UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

Facultad de Ingenieras y Arquitectura Escuela Profesional de Ingeniera CivilEMULSIONES ASFALTICASCURSO: DISEO MODERNO DE PAVIMENTOS

ALUMNOS: VICTOR OCHOA REBAZA MARIO CASTRO LIMA DANIEL GOMEZ PECAR

CICLO: IX

2011

Generalidades Diferentes usos y aplicaciones

INTRODUCCIONLas Emulsiones asflticas se empezaron a usar desde el ao 1,920. Actualmente las emulsiones se disean, es decir, se produce una emulsin adecuada para un rido determinado, unas condiciones climatolgicas y un sistema de puesta en obra. Esto ha hecho posible, que en la actualidad el Ingeniero disponga de un ligante perfeccionado a tal punto, que no requerir de mejoradores de adherencia y tendr una emulsin de caractersticas siempre diferentes y especficamente diseadas para su obra.

En Amrica es notable el incremento de inters y consumo a partir de la crisis de 1974. En los EE.UU. se ha creado la asociacin AEMA (Asphalt Emulsion Manufacturers Association) que realiza una importante labor de coordinacin y divulgacin. En Latinoamrica hay que destacar el desarrollo de Mxico, Brasil, Colombia, y Argentina, entre otros pases, con unas industrias dinmicas en el desarrollo de las emulsiones.

EMULSIONES ASFLTICASDefinicin: Es la dispersin de micro-partculas de cemento asfltico en una matriz acuosa estabilizada

O/Woil-in-water emulsion

W/Owater-in-oil (inverted emulsion)

W/O/Wmultiple emulsion

Las emulsiones son mezclas de cementos asflticos con agua emulsificantes, a su vez, estos pueden tambin contener:

Composicin de emulsiones asflticasCemento asfltico 62 %Agua potable 98 %

Solucin jabonosa 38 %

Emulsificante

1%

Acido clorhdrico 1 %

Produccin de emulsin asflticaCemento asfltico Molino Coloidal

Solucin jabonosa

Emulsin Asfaltica

Planta para produccin de emulsin asfltica

Carga de partcula y tipos de emulsin

Positiva - catinica Negativa - aninicaNo carga - no-inica

Determinada por el tipo de emulsificante

Funciones de los emulsificantes

Facilitar el proceso de emulsificacin reduciendo tensin interfase entre el agua y el

asfalto

Estabilizar la emulsin durante la formacin, almacenaje y transportacin

Producir tipo de emulsin, influencia en rendimiento

caractersticas de ruptura y curado

Ventajas de emulsiones catinicas aplicaciones en caminos

Ruptura y curado rpido Promueven adhesin con la mayora de agregados

Distribucin y tamao de partcula

Floculacin y coalescencia

Acumulacion o adhesion de particulas de asfalto en grupos +++++-

Fusion de las particulas agrupadas

Repulsin electrosttica

Proceso de adhesin asfltica en fro++

+

+agregado

+agregado

+Micro-particulas de asfalto

+

++

Por adhesin electrosttica

Proceso de adhesin asfltica en fro

+

++agregado

+agregado

+Micro-particulas de asfalto

+

+

+Adhesin qumica

Almacenaje y manejoCoalescencia 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

Clasificacion de emulsiones de acuerdo a su ruptura y carga de partculaGrados de emulsiones Rapida - riegos Media Lenta Rapida- mezclas

Cationica CRS CMS CSS CQS

Anionica SS MS SS -

Aplicaciones Tratamientos superficiales Mezclas abiertas Mezclas densas Mortero asfaltico Micro-pavimento

Nomenclatura ASTM de emulsiones

cationica

ruptura rapida

CRS - 2cationica

65% asfalto

ruptura lenta

CSS - 1hAlta flotacion

asfalto duro 57% asfalto

HFMS - 2sRuptura media anionica

con solvente

65% asfalto

Emulsiones asflticas cationicasASTM D2397 AASHTO M208

RAPIDA CRS-1 CRS-2

TIPO DE EMULSION MEDIA LENTA CMS-2 CMS-2h CSS-1 CSS-1h

RAPIDA-Q CQS CQS-1P

Riego de imprimacin

Se aplica sobre superficies no asflticas que deben prepararse para recibir otro riego asfltico La emulsin deber de aplicarse en riego (spray) Liga adhesiva entre la base granular y la nueva carpeta de rodadura

Ofrece endurecimiento de la superficieSellado a prueba de agua de la superficie Cubrir y adherir partculas sueltas en la superficie de la base Tipo de emulsin CSS-1 CSS-1h Porcentaje de aplicacin = 0.45 to 1.35 l/m2

Equipo distribuidor de emulsin

Ejecucin de la imprimacin

Riego de liga

Se aplica sobre un riego de imprimacin sobre capas asflticas, su funcin es vincular una capa con una mezcla asfltica (Liga entre al superficie existente y la nueva capa asfltica). Aplicacin con emulsin diluida (3:1) Tipo de emulsin CSS-1 o CSS-1h Porcentaje de aplicacin = 0.25 to 0.70 l/m2.

