. El procedimiento y equipos necesarios se describen más

adelante.

2.5.4. Solubilidad

Esta prueba determina la pureza del Cemento Asfáltico. La parte soluble en bisulfuro de

carbono (o en tricloroetileno, es menos peligroso su manejo en el laboratorio) representa los



constituyentes activos de cementación. El procedimiento y equipos necesarios se describen

más adelante.

2.5.5. La Mancha

Este método de ensayo consiste en una inspección visual de la mancha dejada sobre un

papel filtro, de una muestra de Cemento Asfáltico disuelto en un solvente estándar,

corrientemente nafta. El procedimiento y equipos necesarios se describen más adelante.

2.5.6. Ductilidad

Esta prueba consiste en determinar la distancia de elongación antes de la ruptura de

una muestra de cemento asfáltico. Los materiales asfálticos dúctiles tienen mejores

propiedades aglomerantes que aquellos que les falta esta característica. El procedimiento y

equipos necesarios se describen más adelante.

2.5.7. Película delgada

La finalidad del ensayo es determinar el efecto del calor y el aire sobre una película fina

de asfalto para evaluar su envejecimiento. Estas pruebas son conocidas como Ensayo de

película delgada en horno (TFO) y Ensayo de película delgada rodante en horno (RTFO). El

procedimiento y equipos necesarios se describen más adelante.

2.5.8. Viscosidad

Los ensayos de viscosidad permiten determinar el grado de fluidez de un material

asfáltico a una temperatura determinada. Puede medirse por varios ensayos, siendo los más

comunes los de Viscosidad Cinemática o Viscosidad Absoluta. El cual se describen más

adelante.

2.5.9. Punto de inflamación

El punto de inflamación en un cemento asfáltico indica la temperatura a que puede

calentarse el material sin peligro de inflamación en presencia de llama libre. Este se mide por

el ensayo en vaso abierto de Cleveland según las condiciones y procedimiento que se

describen más adelante.



PLANILLA DE ENSAYO CEMENTO ASFÁLTICO

Cemento Asfáltico

LABORATORIO DE MECANICA DE LOS SUELOS Y PAVIMENTOS

ENSAYOS FÍSICOS DEL CEMENTO ASFÁLTICO

Nombre del Proyecto:____________________________________________________________________

Procedencia Muestra: ___________________________________________________________________

Empresa:______________________________________________________________________________

Fecha de despacho en refinería:______________ Fecha de realización de Ensayos: ______________

RESUMEN DE LOS RESULTADOS

ESPECIFICACIONES

Valor del Ensayo

Peso Específico 25/25 ºC

Mínimo Máximo (METODO DEL PICNÓMETRO)

( )

( ) ( )

Peso específico 25/25 ºC Indicar A Peso del picnómetro, en gramos = ________________

B Peso del picnómetro + agua , en gramos = ________________

C Peso del picnómetro + muestra , en gramos = ________________

D Peso del picnómetro + muestra + agua , en gr = ________________ Punto de Inflamación (Vaso Abierto Cleveland ºC)

Punto de Ablandamiento, Anillo y Bola ºC

Ensayo 1 :________________

Ensayo 2 :________________

Valor Promedio:

Ensayo 1:_______ Promedio:

Ensayo 2:_______

Ductilidad a 25 ºC 5 cm/min, cm

100 +

Solubilidad

Ensayo 1:_______

Ensayo 2:_______

Ensayo 3:_______

Promedio:_________

W matraz ( 1 ) =

W matraz + muestra ( 2 ) =

B , peso muestra (2 - 1) =

Viscosidad W filtro Gooch ( 3 ) =

Saybolt-Furol (s)

W filtro Gooch+material insoluble (4) =

Cinemática a 135 ºC, (c.s.) A, material insoluble (4 - 3)

Solubilidad en CCL4 (%) % Insolubles = A / B x 100 =

Mancha NEGATIVO Penetración (Pen) 25º C 100 g 5 seg m/10

Penetración 25º C, 100 g, 5 seg (dmm) L 1 = _________________ Tolerancia:______________

Índice de Penetración (IP) 99

L 2 = _________________ Promedio:_______________

L 3 = __________________

Ensayo de Estufa de Película Delgada

Penetración

Máxima diferencia entre la mayor y menor determinación

Pérdida de masa, % p

0,5-

0 a 49 50 a 149 250 a 249 Sobre 250 Ductilidad a 25ºC, 5 cm/mín, cm

2 4 8 6

Reducción de penetración, %

IP=(20( TA&B - 25 ) - 500 ( log800 - logPen25ºC )) / (TA&B-25+50(log800-logPen25ºC))

Observaciones:________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

ENSAYADO POR:______________________ REVISADO POR:_____________________ FECHA._______________

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