GeneralidadesGeneralidades
Diferentes usos y aplicaciones en
vías de comunicación
Diferentes usos y aplicaciones en
vías de comunicación
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)
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)
Comparación
caliente – diluído - emulsion
VentajasVentajas DesventajasDesventajasProceso de curado
Mezclas en caliente
Aplicacion Aplicacion Siempre continuaSiempre continua
HumosHumos CostoCosto
Por enfriamiento
Diluídos TrabajabilidadTrabajabilidadContaminacionContaminacion
AtmosfericaAtmosferica
Evaporacion del solvente
Emulsion
No contaminante No contaminante
menor costomenor consumo de energia
menor costomenor consumo de energia
Emulsion debera Emulsion debera
Ser manejada Ser manejada
Con cuidadoCon cuidado
Rompimiento,
Coalescencia,
Expulsion agua
CombustibleCombustible
EnergiaEnergia
Tipo de asfalto
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
• 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
QUIMICA DE LAS
EMULSIONES
ASFALTICAS
QUIMICA DE LAS
EMULSIONES
ASFALTICAS
Emulsiones asfálticas.- Definición
• Dispersión de micro-partículas de cemento asfáltico
en una matriz acuosa estabilizada
O/WO/W W/OW/O W/O/WW/O/W
oil-in-wateroil-in-water
emulsionemulsion
water-in-oil water-in-oil
(inverted emulsion)(inverted emulsion)
multiple multiple
emulsionemulsion
EMULSION ASFALTICA
Emulsion = aceite en agua
asfalto
agua
Clasificacion de emulsiones de acuerdo
a su ruptura y carga de partícula
Grados de
emulsionesCationica Anionica Aplicaciones
Rapida - riegosCRS SS
Tratamientos
superficiales
MediaCMS MS Mezclas abiertas
LentaCSS SS Mezclas densas
Rapida - mezclasCQS -
Mortero asfalticoMicro-pavimento
EMULSIFICANTE CATIONICO
R-NH + HCl R-NH + Cl
Amine Acid Ammonium
ion
Chloride
ion
-+2 3
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. % 24 hours
ASTM<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
ENSAYOS Y PRUEBAS -EMULSIONES ASFALTICASENSAYOS 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
•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
Características físico-químicas de las emulsiones
Producción.- Dispersión macánica a través de un molino
coloidal
Producción.- Dispersión macánica a través de un molino
coloidal
Almacenamiento.- Período de reposo para reducir su actividad
dinámica
Almacenamiento.- Período de reposo para reducir su actividad
dinámica
Rompimiento.- Inicio de la separación del agua de la matrízRompimiento.- Inicio de la separación del agua de la matríz
Fraguado.- Expulsión total del agua, el asfalto desarrolla
sus propiedades
Fraguado.- Expulsión total del agua, el asfalto desarrolla
sus propiedades
Composición de emulsiones asfálticas
Cemento asfáltico 62 %Cemento asfáltico 62 %
Solución jabonosa 38 %Solución jabonosa 38 %
Agua potable 98 %Agua potable 98 %
Emulsificante 1 %Emulsificante 1 %
Acido clorhídrico 1 %Acido clorhídrico 1 %
(A.- Modificación con polímeros tipo SBS)
(B.- Modificación con polímeros tipo SBR)
Composición química de
los emulsificantes
Cl-
+ -
Groupo polar
Hidrofílica
CC
N+
H H
H H
CH 3
CH 3
CH 3
RC
C
H H
H H
Cadena hidrocarbonosa
Hidrofóbica
Tipos de emulsión
Determinada por el tipo de emulsificante
Catiónica - Positiva
Aniónica - Negativa
No iónica - No carga
Carga de partículaEmulsion
Carga de partícula y
tipos de emulsión
• Positiva - catiónica
• Negativa - aniónica
• No carga - no-iónica
• Determinada por el
tipo de emulsificante
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
PREPARACION FASE-ACUOSAPREPARACION 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)
• 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)
Acido en la preparación de
solución jabonosa
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
•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
CRS - 2CRS - 2
ruptura rapidacationica
65% asfalto
CSS - 1hCSS - 1h
cationicaruptura lenta
asfalto duro
