INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICASANEXO F.MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICAS F.1INTRODUCCIN Paradeterminarlascaractersticasdelosmaterialesasflticos,ascomosu comportamiento,existenpruebasdelaboratorioquetienenporobjetodaraconocerlas propiedades,tantofsicascomomecnicassometidosaesfuerzosyatemperaturas extremas,segnseaelcaso.Acontinuacinse presentarladescripcindequizlasms importantes. F.2VISCOSIDAD SAYBOLT FUROL (ASTM D244) Lamedidadelaviscosidaddeunaemulsineslaconsistenciaolaresistenciaparafluir. EstapruebatieneporobjetodeterminarlaviscosidadSaybolt-Furoldelasemulsiones asflticas a las temperaturas de 25 y 100C, establecidas para realizar la prueba estndar. F.2.1OBJETIVO Estemtododescribeelprocedimientoparalamedidaempricadelaviscosidad Saybolt de productos del petrleo a temperaturas especificadas entre 20 y 100C. Nota. Un mtodo fundamental y preferencial para medir viscosidad Cinemtica, es elquesedescribeenMtodoparaDeterminarlaViscosidadCinemtica(ASTM D2170; AASHTO T201-01). Este mtodo requiere muestras menores, menor tiempo y es de mayor exactitud. Las viscosidades Saybolt Universal y Saybolt Furol, pueden obtenerse de los valores delaviscosidadcinemticausandolastablasdeconversinqueseincluyenenel Mtodo para Convertir Viscosidad Cinemtica a Saybolt Universal o Saybolt Furol. ElndiceSayboltUniversaloviscosidadcinemticaserefiereandicesde viscosidad calculados usando valores de la Saybolt Universal. La viscosidad Saybolt Furoldematerialesbituminososaaltastemperaturasestespecificadaenlanorma ASTM E102. F.2.2DEFINICIONES 1. Viscosidad Saybolt Universal El tiempo de flujo en segundos de 60ml de mezcla que fluye a travs de un orificio Universal, calibrado bajo condiciones especificadas. 2. Viscosidad Saybolt Furol Eltiempodeflujoensegundosde60mldemuestraquefluyeatravsdelorificio Furol,calibradobajocondicionesespecificadas.LaviscosidadFuroles aproximadamenteundcimodelaviscosidadUniversalyserecomiendapara productosdelpetrleoquetienenviscosidadmayorque1000s(SayboltUniversal) tales como combustible, aceites y otros materiales residuales. La palabra Furol es una contraccin de fuel and road oils. INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICASTablaF-1. Termmetros ASTM para viscosidades Saybolt Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de Materiales Administradora Boliviana de Carreteras ABC) F.2.3EQUIPOS Y MATERIALES 3. Viscosmetro Saybolt con Bao. 4. Tuvo succionador. 5. Soporte del termmetro. 6. Aparato para poner el termmetro en el viscosmetro.7. Embudo filtro. 8. Frasco recibidor. 9. Cronmetro. Graduadoendcimasdesegundoyconunaexactitudde0.1segcuandoseensaya sobreunintervalode60min.Loscronmetroselctricossonaceptables,sison operados sobre un circuito de frecuencia controlada. 10. Termmetro Paraleerlatemperaturadeensayodelamuestra.Eltermmetroparaviscosidad SayboltASTMsemuestraentabla7-1ydebecumplirconloespecificadoenla norma ASTM E1. 11. Termmetro para bao. Termmetros de viscosidad o cualquier otro medio de exactitud equivalente. Preparacin de los aparatos 12.UseunorificioUniversalparalubricantesymaterialesdestiladoscontiempos deflujomayoresque32sparaobtenerlaexactituddeseada.Noesconveniente ensayar con estos orificios lquidos con tiempo de flujo sobre 1000s. 13.UseelorificioFurolparamaterialesresidualescontiempodeflujomayorque 25s.EltiempodeflujoFurolesaproximadamenteunadcimapartedeltiempode flujo Universal. 14. Instale el viscosmetro con bao donde est libre de corrientes de aire y rpidos cambiosdetemperatura;localcelodemodoquelamuestranosecontaminecon polvo o vapores durante el ensayo. 15.Nodebedeterminarlaviscosidad a temperaturas inferiores a la temperaturade condensacinatmosfricadelasala.Temperaturasdelasalasobrelos38Cno introducen errores superiores al 1.0%; para una normalizacin y ensayos de arbitraje mantenga la temperatura de la sala entre 20 y 30C y regstrela. 16.Lleneelbaohastanomenosde6.5mmporencimadelbordedederramedel viscosmetro.Ellistadodelatabla7-2,recomiendaelmediodelbaoporcada temperatura de ensayo. ASTMTEMPERATURA VISCOSIDADSAYBOLTNORMALDEENSAYO RANGODETEMPERATURA SUBDIVISIONES TERMOMETROSASTMC C C C21,1 1927 0,1 17C25 1927 0,1 17C37,8 3442 0,1 18C50 4957 0,1 19C54,4 4957 0,1 19C60 5765 0,1 20C82,2 7987 0,1 21C98,9 95103 0,1 22CTERMOMETROSINGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICAS17. Disponga un revolvedor adecuado y control trmico para el bao, de modo que lamuestranoflucteenmsde0.1Cdespusdealcanzarlatemperaturade ensayo. 