Ejecucin del Riego de liga

Emulsificar:suspender un lquido en otro por medio de un agente emulsificante.

Riego de imprimacin reforzadaConsiste en una primera imprimacin simple y una vez que ha secado se efecta una segunda aplicacin de material bituminoso.

Proceso constructivo de la imprimacin reforzada

Riego negro (fog seal)

Aplicacin de emulsin diluida (6:1) Sellado de superficie existente Reducir la desintegracin Enriquecer superficie resecas y daadas por el clima (temperizacion) Tipo de emulsin CSS-1 o CSS1-h Porcentaje de aplic. = 0.45 to 0.70 l/m2

Control de polvos (dust & bond coat)

Aplicacin de emulsin diluida (5+:1) Control del polvo y cubrimiento de granulometras finas, en caminos no pavimentados Tipo de emulsin CSS-1 o CSS-1h Porcentajes de aplicacin 0.45 to 2.25 l/m2

Arena Asfalto: Consiste en el esparcimiento y compresin de arena de una granulometra predefifnida sobre una superficie imprimida. Espesores promedios de 2.5 mm.Fijadores de polvo o antipolvo: Fijan el polvo suelto evitando las molestias que estos ocasionan.

Riego de Sellado: Consiste en una aplicacin de material bituminoso seguido de una distribucin de arena, se emplea sobre superficies asflticas (mezclas asflticas o suelo arena o arena emulsin).

Tratamiento superficial(Simple, doble y mltiple)

Sellado de superficie Correccin de superficies desintegradas Emulsin CRS-1 o CRS-2 o CRS-2h

Tratamientos Superficial SimpleConsiste en una aplicacin de material bituminoso seguido de una distribucin de agregados ptreos..

Tratamiento Superficial DobleConsiste en dos aplicaciones de material bituminoso, cada una de ellas seguida de una distribucin del agregado ptreo, en general el tamao nominal del primer agregado es el doble del segundo.

Tratamiento Superficial MtlipleConsiste en tres o ms aplicaciones de material bituminoso, cada una de ellas seguida de una distribucin de agregado ptreo de menor tamao.

Slurry Seal o LechadasSon mezclas constitudas por ridos finos, filler, emulsin, agua y aditivos. Espesores promedios de tres a seis milmetros. Su objetivo es de impermeabilizar, tratamiento de terminado y superficial, antideslizante.

Ejecucin del Slurry Seal

Acabado final del Slurry Seal

Suelos estabilizados con emulsin asflticaSe define como suelo estabilizado con un producto bituminoso, la mezcla ntima, convenientemente compacta, de suelo, agua, ligante bituminoso y eventualmente adiciones, cuyo fin es mejorar las caractersticas resistentes del suelo, disminuyendo su capacidad de absorcin de agua y/o aumentando su cohesin, por efecto de la incorporacin de ligante bituminoso.

Con los casi dos millones de toneladas de asfalto producido anualmente por Repsol se podran fabricar ms de 40 millones de toneladas de mezcla asfltica y acondicionar una carretera de siete metros de ancho con un recorrido de ms de 15,000 kilmetros. En Repsol producen asfaltos en Espaa, Argentina, Per y Portugal. Este asfalto destinado mayormente a carreteras, llega a lugares como Francia, Inglaterra, Bolivia, Paraguay, Islas Azores, Madeira y las regiones como el norte de frica.

Obtencin del Asfalto

Composicin Fisicoquimica del Asfalto

ALMACENAJE Y MANEJO

Coalescencia es la causa principal de deterioro de emulsiones Temperatura de aguas cercanas a puntos de ebullicon y congelamiento. Corte excesivo bombeo, agitacion y durante transportacion. Contacto con materiales, incompatibles cationica Vs Anionica. Solventes y otros productos de petroleo.

Modos de Utilizacin del Asfalto

Para poder emplear el asfalto, es necesario reducir su viscosidad y para ello existen cuatro sistemas:1. Por calientamiento: Aplicaciones (mezclas) en caliente. 2. Aadiendo un producto ligero: Asfaltos fluidificados. Asfaltos diluidos. 3. Dispersando el asfalto en agua: Emulsiones bituminosasasfalticas. 4. Inyectando vapor de agua: Espuma de asfalto - Asfalto espumado

El asfalto puede emplearse: "Tal cual": Asfalto de penetracin-Asfalto convencional Modificado: variando sus propiedades Por oxidacin: Oxiasfalto (Breas) Por adicin de polmeros: Asfalto polimero-Asfalto polimerizado Otros mtodos: Asfaltos "escenciales" p.e. Multigrado

Funciones:El asfalto se presta particularmente bien para la construccin por varias razones:

Proporciona una buena unin y cohesin entre agregados, incrementando por ello la resistencia con la adicin de espesores relativamente pequeos. Capaz de resistir la accin mecnica de disgregacin producida por las cargas de los vehculos. Impermeabiliza la estructura del pavimento, hacindolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetracin del agua proveniente de las precipitaciones.

