Pruebas de laboratorio
Aplicaciónes > ► Betún modificado
Pruebas de laboratorio
Las pruebas de viscosidad cinemática, viscosidad dinámica, penetración, gravedad especifica, prueba de película delgada en horno, prueba giratoria de película delgada en horno y punto de ablandamiento se realizan de la misma manera que para asfaltos sin modificar.
Caracterización física del betún
Las siguientes determinaciones se hacen para permitir una clasificación y control de calidad del betún.
Penetración a 25°C (EN 1426)
La penetración de un material bituminoso es la distancia en décimas de milímetro que una aguja estándar penetra verticalmente en una muestra del material en condiciones estándar de temperatura, carga y tiempo. La prueba de penetración es la prueba más comúnmente adoptada en el betún para clasificar el material en términos de su dureza. La prueba se realiza según IS: 1203-1978. Esta prueba determina la dureza del betún a temperatura ambiente (convencionalmente 25°C) medir qué tan lejos llega una aguja estandarizada carga fija (100 gr) dentro de los 5 s desde el momento del inicio de penetración. Cuanto más blando sea el betún, más penetración será alto; a través de esta prueba se puede operar clasificación técnica comercial del betún basada en su grado de dureza como rango de valores. Por ejemplo un el betún clasificado 50/70 tiene una penetración de entre 50 y 70 dmm. Penetración ASTM D5 (Penetración de materiales bituminosos): el ensayo de penetración es otra medida de consistencia. La prueba esta incluida en las especificaciones basadas en viscosidad para impedir que sean utilizados los cementos asfalticos que tengan valores inapropiados de penetración a 25°C. Es aplicable a materiales con viscosidades dentro de un rango de 0.0036 a 20,000 Pascales por segundo (Pa* s), equivalentes a 0.036 a 200,000 P.
Punto de reblandecimiento (EN 1427)
El punto de reblandecimiento es la temperatura a la que la sustancia alcanza un grado particular de reblandecimiento en las condiciones especificadas de prueba. El punto de ablandamiento del betún se determina según IS: 1205-1978. El betún se vierte en un anillo especial de latón y se carga en el centro con una esfera de acero de ciertas dimensiones y peso, todo insertado en un baño caliente; con el aumento de temperatura, el betún, bajo el peso de la esfera, se deforma y desciende hasta tocar una meta a 2,54 cm por debajo del plano de partida. La temperatura del baño corresponde al punto de ablandamiento, que representa la temperatura a la que el betún pasa del estado semisólido al estado líquido; esto varía según la estructura química y física del betún examinado.
Punto de ablandamiento ASTM D 3695
El anillo y bola proporciona una relación de la dureza del asfalto (duro o blando). Para realizar este ensayo, una pelotita de acero es colocada en el centro de un anillo de acero, el cual es sumergido en un baño de agua o de glicerina. Se utiliza agua cuando el asfalto posee un punto de ablandamiento menor a 80°C y la glicerina es utilizada cuando el punto de ablandamiento es mayor a 80°C. La temperatura del baño debe estar controlada y aumentar a una tasa de 5°C por minuto. En el momento en que la pelotita toca la base (25mm por debajo del anillo) la temperatura es tomada y este, es el punto de ablandamiento del asfalto.
Punto de ruptura de Fraass (EN 12593)
El betún, a medida que disminuye la temperatura, se vuelve quebradizo; el método de ensayo determina la temperatura a la que una muestra de betún sometida a flexión presenta fenómenos de rotura (grietas o fisuras). El punto de rotura de Fraass, que es la temperatura a la que se produce la rotura, destaca la resistencia mecánica del betún a bajas temperaturas. El rango de temperatura entre el punto de rotura de Fraas y el punto de reblandecimiento se define como el "rango de elastoplasticidad" en el que el betún varía su comportamiento.
Pérdida por calentamiento en una capa fina (Prueba del horno fino rodante) (EN 12607-1)
La prueba consiste en calentar una fina película de betún en un horno rotatorio a 163 ° C durante 85 minutos; el resultado se expresa como un porcentaje en relación al peso original antes del calentamiento, y mide la cantidad de sustancias volátiles que, en las condiciones de ensayo, abandonan el betún. Además, se pueden realizar las pruebas descritas anteriormente sobre el residuo de la prueba. La comparación con los valores determinados en la muestra antes del calentamiento permite evaluar los efectos sufridos por el betún durante el ensayo (envejecimiento). Generalmente hay aumentos en la dureza del betún, por lo tanto un aumento en el punto de ablandamiento y disminución de la penetración. Esta prueba simula la tendencia del betún a endurecerse en las distintas fases de procesamiento del conglomerado bituminoso realizadas a altas temperaturas (mezcla con los áridos y colocación).