18.Limpieelviscosmetroconunsolventeefectivonotxicoyquitetodoel solvente del viscosmetro. Nota:Elmbolodelcualestprovistoelviscosmetronodebeserusadopara limpiarlosbordesdederrameypareddelviscosmetropuespuededaarseconel uso. Calibracin del Viscosmetro 19.CalibreelviscosmetroSayboltUniversalaintervalosnomayoresque3aos, midiendo el tiempo de flujo a 38C de una viscosidad normal apropiada siguiendo el procedimiento dado en los numerales 23 a 29. 20. El tiempo de flujo debe ser igual al valor certificado de la viscosidad Saybolt; si el tiempo de flujo difiere del valor certificado por ms de 0.2%, calcule el factor de correccin, F, para el viscosmetro, como sigue: F =VT Donde: V: Viscosidad Saybolt certificada. T: Tiempo del flujo en segundos a 38C. Nota: El factor de correccin aplicado a todos los niveles de viscosidad para todas lastemperaturas,proveelacalibracinqueestbasadaenunaviscosidadnormal que tiene un tiempo de flujo entre 200 y 600s. 21. Calibre el viscosmetro Saybolt Furol a 150C de la misma manera como se hizo antes, usando una viscosidad normal teniendo un tiempo de flujo mnimo de 90s. 22.Losviscosmetrosuorificiosquetienencorreccionessuperioresal1.0%no deben usarse para ensayos de arbitraje. F.2.4PROCEDIMIENTO 23.Silatemperaturadeensayoestporencimadelatemperaturadelasala,el ensayo puede acelerarse por precalentamiento de la muestra a no ms que 1.6C por sobre de la temperatura de ensayo. Nota:Paramaterialesasflticoscortadosquetienencomponentesaltamente voltiles tales como los de curado rpido y curado medio, los precalentamientos no estn permitidos en recipientes abiertos. Vierta el material dentro del viscosmetro a latemperaturadelasalaosielmaterialesdemasiadoviscosoparavaciarloala temperatura de la sala, calintelo, colocando la muestra en el envase original en un baodeaguaa50Cporunosminutosantesdevaciar.Elfiltradoatravsdeuna mallade0.150mm,comosedescribeen24,seomite.Paraensayossobrela temperaturadelasala,lasdiferenciasmayoresdetemperaturaquesepermiten duranteelperododecalentamientoestnindicadasenlatablaF-2,perola temperaturadelbaodeberajustarsedentrodeloslmitesprescritosantesdel minutofinaldeagitacin,duranteelcuallatemperaturadelamuestrapermanece constante (ver 25). INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICAS24.Inserteuntapndecorcho,quetengauncordelunidoparaquitarlocon facilidad, dentro de la cmara de aire, en el fondo del viscosmetro. El corcho debe encajar estrechamente, lo suficiente para prevenir el escape de aire; una evidencia es la ausencia del lquido por ensayar sobre el corcho cuando se retira. 25.Filtrelamuestrapreparadaatravsdeunamalla0.150mm,tamizando directamentedentrodelviscosmetrohastaelnivelqueestsobreelbordede derrame. 26.Revuelvalamezclahastaquelatemperaturapermanezcaconstantedentrode 0.1Cdelatemperaturadeensayo,revolviendocontinuamentedurante1min. Revuelvaconeltermmetrodelviscosmetropuestoenunsoporte.Useun movimiento circular de 30 a 50rpm en el plano horizontal. Nota:Laviscosidaddeaceitesrefinadosdelpetrleo,aceiteslubricantesnegros, residuoscombustiblesyproductoscerosossimilares,puedeserafectadaporla historiatrmicaprevia.Lossiguientesprocedimientosdeprecalentamientodeben seguirseparaobtenerresultadosuniformesparaviscosidadbajolos95C.Para obtenerunamuestrarepresentativa,calientelamuestraenelrecipienteoriginal, cercano a los 50C, revolviendo y agitndola. Sondee la parte inferior del recipiente con una varilla, para tener la certeza que todo el material ceroso est en solucin. Vierta 100ml dentro de un Erlenmeyer de 125ml. Taponee sueltamente con un tapn de corcho o goma; sumerja el frasco en el bao con agua en ebullicin por 30min. Mezclebien,quitelamuestradelbaoytamiceatravsdeunamalla0.075mm directamente dentro del viscosmetro. Complete el ensayo de viscosidad dentro de 1h despus del precalentamiento. Nota: Nunca ajuste la temperatura por inmersin de cuerpos calientes o fros dentro delamuestra.Entalcasoeltratamientotermalpuedeafectaralamuestrayala precisin del ensayo. 