57% asfalto
HFMS - 2sHFMS - 2s
Alta flotacion
Ruptura media anionica 65% asfalto
con solvente
Nomenclatura ASTM de emulsionesNomenclatura ASTM de emulsiones
PRODUCCION Y
ALMACENAMIENTO
PRODUCCION Y
ALMACENAMIENTO
Producción de emulsión asfáltica
Cemento
asfáltico
Molino
Coloidal
Emulsión
Asfaltica
Solución
jabonosa
Agua
Emulsificante
Acido
Dinámica durante el proceso
de emulsificación
Surfactantes en
la fase intermedia
Distribución y tamaño de partícula
Planta para producción de emulsión asfáltica
TANQUES CONVENCIONALES DE ALMACENAJE DE
EMULSION ASFALTICA
TANQUES CONVENCIONALES DE ALMACENAJE DE
EMULSION ASFALTICA
Tanques aislados:
A.- Cuando temperatura
ambiental bajo cero
B.- Cuando se considere
almacenar emulsion (CRS) ruptura rapida
AsentamientoCremosidad
Estabilidad al almacenamiento
Factores de influencia en
sedimentaciones
• Contenido asfáltico
• Tamaño de partícula
• Floculación
• Densidad del asfalto
comparada con agua
• Fase acuosa
• Viscosidad
Floculación y coalescencia
+
+
+
+
+
-
--
--
Repulsión electrostática
Acumulacion o adhesion de particulas de asfalto en grupos
Fusion de las particulas agrupadas
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
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
3.-Tratamiento mecanico e.g.compactacion
Factores que afectan ruptura y curado
Acidez del asfalto
TIPOS DE EMULSIFICANTETIPOS DE EMULSIFICANTE
Ventajas de emulsiones catiónicas
aplicaciones en vias
• Ruptura y curado rápido
• Promueven adhesión con la mayoría de
agregados
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
2. Viscosidad
• Consistencia y
manejabilidad
• Permanece dentro
de los limites
durante toda la vida de la emulsion
55 60 65 70
Asphalt Content %
0
10
20
30
40viscosity
Degrees Engler
source: Bitumen Emulsions (SFERB)
Viscosidad de la emulsion
asfaltica depende del tamano de
particula
200
400
600
10 20 30 40
viscosidad a bajo indice de corteViscosidad m
Pa.s
Tamano promedio de particula (micron)
viscosidad a alto indice de corte
Proceso de adhesión asfáltica en frío
++
+
+
+
+
+
+
Por adhesión electrostática
+
agregado agregado
Micro-particulas
de asfalto
Proceso de adhesión asfáltica en frío
+
+
+
+
+
+
+
+
agregado agregado
Micro-particulas
de asfalto
Adhesión químicaAdhesión química
contact of emulsion with aggregate
adsorption of 'free' emulsifier
electrophoresis of droplets to
surface
coagulation/spreading over surface
Posible etapas en la deposicion (setting) dePosible etapas en la deposicion (setting) de
una emulsion asfalticauna emulsion asfaltica
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
APLICACIONES
CON EMULSIONES
ASFALTICAS
APLICACIONES
CON EMULSIONES
ASFALTICAS
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
Planta común de producción de mezcla en fríoPlanta común de producción de mezcla en frío
Planta para mezcla en frío equipada con
sistema de inyección de emulsión
a doble fase
Alimentación agregados finos
fase inicial de mezcla con
emulsión ruptura lenta - CSS
Alimentación agregado gruesos
fase posterior de mezcla con
emulsión ruptura media - CMS
Proceso de producción de mezcla en frío
Carpeta mezcla en frio con emulsion - Mexia TX USA
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)
Mezclas en frio (New York)
Malla % pasante
3/4 “ 100
1/2” 92
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
Agregados:
Mezclas en frio (Alaska)
Malla % pasante
#4 100
#10 100
#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
Agregados:
Mezclas en frio (Illinois)
Malla % pasante
1 “ 100
1/2” 95.4
#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
Agregados:
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.
Reciclado en frío a profundidad total
Reciclado de pavimento en frío con emulsión
Adición de agregado virgen
Proceso de estabilización de suelos con emulsión
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.