Resistencia a la fricción deslizante BPN, medido con el dispositivo de péndulo portátil
El ensayo Marshall (UNI EN 12697-34)
Prueba de ductilidad
La ductilidad del betún se expresa como la distancia en centímetros a la que se alarga el betún relleno en una briqueta estándar antes de que se rompa el hilo de betún formado debido al alargamiento en condiciones específicas. La prueba de ductilidad se realiza según IS: 1208-1978. La ductilidad de materiales bituminosos (ASTM D113) es una medida de cuanto puede ser estirada una muestra de asfalto antes de que se rompa en dos. Se obtiene mediante una prueba de extensión, en donde una probeta de cemento asfáltico es extendida o estirada a una velocidad y a una temperatura específica, hasta que el hilo de cemento asfáltico se rompa. La longitud del hilo en el momento del corte se mide en centímetros y se denomina ductilidad. Las condiciones establecidas para la realización de este ensayo son: una temperatura de 25 ± 0.5°C y a una velocidad de 5 cm. / min.
Resilencia ASTM D- 3407
El método de prueba estándar para selladores de juntas, concreto y pavimentos asfálticos al igual que la anterior determina la elasticidad y dureza que presentan los cementos asfálticos. Para llevar a cabo esta prueba se utiliza el penetrómetro usado para la prueba de penetración, con la única diferencia de que la aguja utilizada para la prueba es sustituida por la aguja de resilencia.
Recuperación elástica
Recuperación elástica por torsión: se utiliza para determinar la elasticidad que presentan los cementos asfalticos modificados. Este método de prueba es útil para confirmar que el material que ha sido añadido a la muestra tiene propiedades elásticas. No necesariamente identifica y especifica el tipo y el porcentaje de polímero utilizado. Para lleva a cabo la prueba se utiliza un cilindro de dimensiones especificadas, el cual se sumerge en la muestra de asfalto modificado y mediante un dispositivo de torsión se gira el cilindro 180° y se determina después de 30 minutos, el ángulo recuperado por el cilindro. Es importante hacer notar que esta prueba a pesar de ser aceptada en varios países de Europa, además de México y Argentina no esta dentro de las normas AASHTO ni ASTM.
Recuperación elástica por ductilometro ASTM D-6084
El método de prueba estándar para materiales bituminosos la recuperación elástica de un material se determina mediante la tensión recobrada, después de alargar severamente el espécimen de muestra del material. Este se estira a una distancia, velocidad y temperatura específicas. A menos que se determine otra cosa la prueba debe realizarse a una temperatura de 25 ± 5°C y a una velocidad de 5 ± 5 cm. / min.
Prueba de viscosidad
La relación entre el esfuerzo cortante aplicado y la velocidad de corte se denomina coeficiente de viscosidad. Este coeficiente es una medida de la resistencia al flujo del líquido. Comúnmente se llama viscosidad. La viscosidad de un fluido depende en gran medida de la temperatura. Se reduce con el aumento de temperatura. Para determinar la influencia de la temperatura en la viscosidad de los ligantes bituminosos, tenemos que determinar la viscosidad a diferentes temperaturas. Viscosidad ASTM D 2171 (Viscosidad de asfalto por viscosímetro capilar de vacíos): las especificaciones de los trabajos de pavimentación indican valores de viscosidad a temperaturas de 60°C (140°F), son utilizadas para clasificar el cemento asfáltico, representan la viscosidad de este a la temperatura más alta que el pavimento puede llegar a experimentar durante su servicio. La viscosidad a 135°C (275°F) corresponde aproximadamente, a la viscosidad del asfalto durante el mezclado y la colocación. El conocer la consistencia de un asfalto dado a estas dos temperaturas, ayuda a determinar si es apropiado o no para el pavimento que se está diseñando. El poise (P) es la unidad normal de medida. El viscosímetro Brookfield se utiliza para este propósito y la prueba se realiza según ASTM D 4402-2006.
Punto de inflamación ASTM D 92
El punto de inflamación para materiales bituminosos es la temperatura mas baja a la cual se separan los materiales volátiles de la muestra y crean un destello en presencia de una llama abierta. Es importante hacer notar que punto de inflamación no es lo mismo que punto de combustión (temperatura más baja a la cual el cemento asfáltico se inflama y se quema). Se determina para identificar la temperatura máxima a la cual este puede ser manejado y almacenado sin peligro de que se inflame. El aparato utilizado con este fin es llamado Copa Abierta de Cleveland. Es importante conocer esta información, ya que el cemento asfáltico es calentado durante su almacenaje con el fin de mantener una viscosidad lo suficientemente baja para que el material pueda ser bombeado.