27.Quiteeltermmetrodelamuestra;rpidamenteretireellquidodelrebalse hastaqueelnivelestpordebajodelbordedeste.Estosehacecolocandoel extremo del tubo de succin en un punto del rebalse y aplicando succin. No toque elnivelderebalseconeltubodesuccin,oelmeniscoefectivodelamuestrase ver reducido. 28.Coloqueelfrascoreceptordondefluyaellquidodesdeelfondodel viscosmetro,demodoqueapenastopeconelcuellodelfrasco.Lamarcade graduacin estar entre 100 y 130mm debajo del fondo del tubo del viscosmetro. 29.Suelteelcorchodelviscosmetrousandoelcordel;almismotiempoechea andarelcronmetro.Pareelcronmetroenelinstantequelaparteinferiordel menisco llegue a la marca de graduacin. Informe el tiempo de flujo en segundos. F.2.5CLCULOS 30.Multipliqueeltiempodeflujoporelfactordecorreccinparaelviscosmetro determinado en 20. F.2.6PRECISIN Los resultados presentados no deben diferir en ms de los siguientes: 31. Repetibilidad (un operador y aparato): 1%. INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICAS32. Reproducibilidad (diferentes operadores y aparatos): 2%. F.2.7INFORME 33.InformeeltiempodeflujocorregidocomoViscosidadSayboltUniversalo Furol de la muestra y la temperatura a la cual realiz el ensayo. 34. Informe los valores SUs o SFs bajo 200 aproximando a 0.1s. Informe los valores SUs o SFs sobre 200 aproximando al segundo. Nota: La abreviatura preferida para los Segundos Saybolt Universales es SUs y para los Segundos Saybolt Furol es SFs. Tabla F-2. Temperatura de ensayo del bao Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de Materiales Administradora Boliviana de Carreteras ABC) F.3CARGA DE PARTCULA (ASTM D244; AASHTO T59-97) F.3.1EQUIPOS Y MATERIALES 1.Fuentede12Vdecorrientecontinua,unmiliampermetro,yunaresistencia variable.2.Dosplacasdeaceroinoxidablede25por102mm,aisladaunadelaotray sostenida rgidamente, separadas paralelamente a 13mm. 3. Vaso de boca ancha de 150 250ml. F.3.2PROCEDIMIENTO 4.Viertalacantidaddeemulsinporensayardentrodelvasode150250ml,de modo que los electrodos queden inmersos aproximadamente 25mm en la emulsin. 5. Conecte los electrodos, previamente limpiados y secados, a la fuente de corriente e insrtelos aproximadamente 25mm dentro de la emulsin. 6. Ajuste la corriente a un mnimo de 8mA, con la resistencia variable y comience a medir con un cronmetro adecuado. 7.Cuandolacorrientehacadoa2mAoalos30min.,loqueocurraprimero, desconecte la fuente de corriente y suavemente lave los electrodos con un chorro de agua. 8.Observeelasfaltodepositadosobreloselectrodos;unaemulsincatinica depositarunacapaapreciabledeasfaltosobreelctodo,electrodonegativo, mientras que el nodo, electrodo positivo, quedar relativamente limpio; esto indica TEMPERATURA MAXIMATEMPERATURANORMALDEENSAYO MEDIODELBAORECOMENDADO DIFERENCIAL FUNCIONAMIENTOC C C C21,1 agua 0,06 0,0325 agua 0,06 0,0337,8 aguaoaceitedeviscosidad5070sSU38C 0,14 0,0350 aguaoaceitedeviscosidad120150sSU38C 0,19 0,0354,4 aguaoaceitedeviscosidad120150sSU38C 0,28 0,0360 aguaoaceitedeviscosidad120150sSU38C 0,56 0,0682,2 aguaoaceitedeviscosidad330370sSU38C 0,83 0,0698,9 aceitedeviscosidad330370sSU38C 1,11 0,06PRECISIONDEINGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICASunacargapositiva.Deigualforma,unaemulsinaninicadepositarunacapa apreciabledeasfaltosobreelnodo,electrodopositivo,quedandoelctodo relativamente limpio; ello indica una carga negativa. F.3.3INFORME Informeelresultadodelensayoentrminosdepolaridaddeterminadapositivao negativa como se defini en 8. F.4CONTENIDO DE AGUA (ASTM D244; AASHTO T59-97) F.4.1OBJETIVO Estemtododefineladeterminacindeaguaencrudosdepetrleo,alquitranesy productos derivados de estos materiales. Los productos indicados en el listado de 12 a)representanelrangodematerialesconsideradoseneldesarrollodelas especificacionesdeestemtodo.Referenciasparaestemtodoaparecenen numerosasnormas,concernientesaotrosmaterialesdistintosdeaqullosincluidos en 12 a). F.4.2EQUIPOS Y MATERIALES Equipos 1. El aparato comprende un matraz de vidrio o metal, un calentador, un condensador areflujoyunatrampadevidriograduada.Elmatraz,latrampayelcondensador debenconectarseporunmtodoadecuadoparaproducirunajuntasinprdidasde material;lasconexionespreferidassonlasjuntasbasesparavidrioyanillospara metal o vidrio. a) Matraz. Vasija de vidrio o metal con cuello corto y junta adecuada para acomodar eltuboreflujodelatrampa;sonsatisfactoriasvasijasde500,1000y2000mlde capacidad nominal. b) Calentador. Con el matraz de vidrio se puede usar un mechero a gas adecuado o uncalentadorelctrico.Conelmatrazdemetalsedebeusarunmecheroagas circular con aberturas en la parte interna del anillo y de dimensiones tales que pueda ser movido de arriba hacia abajo en la vasija, cuando se ensayen materiales que son probablemente espumantes o que solidifiquen en el matraz. 