Aplicación mortero asfáltico - Phoenix AZ.Aplicación mortero asfáltico - Phoenix AZ.
Aplicacion de micro-pavimento en Departamento de La Paz en BoliviaAplicacion de micro-pavimento en Departamento de La Paz en Bolivia
Aplicación de mortero asfáltico -Aimogasta Provincia de La Rioja, ArgentinaAplicación de mortero asfáltico -Aimogasta Provincia de La Rioja, Argentina
Mortero asfaltico - Aeropuerto Ciudad Victoria Tam. MexicoMortero asfaltico - Aeropuerto Ciudad Victoria Tam. Mexico
Mortero asfaltico - Aeropuerto de Ciudad Victoria Tam. Mex.Mortero asfaltico - Aeropuerto de Ciudad Victoria Tam. Mex.
Mortero asfáltico - Cuencamé Durango, MexicoMortero asfáltico - Cuencamé Durango, Mexico
Mortero asfáltico
Carr. Panamericana Norte Km 1300
Región de Atacama,Chile
Mortero asfáltico - Region III Copiapó, Chile
Mortero asfaltico sobre pavimento reciclado c/emulsion
Mirimire, Edo. Falcon - Venezuela
Mortero asfaltico sobre pavimento reciclado c/emulsion
Mirimire, Edo. Falcon - Venezuela
Aplicacion mortero asfaltico en Popayan, ColombiaAplicacion mortero asfaltico en Popayan, Colombia
Recuperacion vial en GuatemalaRecuperacion vial en Guatemala
Pruebas en aeropuerto Mariscal Sucre, Quito EcuadorPruebas en aeropuerto Mariscal Sucre, Quito Ecuador
Micro-carpeta anti-derrapante - Monterrey NL MexicoMicro-carpeta anti-derrapante - Monterrey NL Mexico
Conservacion de vias urbanas- Monterrey NL MexicoConservacion de vias urbanas- Monterrey NL Mexico
Micro-pavimento en Edo. de Minas Gerais, Brasil
Rodovia Rio de Janeiro-Juiz de Fora
Micro-pavimento en Edo. de Minas Gerais, Brasil
Rodovia Rio de Janeiro-Juiz de Fora
Micro-pavimento en Edo. De Sao Paulo, Brasil
Rodovia Bandeirantes SP-230
Micro-pavimento en Edo. De Sao Paulo, Brasil
Rodovia Bandeirantes SP-230
Micro-pavimento en Edo. Rio Grande do Sul, BrasilMicro-pavimento en Edo. Rio Grande do Sul, Brasil
Conservación de rodovía BR-40
RJ Brasil
Conservación de rodovía BR-40
RJ Brasil
Rodovía BR-40 - Estado de Rio de Janeiro BrasilRodovía BR-40 - Estado de Rio de Janeiro Brasil
FINFIN
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
SELLO DEL CABO MODIFICADOSELLO DEL CABO MODIFICADO
CARPETA ASFALTICA
BASE
TRATAMIENTO SUPERFICIAL
SENCILLO
TRATAMIENTO SUPERFICIAL
SENCILLO
MICRO-PAVIMENTO TIPO IIMICRO-PAVIMENTO TIPO II
TRATAMIENTO SUPERFICIAL
CARPETA
SELLO DEL CABO APLICACION EN CORTE ESQUEMATICO
SELLO DEL CABO APLICACION EN CORTE ESQUEMATICO
MICRO-PAVIMENTO
Sentido de aplicacion
APLICACION DEL TRATAMIENTO SUPERFICIALAPLICACION DEL TRATAMIENTO SUPERFICIAL
APLICACION DE MICRO-PAVIMENTOAPLICACION DE MICRO-PAVIMENTO
Sello del cabo modificado - Waco TXSello del cabo modificado - Waco TX
Sello del Cabo tipo Texas - Av Franklin Waco TX USASello del Cabo tipo Texas - Av Franklin Waco TX USA
Aplicación de sello del cabo modificadoAplicación de sello del cabo modificado
Sello del cabo modificado en detalleSello del cabo modificado en detalle
Aplicación sello del cabo tipo Texas
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