ASFALTO ESPUMADO KLEIN DIAZ MOLOCHO GABY ROSITA CHUNQUE OCAÑA CRISTHIAN JUNIOR LOPÉZ CHANAMÉ JOEL EDUARDO HUAYAMIS ZUÑIGA
INTRODUCCIÓN
El asf sfa alt lto o es espu puma mado do es un una a téc écn nic ica a re rela lattiv iva ame men nte nue ueva va en su uso que permite producir mezclas asfálticas de un modo mo do muy dif difer eren ente te a los si sist stem emas as tr trad adici icion onal ales es.. Lass me La mezc zcla lass pro rodu duci cida dass con asf sfa alt lto o es espu puma mado do tie ien nen un comportamiento estructural similar a una mezcla tradic iciion ona al (Ma Mac carro ron ne et. al.l.,, 1993), pero dif ifie iere ren n en su estructura interna. Las mezclas con asfalto espumado presentan ventajas especiales frente a mezclas tradic iciion ona ale less entre estas las más im imp por orttantes son la lass del tipo ti po en ener ergé géti tica cass (Ak Aker eroy oyd d y Hi Hick cks, s, 19 1988 88)) y am ambi bien enta tale less El asfalto espumado puede ser usado como un agente estabilizador con una variedad de materiales que van des esde de gr gra ava vass ch chan anca cada dass de bu buen ena a ca callid idad ad ha hast sta a su suel elos os marg ma rgin inal ales es co con n pl plas asti tici cida dad d re rela lati tiva vame ment nte e al alta ta y ta tamb mbié ién n en ma mate teria riale less as asfá fált ltic ico o re reci cicl clad ados os.. La Lass mez mezcl clas as co con n as asfa falt lto o esp spum umad ado o pu pued ede en se serr co conf nfec ecci cion onad adas as ta tant nto o en te terr rren eno o como co mo en un una a pl plan anta ta ce cent ntra ral.l.
INTRODUCCIÓN
El asf sfa alt lto o es espu puma mado do es un una a téc écn nic ica a re rela lattiv iva ame men nte nue ueva va en su uso que permite producir mezclas asfálticas de un modo mo do muy dif difer eren ente te a los si sist stem emas as tr trad adici icion onal ales es.. Lass me La mezc zcla lass pro rodu duci cida dass con asf sfa alt lto o es espu puma mado do tie ien nen un comportamiento estructural similar a una mezcla tradic iciion ona al (Ma Mac carro ron ne et. al.l.,, 1993), pero dif ifie iere ren n en su estructura interna. Las mezclas con asfalto espumado presentan ventajas especiales frente a mezclas tradic iciion ona ale less entre estas las más im imp por orttantes son la lass del tipo ti po en ener ergé géti tica cass (Ak Aker eroy oyd d y Hi Hick cks, s, 19 1988 88)) y am ambi bien enta tale less El asfalto espumado puede ser usado como un agente estabilizador con una variedad de materiales que van des esde de gr gra ava vass ch chan anca cada dass de bu buen ena a ca callid idad ad ha hast sta a su suel elos os marg ma rgin inal ales es co con n pl plas asti tici cida dad d re rela lati tiva vame ment nte e al alta ta y ta tamb mbié ién n en ma mate teria riale less as asfá fált ltic ico o re reci cicl clad ados os.. La Lass mez mezcl clas as co con n as asfa falt lto o esp spum umad ado o pu pued ede en se serr co conf nfec ecci cion onad adas as ta tant nto o en te terr rren eno o como co mo en un una a pl plan anta ta ce cent ntra ral.l.