2.Lasdimensionesydescripcindelmaterialdevidriotpicoparausareneste Mtodo se describen en ASTM E123, Determinacin de Agua por Destilacin. 3.Losmatracesytrampassernelegidosparacubrirelrangodelosmaterialesy contenido de agua esperado. Nota:Enlugardenormalizarunequipoparticular,especificadoconrespectoa modelosydimensiones,unequipodadopuedeconsiderarsesatisfactoriocuando arrojeresultadosexactosporlaadicinnormal,tcnicadescritaenelpunto Normalizacin. 4.LabalanzadebercumplirconlosrequisitosdeAASHTOM231,paralaclase requerida para pesar la masa del contenedor y la muestra por ensayar. Normalizacin INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICAS5.Considerequeundeterminadoequipoessatisfactoriocuandoobtengalecturas precisasporadicindecantidadesconocidasdeaguadesdeunaburetaopipeta calibradaaunaceitehidrocarbonadotransparenteyensayadodeacuerdoconel procedimiento indicado enProcedimiento. 6. Las lecturas sern juzgadas precisas si el lmite permisible dado en tabla F-3, para varios tamaos graduados de trampas, no son excedidos. 7.Unalecturafueradellmitepermisiblesugiereunmalfuncionamientodebidoa escapesdelvapor,ebullicindemasiadorpida,inexactitudencalibracindela trampaoingresodehumedadexterna;elimineestosfactoresantesderepetirla normalizacin. Tabla F-3. Lmites permitidos Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de MaterialesAdministradora Boliviana de Carreteras ABC) Solvente lquido transportador Serutilizadoelsolvente-lquidotransportadormsapropiadoparaelmateriala ensayar segn tabla F-4. Solventes aromticos a)Mezclade20%envolumendetoluenogradoindustrialy80%envolumende xileno grado industrial. b) Naftas de petrleo o alquitrn de hulla, libres de agua, que no admitan ms de un 5% destilado a 125C y no menos de 20% a 160C, cuando se ensayan segn norma AASHTOT115,EnsayoparaDestilacindeProductosdelPetrleo,yconuna gravedad especfica no menor que 0,8545 a 15,56/15,56C. 8.Destiladodepetrleoqueebullaun5%entre90y100C,y90%destilebajo 210C. 9. Compuestos Voltiles. Los siguientes compuestos voltiles son aceptables: a) Alcohol de petrleo, con un rango de ebullicin desde 100 a 120C. F.4.3EXTRACCIN Y PREPARACIN DE MUESTRA 10. La porcin de la muestra usada en el ensayo debe ser cabalmente representativa de la muestra total. Si el material es lquido, mezcle totalmente la muestra recibida, calentandosiesnecesarioparaasegurarlauniformidad.Triturelosmateriales slidosqueseansuficientementefrgiles,mezcletotalmenteytomeunamuestra representativaparaelanlisis.Cuandohayadudadelauniformidaddelmaterial, tomemsmuestrasypromediesusresultados.Elprocedimientodelmuestreoest descrito en el Mtodos de Muestreo. 11. El tamao de la porcin por ensayar se basar en la expectativa de contenido de aguadelamuestra,demaneraqueelaguaadmitidanoexcedalacapacidaddela CAPACIDADDELRECIBIDOR VOLUMENDEAGUAADICIONADA LIMITEPERMITIDODEAGUAA20C ALFRASCOA20C,ml RECUPERADAA20C,ml2 1 10,0510 1 10,110 5 50,225 12 120,2INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICAStrampa,amenosqueseuseunatrampaconllave,conlocualelexcesodeagua pueda ser vaciado a un cilindro graduado. F.4.4PROCEDIMIENTO 12.Midaunacantidadadecuadademuestraparaunaprecisinde1%y transfirala al matraz. a)Midamuestraslquidascomunesenuncilindrograduadodetamaoapropiado. Laveelmaterialadheridoalcilindroconunaporcinde50mlydosde25mldel solvente lquido transportador, siendo ste uno seleccionado de aqullos descritos en Solvente-Liquidotransportadoryquecorrespondaaltiposugeridoenlalista siguiente,paraelmaterialespecificadobajoensayo.Dreneelcilindrototalmente despus de transferir la muestra y en cada lavado. Tabla F-4. Tipos de solventes lquidos transportados Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de MaterialesAdministradora Boliviana de Carreteras ABC) b)Peselosmaterialesslidoviscososdirectamentedentrodelmatrazyadicione 100ml del solvente lquido transportador seleccionado desde tabla F-4. c)Encasosdematerialesconbajocontenidodeaguayenquesepuedanusar muestras mayores, un volumen en exceso de 100ml del solvente transportador puede ser necesario. d)Siesnecesarioreducirelburbujeo,puedeagregarcuentasdevidriouotros elementos que ayuden la ebullicin. 