-Proporciona una estructura de pavimento con caractersticas flexibles. En la mayora de los casos, al asfalto utilizado para pavimentar las calles, es el residuo de las refineras despus de haber destilado del petrleo crudo una gran cantidad de otros productos.

Mortero asfltico (slurry seal)

Mezcla de agregados finos con emulsin agua y cemento portland Sellado de superficie Sellado de grietas Mejoramiento de propiedades anti-derrapantes Correccin de superficies desintegradas Tipo de emulsin CSS-1 o CSS2 o CSS-2h Porcentaje de emulsin 1.2 2.2 l/m2

Maquinaria mezcladora aplicadora

Micro-pavimentos (micro-surfacing)

Mezcla de agregados finos con emulsin modificada con polmeros, agua, cemento portland y aditivos. Sellado de alto rendimiento en superficies de alto trafico Sellado de grietas Mejoramiento de propiedades anti-derrapantes Correccin de superficies desintegradas Correccin menor de desnivelaciones y perfiles Tipo de emulsin CQS o CQS-1p o CQS-2p Porcentaje de emulsin 1.2 2.2 l/m2

Equipo mezclador

Mezclas en fro DensasAbiertas Con arena Con suelo nativo (estabilizacin de suelos) Ventajas: Utilizacin de agregados hmedos Diferente orgen ptreo Curbas granulomtricas variadas Estabilidades aceptables

Mezclas densas en frio

Bases negras Bases estabilizadas con emulsin Reciclados en general (base + carpeta, carpeta, RAP, etc.) Carpetas de nivelacin Carpetas de rodadura Estabilizacin de materiales marginales Emulsin CSS-1 o CSS-2 o CSS-2h Porcentajes en volumen = 6 12%

Maquinaria recicladora/escarificadoraInyeccin de emulsin asfltica

Mezclas abiertas en frio

Bases negras Carpetas de nivelacin Carpetas de rodadura Mezclas de acopio Mezclas para bacheo Tipo de emulsin CMS-1 o CMS-2 Porcentajes en volumen = 3 8%

Mezclas abiertas

Mezclas abiertas

Mezclas densas

Mezclas densas

Mezclas densas

Planta comn de produccin de mezcla en fro

Alimentacin agregados finos fase inicial de mezcla con emulsin ruptura lenta - CSS

Alimentacin agregado gruesos fase posterior de mezcla con emulsin ruptura media - CMS

Planta para mezcla en fro equipada con sistema de inyeccin de emulsin a doble fase

Proceso de produccin de mezcla en fro

Carpeta mezcla en frio con emulsion - Mexia TX USA

Mezclas en frio continuo

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 frioMalla3/4 1/2 3/8

(New York)% pasante100 92 77

Agregados:

#4#8 #40 #100 #200

4827 16 10 6

Emulsion: Asfalto: Humedad % : Asfalto Residual % : Mezclador: Terminadora: Compactacion: Densidad:

CSS-1h AC-20 5.5 5.5 Mezclador de paletas (transportable) Barber-Greene 980 espesor 4 Vibratorio 12 ton 1er pase on 2-4 pases off 94 % maximo teorico en 60 horas

Mezclas en frioMalla#4 #10

(Alaska)% pasante100 100 96

Agregados:

#40

#50#80 #200

8863 9

Emulsion:

CSS-1

Asfalto:Humedad % : Asfalto Residual % : Mezclador:

AC-56 7.5 Mezclador de paletas (transportable)

Terminadora:Compactacion:

Blaw Knox 220 espesor 4Neumatico 12 ton Vibratorio 15 ton 2 pases 2 pases

Densidad:

96 % maximo teorico en 42 horas

Mezclas en frioMalla1

(Illinois)% pasante100 95.4 68.2 37.5 10.6

Agregados:

1/2 #4 #16 #200

Emulsion:

CSS-1h

Asfalto:Humedad % : Asfalto Residual % : Mezclador:

AC-105.8 5.5 Mezclador de paletas (transportablel)

Terminadora:Compactacion: Densidad:

Blaw Knox

espesor 42 pases 2 pases

Neumatico 8 ton Vibratorio 15 ton

94 % maximo teorico en 46 horas

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 fro a profundidad total Quito Ecuador

Adicin de agregado virgen

Reciclado de pavimento en fro con emulsin

Uso de mezclas con emulsion.-Superficie de desgaste (densas) Para todo tipo de trafico 2 .-Superficie de rodamiento(abiertas)1

Normalmente para trafico medio y ligero.2 3

.- Base y sub-baseTodo tipo de trafico

.-Mezclas para acopioUso inmediato, mezclas p/bacheo.