Solubilidad ASTM D 2042
La solubilidad de asfaltos en tricloroetileno este ensayo es utilizado para medir la pureza de un cemento asfáltico. Una muestra es sumergida en un solvente (tricloroetileno) en donde se disuelven sus componentes cementantes activos. Las impurezas como sales, el carbono libre y los contaminantes inorgánicos no se disuelven sino que se depositan en forma de partículas. Estas impurezas insolubles son luego filtradas fuera de la solución y medidas como un porcentaje de la muestra original.
Peso específico ASTM D 70
La densidad de materiales bituminosos semisólidos es la proporción de la masa de cualquier volumen de material a la masa de un volumen igual de agua, ambos a una temperatura determinada. El peso específico es determinado generalmente usando el método del picnómetro. Los resultados para el asfalto, como para el agua, se expresan normalmente en términos de peso específico a una temperatura dada. Esto se debe a que este varía con la expansión y la contracción del cemento asfáltico a diferentes temperaturas. Existen dos razones importantes por las que se debe conocer el peso específico del cemento asfáltico usado: • El asfalto se expande cuando es calentado y se contrae cuando se enfría. Esto significa que el volumen dado de una cierta cantidad de cemento asfáltico será mayor a altas temperaturas. Las medidas de peso específico proveen un patrón para efectuar correcciones de temperatura- volumen. • El peso específico de un asfalto es esencial en la determinación del porcentaje de vacíos de un pavimento compactado.
Prueba de película delgada en horno (TFO) ASTM D 1754 (Efectos de calor y aire en materiales asfálticos) y Prueba de película delgada en horno rotatorio (RTFO) ASTM D 2872
Es el efectos de calor y aire en una película en movimiento de asfalto son procedimientos que exponen una muestra de cemento asfáltico, a condiciones que se aproximan a las que se dan durante las operaciones en las plantas de mezclado en caliente. Las pruebas de viscosidad y penetración efectuadas sobre las muestras obtenidas después de los ensayos de TFO o RTFO, son usadas para medir el endurecimiento anticipado del material durante la construcción y servicio del pavimento.
Requerimientos volumétricos de la mezcla
Los requerimientos volumétricos de la mezcla son: vacíos de aire; vacíos del agregado mineral y vacíos llenos de asfalto. El contenido de vacíos de aire es una propiedad importante que se utiliza como base para la selección del contenido del cemento asfáltico. Superpave define los vacíos del agregado mineral (VAM), como la suma del volumen de vacíos de aire y del asfalto efectivo en una muestra compactada. Representa los vacíos entre las partículas del agregado. Los vacíos llenos de asfalto (VFA) son el porcentaje de VAM que contiene cemento asfáltico. Consecuentemente, VFA es el volumen de cemento asfáltico efectivo, expresado como el porcentaje de VAM.
Proporción de polvo
Otro requerimiento de la mezcla es la proporción de polvo; se calcula como la relación entre el porcentaje en peso del agregado más fino que el tamiz 0.075 mm y el contenido de asfalto efectivo en porcentaje de peso total en la mezcla, menos el porcentaje de asfalto absorbido.
Susceptibilidad a la humedad
El ensayo de susceptibilidad a la humedad para evaluar una HMA al desprendimiento es la Norma T 283, Resistencia de mezclas bituminosas compactadas al daño inducido por humedad. Este ensayo, que no se basa en el desempeño, sirve para dos propósitos; primero, identificar si una combinación de cemento asfáltico y agregado es susceptible a la acción del agua; segundo, mide la efectividad de los aditivos antidesprendimiento o de mejora de adherencia.
Método de prueba para la
preparación y compactación de
especímenes de mezclas asfálticas en
caliente por medio del compactador
giratorio
Este método de prueba cubre la compactación de especímenes cilíndricos de
mezcla asfáltica en caliente utilizando el compactador giratorio. Esta norma también
hace referencia a la determinación de la gravedad específica de especímenes
compactados en cualquier punto del proceso de compactación. Los especímenes
compactados son adecuados para determinar las propiedades volumétricas y
físicas de la mezcla compacta, así mismo, monitorear la densidad de especímenes
de prueba durante el proceso de compactación. Las muestras de mezcla asfáltica producida en planta se obtendrán de
acuerdo con la Práctica estándar para el muestreo de mezclas asfálticas
de pavimentación (ASTM D979) o otro método de muestreo especificado.
Método de prueba para determinar
la gravedad específica bruta y densidad
de la mezcla asfáltica compactada
El objetivo de la prueba es determinar la gravedad específica bruta y densidad de la mezcla asfáltica
compactada, la cual es utilizada para el cálculo de propiedades volumétricas, así
como determinar el peso específico de la mezcla. Las probetas se obtiene de acuerdo con las especificaciones de la
Práctica estándar para el muestreo de mezclas asfálticas compactadas
para pruebas en laboratorio (ASTM D5361).