13.Armeloscomponentesdelequipo.Elijalatrampadeacuerdoconlas expectativasdecontenidodeaguadelamuestrayhagatodaslasconexionespara vapor y lquido. El tubo condensador y la trampa deben estar qumicamente limpios para asegurar un drenaje libre del agua al interior del fondo de la trampa. Inserte un tapndealgodnsueltoeneltopedelcondensadorparaprevenircondensacinde humedad atmosfrica al interior de ste. Circule agua fra a travs de la camisa del condensador. 14. Aplique calor al matraz, ajustando la velocidad de ebullicin, tal que el destilado condensadodescarguedesdeelcondensadoraunavelocidadde2a5gotaspor segundo. Si se usa un matraz metlico, comience calentando con el mechero anular aproximadamente 75mm sobre el fondo del matraz y gradualmente baje el mechero como en el proceso de destilacin. Contine la destilacin hasta que no sea visible agua en ninguna parte del equipo excepto en la trampa y el volumen de agua en la trampa permanezca constante por 5 minutos. Si hay un anillo persistente de agua en TIPODESOLVENTELIQUIDOTRANSPORTADORasfalto,alquitran,alquitrandehullagasdeaguadealquitran,alquitrandecaminobitumenescortados,asfaltosliquidosyacidosdealquitranescrudodepetroleo,aceitedecaminofueloil,aceiteslubricantesypetroleossulfonadosvolatil grasaslubricantesaromaticosdestiladodepetroleoMATERIALESINGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICASel tubo condensador, cuidadosamente aumente la velocidad de destilacin o corte el agua del condensador por unos minutos. 15.Cuandolaevolucindeaguasecomplete,dejequelatrampaycontenido enfren a temperatura ambiente. Desaloje las gotas de agua adheridas a las paredes delatrampaconunavarilladevidriouotromedioadecuadoytransfiralasala capadeagua.Leaelvolumendeaguaenlatrampaenladivisindeescalams cercana. F.4.5CLCULOS Calcule el agua en la muestra como porcentaje en peso o volumen, de acuerdo a la base en la cual fue tomada la muestra, como sigue: %agua = vulumen agua en la trampavulumen de muestra- 1 Si hay presencia de material voltil soluble en agua, mdalo como agua. F.4.6PRECISIN Useelsiguientecriterioparajuzgarlaaceptabilidaddelosresultados(95%de probabilidad).Cuandoseusentrampasde10o25ml.Laprecisincuandoseusen trampas de 2ml no se ha establecido. Repetibilidad La diferencia entre sucesivos resultados de ensayo obtenidos por el mismo operador con el mismo equipo bajo las mismas condiciones de operacin e idntica muestra, en la correcta y normal operacin de ensayo exceden los valores mostrados slo en un caso de veinte. Agua recibida (ml): 0 a 1.0 0.1 ml 1.1 a 25 0.1 ml o 2% de la media, el que sea mayor Reproducibilidad La diferencia entre dos resultados de ensayo independientes obtenidos por distintos operadorestrabajandoendistintoslaboratoriosenidnticasmuestrasdeensayoen condiciones normales y correctas de ensayo, exceden los siguientes valores en slo un caso de veinte. Agua recibida (ml): 0 a1 0.2ml 1.1 a 25 0.2ml o 10% de la media, el que sea mayor F.4.7INFORME Informeelresultadoaproximandoa0.05%sihasidousadounrecibidorde2mly aproximando a 0.1% si ha sido usado un recibidor de 10 a 25ml con 100ml o 100g demuestra.Informeelporcentajecomomasaovolumen,cualquierahayasidola base de clculo. INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICASF.5SEDIMENTACIN (ASTM D244; AASHTO T59-97) F.5.1EQUIPOS Y MATERIALES 1.Doscilindrosdevidriode500mlconbaseajustadaomoldeada,taponesde corchoovidriouotromedioadecuadoquelossellehermticamenteyquetengan un dimetro externo de 50 5mm y graduacin de 5ml. 2. Pipeta de vidrio; un sifn y pipeta de 60ml de forma opcional. 3. Balanza. 