Aplicacin mortero asfltico - Phoenix AZ.

Aplicacion de micro-pavimento en Departamento de La Paz en Bolivia

Aplicacin de mortero asfltico -Aimogasta Provincia de La Rioja, Argentina

Mortero asfaltico - Aeropuerto Ciudad Victoria Tam. Mexico

Mortero asfaltico - Aeropuerto de Ciudad Victoria Tam. Mex.

Mortero asfltico - Cuencam Durango, Mexico

Mortero asfltico Carr. Panamericana Norte Km 1300 Regin de Atacama,Chile

Mortero asfltico - Region III Copiap, Chile

Mortero asfaltico sobre pavimento reciclado c/emulsion Mirimire, Edo. Falcon - Venezuela

Aplicacion mortero asfaltico en Popayan, Colombia

Pruebas en aeropuerto Mariscal Sucre, Quito Ecuador

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. Rio Grande do Sul, Brasil

SELLO DEL CABO TIPO TEXAS

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 modificado - Waco TX

Sello del Cabo tipo Texas - Av Franklin Waco TX USA

Aplicacin sello del cabo tipo Texas

10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. - Como las temperaturas en las noches llega a menos de cero grados centgrados, se debe prevenir el posible congelamiento de la Emulsin Asfltica, por este motivo se us como tanque de almacenamiento una cisterna trmica y provista de su sistema de calentamiento con la finalidad de mantener la temperatura de la emulsin a mas de 8C. - Es importante saber que la emulsin no origina problemas cuando est mezclada con el ptreo, es decir, la mezcla asfltica puede almacenarse a menos de 0C, debido a que la emulsin rompe y cubre las partculas del ptreo y el agua se mantiene solo como agente de trabajabilidad. Al congelarse el agua en las noches, no altera la mezcla porque en el da volver a licuificarse. - En el da, la temperatura ambiente llega a 18C, considerando tambin el clima seco, el agua en la mezcla tiende a evaporarse. La mezcla se dejar a manera de ruma con la finalidad de que se auto proteja, se secar la mezcla superficial y por dentro la mezcla mantendr su humedad. Al momento de colocarla se proceder a batirla con la finalidad de homogenizar la humedad y por consecuencia la uniformidad de la trabajabilidad. - Se debe considerar que en el proceso de produccin de la mezcla asfltica con Emulsin, se pierde una cierta cantidad de humedad por el manipuleo. Al colocar la mezcla, y al extenderla, tambin perder humedad. Es importante colocarla con mayor humedad que la optima de compactacin. - Si por algn motivo, la mezcla perdi mas humedad que la ptima para su compactacin se puede proceder a humectar uniformemente y la mezcla aumentar su trabajabilidad. - En el proceso de colocacin del Slurry Seal, es indispensable que la mquina micropavimentadora sea calibrada considerando las correcciones por humedad del rido, debido a que la arena no tendr el mismo por ciento de humedad y el flujo del rido ser diferente por el fenmeno del amontonamiento, es decir, que para diferentes humedades del rido la arena se comportar tambin diferente. - Es recomendable que la superficie de la base asfltica no sea muy cerrada, con la finalidad de que la superficie de rodadura que se coloca sobre sta tenga mejor adherencia.

CONCLUSIONESSe sabe que las averas de las calles se dan por un gran nmero de razones, as es que antes de criticar un hueco se debe pensar cuales son las condiciones ambientales, que tipo de mezcla se uso, el peso de la carga que soporta. Se ve tambin que es de suma importancia para el diseo de las carreteras el tipo y la polaridad de los ridos para que sea compatible con la polaridad del asfalto.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS GUSTAVO RIVERA E. Mortero Asfltico Slurry Seal. INTERNATIONAL SLURRY SURFACING ASSOCIATION (I.S.S.A.) Recommended Performance Guildelines for Emulsified Asphalt Slurry Seal Surfaces. JUAN ANTONIO FERNANDEZ DEL CAMPO Pavimentos Bituminosos en Fro. Laboratorio de Estudios y Ensayos de Materiales de Construccin L.E.Ma.C Argentina. IVAN CHAVEZ ROLDAN. 6to. Congreso Iberoamericano del asfalto Tcnicas de Diseo de Slurry Seal con Emulsin Modificada. IVAN CHAVEZ ROLDAN. 5TO CILA. Propuesta para el Criterio de Diseo de los Microaglomerados en el Per.