OBTENCIÓN DEL ASFALTO ESPUMADO ASFALTO CALIENTE
AGUA FRIA
cantidad de agua fría (1 a 2% del peso del asfalto)
Para la producción de mezclas con asfalto espumado, el agregado debe ser incorporado mientras el asfalto se encuentre en estado de espuma DISPESIÓN DEL ASFALTO
EXPANSIÓN EN FORMA DE GAS
CARACTERISTICAS DEL ASFALTO ESPUMADO + VOLUMEN
Introducción del agua fría en el asfalto caliente
ESPUMA
+ ENERGÍA SUPERFICIAL
EN EL PROCESO
La viscosidad del asfalto se reduce
RELACIÓN DE EXPANCIÓN
PARAMETROS
VIDA MEDIA
MÁXIMO VOLUMEN(Estado espumoso) / VOLUMEN SIN ESPUMAR
RELACIÓN DE EXPANCIÓN
VIDA MEDIA
TIEMPO EN EL QUE LA ESPUMA SE ASIENTA LA MITAD DE SU MAXIMO VOLUMEN (segundos)
GRADO Y TIPO DE ASFALTO
CANTIDAD DE AGUA INYECTADA AL ASFALTO CALIENTE
TRABAJABILIDAD DE LA ESPUMA
CAPACIDAD DE RECUBRIMIENTO
RELACIÓN DE EXPANCIÓN
MEZCLADO CON LOS AGREGADOS
ESTABILIDAD DE LA ESPUMA VIDA MEDIA
TIEMPO DISPONIBLE PARA MEZCLAR
TEMPERATURA DEL ASFALTO
DOSIS DE AGUA INYECTADA
MEJORAN EN TEMPERATURAS MUY ALTAS – SOBRE LOS 129°C
LA RELACIÓN DE EXPANSIÓN AUMENTA - VIDA MEDIA DECRECE
Las características de espumado (Razón de Expansión y Vida Media) no son medidas exactas, sino más bien órdenes de magnitud. En general se recomienda una Razón de Expansión entre 8- 15, y al menos 15 segundos de Vida Media
RELACIÓN DE EXPANCIÓN
VIDA MEDIA
ADITIVOS QUIMICOS
AGENTES ANTI-ESPUMANTES AL ASFALTO DURANTE EL PROCESO DE MANUFACTURA
MEZCLAS
USANDO ASFALTO ESPUMOSO
CON ASFALTO CALIENTE
USANDO EMULSIONES ASFÁLTICAS
ES LA MANERA COMO EL ASFALTO SE DISPERSA A TRAVÉS DEL AGREGADO
USANDO ASFALTO ESPUMOSO
CON ASFALTO CALIENTE
USANDO EMULSIONES ASFÁLTICAS
LAS PARTÍCULAS LARGAS NO SON CUBIERTAS TOTALMENTE
EL ASFALTO TIENDE A CUBRIR TODAS LAS PARTICULAS
ASFALTO ESPUMOSO
Se
DISPERSA
Entr e
PARTÍCULAS FINAS
Formando
MORTERO
USANDO ASFALTO ESPUMOSO
CON ASFALTO CALIENTE
USANDO EMULSIONES ASFÁLTICAS
SI EL AGREGADO ES CLARO, PERMANECERÁ DE COLOR CLARO
AGREGADOS CAMBIAN A UN COLOR MAS OSCURO O AUN NEGROS.
MATERIALES TRATADOS CON ASFALTO ESPUMADO RANGOS DE CONTENIDOS DE ASFALTO
CONVENIENCI A PARA EL TRATAMIENTO
COHESIÓN
FACTOR DE EQUIVALENCIA DE CAPA
TOTAL
ÓPTIMO
GW
Buena
1.5 – 5.0
2.0 – 2.5
300 – 700
1.25 - 1.50
Mezclas permeables
GW – GM
Buena
1.5 - 5.5
2.0 – 4.5
300 – 400
1.25 – 1.33
Mezclas Permeables
GP – GC
Buena
1.5 – 4.0
2.5 – 3.0
300 – 400
1.25 – 1.33
Baja Permeabilidad
GC
Pobre
4.0 – 6.0
4.0 – 6.0
300 – 400
1.25 – 1.33
Impermeable Contenido de Asfalto Crítico
SW
Regular
3.5 – 5.0
4.0 – 5.0
100
SW – SM
Buena
1.0 – 6.0
2.5 – 4.0
100 – 400
SP – SM
Pobre
4.85 – 6.0
3.00 – 4.5
100
SP
Regular
1.0 – 6.0
2.5 – 5.0
100 – 300
USO
COMENTARIOS
Requiere adición de finos – pasa N° 200 1.00 – 1.33 Requiere asfalto de baja penetración y adición de finos. 1.00 - 1.25
Posiblemente requiera adición de finos.
PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DE MEZCLA Requiere el uso de una pequeña planta de laboratorio para producir el asfalto espumado o t l a f s o d A . a b m a u l a p s t n e a l P
Caldera para calentar el asfalto Asfalto caliente Dos sistemas de bombeo calibrados
Agua usada en la producción de la espuma
PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DE MEZCLA Propiedades del asfalto espumado
Razón de expansión (Ex)
Vida media (t1/2)
Es l a razón entre el vol umen de asfalto espumado y el volumen del asfalto original.
Es el tiempo, en segundos, que tarda el asfalt o en reducir su volumen a la mitad del volumen expandido.
Indica: Trabaja bilidad de la espuma, capacidad de cubrimiento y mezclado con los agregados.
Indica: estabilidad de la espuma y entrega una idea del tiempo disponible para mezclar el asfalto espumado con los agregados antes de que colapse la espuma.
PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DE MEZCLA Predeterminadas cantidades de asfalto caliente y agua fría son inyectadas a una cámara de expansión especialmente diseñada, donde el asfalto es espumado antes de ser descargado a través de una boquilla.
Ello se logra midiendo la relación de expansión y la vida media de las espumas elaboradas, bajo diferentes condiciones de temperatura, presión de aire y concentración de agua.
PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DE MEZCLA Tanto la relación de expansión como la vida media de las espumas se evalúan a temperaturas en el rango 140°C a 180°C, presiones de aire entre 1 y 5 bares (1 bar 14.5 psi) y concentraciones de agua desde el 1% al 4% usando incrementos del 0.5%
PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DE MEZCLA Ejemplo
Una vez que la relación aguaasfalto ha sido determinada
PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DE MEZCLA
Un volumen del asfalto espumado se descarga directamente sobre una muestra de agregado, mientras éste está siendo agitado en la mezcladora del laboratorio
Normalmente se producen 5 muestras de esta manera, con variaciones en el contenido de asfalto
Antes de la adición del asfalto espumado, el material es llevado a su óptimo contenido de humedad
Si hay necesidad de cal, ésta se adiciona en este estado.
PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DE MEZCLA Probetas tipo Marshall se elaboran de cada una de las muestras, aplicando 75 golpes por capa.
Las probetas son curadas en sus moldes durante 24 horas a temperatura ambiente
Luego son extraídas de los moldes y curadas en un horno de aspiración forzada por 72 horas, a temperatura de 60°C.
Se chequea la susceptibilidad de la mezcla a la humedad con varios contenidos de aglutinante llevando a cabo ensayos adicionales de la estabilidad Marshall en muestras dejadas al vacío.
CONDICIONES DE CURADO El curado es el proceso mediante el cual la mezcla del agregado con asfalto espumado gana gradualmente resistencia con el tiempo, mientras se presenta la reducción en el contenido de humedad La temperatura del curado, su duración y por lo tanto las condiciones de humedad, afectan severamente la resistencia de las mezclas con asfalto espumado.
Procedimientos propuestos para el curado de las mezclas Término Duración en laboratorio Condición de curado Temperatura Similitud con la obra *Duración después de extendida la capa *Condición climática
Corto plazo
Mediano plazo
Largo plazo
24 horas
48 horas
96 horas
Dentro de los moldes Ambiente
24 horas dentro de 24 horas dentro de los moldes y 24 los moldes y 72 horas fuera de los horas fuera de los moldes. moldes. 40° C 40° C
*01 día
*07 a 14 días
*30 días
*Seca
*Seca
*Seca
CONSTRUCCIÓN DE VÍAS CON ASFALTO ESPUMADO Recomendación: Para un trabajo de rehabilitación, el tratamiento en el sitio por reciclaje es generalmente más efectivo en su costo.
El doble manejo de material, unido con el costo del acarreo tiende a limitar la aplicación de las plantas estacionarias
Existen 02 métodos
Máquina recicladora
Planta mezcladora estacionaria
LAS ECONOMÍAS DEL ASFALTO ESPUMADO Ventajas
No hay costo por el calentamiento del agregado.
No hay ningún costo de manufactura.
El proceso de asfalto espumado emplea solamente asfalto en un grado de penetración constante, y agua.
RECICLAJE CON ASFALTO ESPUMADO Tener en cuenta 03 aspectos importantes Determinar si el Definición de la material a ser Espesor requerido de cantidad de asfalto reciclado es la capa de material espumado que debe adecuado para por estabilizar. ser adicionado para estabilizar con asfalto estabilizar el material. espumado.
RECICLAJE CON ASFALTO ESPUMADO Espesor de capas
Análisis detallados de la estructura del pavimento existente
Carga de tráfico actual y futuro
Conocimiento de los materiales que constituyen las capas superiores del pavimento existente
A menudo es posible “comparar diseños” como un primer paso para determinar si un tipo específico de proceso (como reciclar con asfalt do) ibl
RECICLAJE CON ASFALTO ESPUMADO Espesor de capas Base asfáltica
1 : 0.8
Capas estabilizadas de cemento
1:2
Capas estabilizadas de emulsión de asfalto
“Equivalencias” del
1:1
espesor de la capa, que pueden ser usadas para determinar el potencial de usar una capa de asfalto espumado estabilizado
RECICLAJE CON ASFALTO ESPUMADO Adaptabilidad del material La
cantidad de la fracción fina de un material arrojará información inmediata de su adaptabilidad.
Si el 5% a 15% de la muestra pasa la malla N° 200 (0.075 mm), entonces el material es adaptable para mezclar con el asfalto espumado.
La
muestra preparada en el laboratorio debe, por consiguiente, emular el producto de tal proceso
Conocer
la
profundidad
de