4. Horno. F.5.2PROCEDIMIENTO 5.Ponga500mldemuestrarepresentativaencadaunodeloscilindrosdevidrio. Tapeelcilindroydjelosinperturbarenellaboratorioalatemperaturaambiente por 5 das.Despus de este perodo, remueva aproximadamente 55ml de la parte superior de la emulsin, por medio de la pipeta o sifn, sin alterar el resto.Mezclecadaporcincompletamente;pese50gdecadamuestraporseparado,en vasos de vidrio, tarados, de 600ml y determine el residuo asfltico por evaporacin, colocandolamuestraenunhornoa1105Cmnimopor2horas,hastamasa constante. 6. Despus de remover la parte superior de la muestra, saque con una pipeta o sifn aproximadamente 390ml de cada cilindro.Mezcletodalaemulsinremanenteenelcilindroypese50gporseparado,enlos vasos de vidrio tarados de 600ml.Determine el residuo asfltico de cada muestra de acuerdo con 5. F.5.3CLCULOS Calcule la sedimentacin como sigue: Sedtmentatun % (5 dtas) =B -A Donde: A: Promedio del porcentaje de residuo de la parte superior de la muestra. B: Promedio del porcentaje de residuo del fondo de la muestra. F.5.4PRECISIN Elsiguientecriterioseusaparajuzgarlaaceptabilidaddelosresultados(95%de probabilidad): 7. Repetibilidad Resultadosduplicadosporelmismooperadornosernconsideradosdudosos amenos que ellos difieran en una cantidad mayor que la sealada: INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICASTabla F-5. Repetibilidad del ensayo de Sedimentacin Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de MaterialesAdministradora Boliviana de Carreteras ABC) 8. Reproducibilidad Los resultados entregados por cada uno de dos Laboratorios no sern considerados dudosos a menos que ellos difieran por ms de las siguientes cantidades: Tabla F-6. Reproducibilidad del ensayo de Sedimentacin Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de MaterialesAdministradora Boliviana de Carreteras ABC) F.6TAMIZADO (ASTM D244; AASHTO T59-97)

F.6.1EQUIPOS Y MATERIALES 1.Tamizde75mmdedimetro,teniendounamallatejidadealambrede0.85mm (N20). 2. Paila metlica o caja poco profunda de tamao apropiado, adaptada para la parte inferior del tamiz. 3.Solucindeoleatodesodio(2%);disuelva2gdeoleatodesodiopuroenagua destilada y diluya en 100ml (6). 4. Balanza con una capacidad de 5000g y una precisin de 0.1g. F.6.2PROCEDIMIENTO Registre la masa del tamiz y la paila y moje la malla de alambre con una solucin al 2% de oleato de sodio.Pese 1kg de la emulsin asfltica dentro de un recipiente adecuado y vierta a travs del tamiz; lave el recipiente y el residuo sobre el tamiz con la solucin de oleato de sodio hasta que el agua de lavado salga clara. Coloquelapailabajoeltamizycalientepor2ha1105Cenhornodesecado. Enfre en el desecador y pese tamiz, paila y residuo. F.6.3CLCULOS Calcule el porcentaje de muestra retenida sobre el tamiz en la forma siguiente: Muestra retentda % = B -A1 SEDIMENTACIONMASA,%0a1 0,4%delamasasobre1 5%delamediaREPETITIBILIDADSEDIMENTACIONMASA,%0a1 0,8%delamasasobre1 10%delamediaREPRODUCIBILIDADINGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICASDonde:A: Peso del tamiz y el fondo, en gramos.B: Peso del tamiz, el fondo y residuo, en gramos.

F.6.4PRECISIN Utiliceelsiguientecriterioparajuzgarlaaceptabilidaddelosresultados(95%de probabilidad): 5. Repetibilidad Losresultadosduplicadosporunmismooperadornoseconsiderarndudosos,a menos que difieran por ms de las siguientes cantidades: Tabla F-7. Repetibilidad del ensayo de Tamizado Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de MaterialesAdministradora Boliviana de Carreteras ABC) 6. Reproducibilidad Losresultadosobtenidosporcadaunodedoslaboratoriosnoseconsiderarn dudosos, a menos que difieran por ms de las siguientes cantidades: Tabla F-8. Reproducibilidad del ensayo de Tamizado Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de MaterialesAdministradora Boliviana de Carreteras ABC) F.7MEZCLA CON CEMENTO (ASTM D6935; AASHTO T59-97) F.7.1EQUIPOS Y MATERIALES 1.Untamizde0.180mm(N80)y75mmdedimetroyunode1.40mm(N16), confeccionados con malla de alambre.2. Bolo mezclador de vidrio o metal de aproximadamente 500ml de capacidad. 3.Unavarilladeaceroovidrioconpuntasredondeadas,deaproximadamente 10mm de dimetro. 4. Un cilindro graduado de 100ml. 5. Una balanza de 1000g, con una precisin de 0.01g. 6. Horno.7. Cemento.CementoPortlandPuzolnicodealtaresistenciayquetengaunasuperficie especfica mnima de 3450cm/g, determinada segn norma AASHTO T153. F.7.2.PROCEDIMIENTO ENSAYODETAMIZADO REPETICION%ENPESO %ENPESO0a0,1 0,03ENSAYODETAMIZADO REPRODUCIBILIDAD%ENPESO %ENPESO0a0,1 0,08INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICAS8. Diluya la emulsin con agua destilada hasta un 55% del residuo, determinado por destilacin o por evaporacin por 3h a 110 5C hasta masa constante. 9. Tamice una porcin del cemento a travs del tamiz 0.180mm. Pese 50 0.1g del cemento que pase por el tamiz 0.180mm dentro del bolo mezclador. 10.Llevelosingredientesyaparatosaunatemperaturadeaproximadamente25C antes de mezclar. Agregue 100ml de la emulsin diluida al cemento y agtela mezcla almismotiempoconlavarilla,usandounmovimientocircularaunavelocidadde 60rpm Al trmino de 1min del perodo de mezcla, agregue 150ml de agua destilada y contine la agitacin por 3min. 11.Viertalamezclaatravsdeltamiz1.40mmpreviamentetarado.Userepetidos lavadospararemovercompletamenteelmaterialmezcladoenelbolo.Viertaesto sobre el tamiz y lvelo usando agua destilada desde una altura de aproximadamente 150mm, hasta que sta salga completamente limpia y transparente. Coloque el tamiz enunplatobajotaradoycalientea1105Chastamasaconstante.Repitael calentamiento y las pesadas hasta que pesadas sucesivas no difieran en ms de 0.1g. F.7.3PRECISIN Elsiguientecriterioserusadoparajuzgarlaaceptabilidadderesultados(95%de probabilidad): 12. Repetibilidad Resultadosduplicadosporelmismooperadornosernconsideradosdudososa menos que ellos difieran por ms de las siguientes cantidades: Tabla F-9. Repetibilidad del ensayo de Mezcla con Cemento Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de MaterialesAdministradora Boliviana de Carreteras ABC) 13. Reproducibilidad Losresultadosentregadosporcadaunodedoslaboratoriosnosernconsiderados dudosos a menos que ellos difieran por ms de las siguientes cantidades: Tabla F-10. Reproducibilidad del ensayo de Mezcla con Cemento Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de MaterialesAdministradora Boliviana de Carreteras ABC) F.7.4INFORME Informe el peso, en gramos, del material retenido en el tamiz y en el plato, como el porcentaje de quiebre en el ensayo mezcla cemento. F.8PENETRACIN (ASTM D5; AASHTO T49-97) ENSAYOMEZCLACEMENTO REPETICION%ENPESO %ENPESO0a2 0,2ENSAYOMEZCLACEMENTO REPRODUCIBILIDAD%ENPESO %ENPESO0a2 0,4INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICASF.8.1OBJETIVO Estemtododescribeunprocedimientoparadeterminarladureza,mediante penetracin, de materiales bituminosos slidos y semislidos.El ensayo de penetracin se usa como una medida de consistencia; valores altos de penetracin indican consistencias ms blandas. F.8.2EQUIPOS Y MATERIALES 1. Penetrmetro Cualquierequipoquepermitaelmovimientoverticalsinfriccinapreciabledel vstagosostenedordelaaguja,yqueseacapazdeindicarlaprofundidaddela penetracin con una precisin de 0.1mm. El peso del vstago ser de 47.5 0.05g. Elpesototaldelaagujayelvstagoserde50.00.05g.Paracargastotalesde 100gy200g,dependiendodelascondicionesenqueseapliqueelensayo,se estipulan pesas de 50 0.05g y 100 0.05g. La superficie sobre la que se apoya la cpsula que contiene la muestra ser lisa y el ejedelmbolodeberestaraproximadamentea90deestasuperficie.Elvstago deber ser fcilmente desmontable para comprobar su peso. 2. Aguja de penetracin La aguja es de acero inoxidable templado y duro, grado 440-C o equivalente, HRC 54a60;debeteneraproximadamente50mmdelargoysudimetroentre1.00y 1.02 mm. Sersimtricamenteafiladaenformacnica,conunnguloentre8.7y9.7con respectoallargototaldelcono,elquedebesercoaxialconelcuerporectodela aguja.Lavariacintotalaxialdelainterseccindelconoylasuperficierectano debeexcederde0.2mm.Lapuntatruncadadelconodebetenerundimetroentre 0.14 y 0.16mm y en ngulo recto al eje de la aguja con una tolerancia de 2. Elfilodelasuperficiedelapuntatruncadadebeserbienformadoylibrede rugosidad.CuandolatexturadelasuperficiesemidedeacuerdoconlaAmerican NationalStandardB46.1oISO468,laasperezasuperficial(Ra)delconoaguzado debe estar entre 0.2 y 0.3m como promedio aritmtico. Laasperezasuperficial(Ra)delejedelaagujadebeestarentre0.025y0.125 micrones. Laagujadebemontarseenuncasquetedemetalnocorrosivo,quetengaun dimetro de 3.2 0.05mm y una longitud de 38 1mm. La longitud expuesta de la aguja estndar debe estar comprendida entre 40 y 45mm. Laagujadebeestarrgidamentemontadaenelcasquete.Lacarrera(lecturadel indicadordepenetracintotal)delapuntadelaagujaycualquierporcindela aguja relativa al eje del casquete, no deber exceder de 1mm. La masa del conjunto casquete - aguja ser de 2.50 0.05g (se puede perforar con taladro o limar el casquete, para controlar el peso).Coloquemarcasdeidentificacinindividualenelcasquetedecadaaguja;las mismas marcas no deberan repetirse por un mismo fabricante dentro de un perodo de tres aos. 3. Cpsulas INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICASLas cpsulas deben ser de metal o vidrio, de forma cilndrica y con fondo plano. Sus dimensiones son las siguientes: Para penetraciones bajo 200. Dimetro (mm) 55 Profundidad (mm) 35 Para penetraciones entre 200 y 350: Dimetro (mm) 55 Profundidad (mm) 70 4. Bao de agua Tendrunacapacidadmnimade10litrosyunsistemaaptoparamantenerla temperaturaa25C,conunatoleranciade0.1C;tendr,adems,unabandeja perforada ubicada a no menos de 50mm del fondo, ni menos de 100mm bajo el nivel del lquido en el bao. Si el ensayo de penetracin se realiza en el mismo bao, ste debe estar provisto de una bandeja que soporte el peso del penetrmetro.Para determinaciones a bajas temperaturas se puede utilizar una solucin salina. Nota:Serecomiendausaraguadestiladaenelbao.Sedebeevitarla contaminacin del bao de agua por agentes superficiales activos, agentes residuales uotrosagentesqumicos,puessupresenciapuedeafectarlosvaloresde penetracin. 5. Transportador de cpsula Debetenerunacapacidadmnimade350mlyunaprofundidadsuficientedeagua que permita cubrir la altura del contenedor de la muestra.Debeestarprovistodealgnmedioqueasegurefirmementelacpsulayeviteel balanceo;paraloquetendrtresbrazosquepermitanalomenostrespuntosde contacto para sostener la cpsula. 6. Aparato medidor de tiempo Paraoperarunpenetrmetromanual,utilicecualquieraparatoquemidaeltiempo, talcomounmedidordetiempoelctrico,uncronmetroocualquierdispositivoa cuerda,queestgraduadoen0.1somenosycuyaprecisinestdentrode0.1s paraunintervalode60s.Tambinsepuedeutilizaruncontadordesegundos audible, ajustado para proporcionar un pulso cada 0.5s. El tiempo para un intervalo de cuenta de 11 pulsos debe ser de 5 0,1s. Cualquier dispositivo automtico que se vayaaconectaralpenetrmetrodebesercuidadosamentecalibradopara proporcionar el intervalo de ensayo deseado dentro de 0.1s. 7. Termmetros Sepuedenusartermmetrosdevidrioderangoadecuado,consubdivisionesy escalamximadeerrorde0.1C,ocualquierotroaparatoquemidatemperaturas conigualexactitud,precisinysensibilidad.Lostermmetrosdebencumplirlos requisitos de la Especificacin ASTM E1. Los termmetros comnmente utilizados son los que se indican en la tabla F-11: Tabla F-11. Tipos de termmetros Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de MaterialesAdministradora Boliviana de Carreteras ABC) TEMPERATURADEENSAYOC17C 19a27 2563C 8a32 0a464C 25a55 46RANGOC ASTMINGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICASEl termmetro para el bao de agua se debe calibrar peridicamente de acuerdo con el mtodo de ensaye ASTM E77. F.8.3CONDICIONES GENERALES Cuandonoseespecifiquenlascondicionesdeensayo,considerelatemperatura, cargaytiempo,en25C,100gy5s,respectivamente.Otrascondicionesde temperatura,cargaytiempopuedenusarseparaensayosespeciales,talescomolos que se muestran en la tabla F-12. Tabla F-12. Condiciones para ensayos especiales Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de MaterialesAdministradora Boliviana de Carreteras ABC) En los casos especiales deben informarse las condiciones especificadas de ensayo. F.8.4EXTRACCIN Y PREPARACIN DE LA MUESTRA 8. Caliente la muestra cuidadosamente, agitando para prevenir sobrecalentamientos locales,hastaqueestlosuficientementefluidaparavaciar.Enningncasola temperaturadebeelevarsemsallde60Csobreelpuntodeablandamiento esperado para los alquitranes, de acuerdo con el mtodo de ensaye ASTM D36, o no msallde90Csobreelpuntodeablandamientoparaelcasodelosasfaltos.No calientelamuestrapormsde30minyevitelaincorporacindeburbujasenla muestra. 9.Viertalamuestraenlacpsulaaunaprofundidadtalquecuandoseenfreala temperaturadeensayo,laprofundidaddelamuestraseaalomenos10mmmayor que la profundidad a la cual se espera que la aguja penetre.Vierta dos porciones separadas para cada variacin de las condiciones de ensayo. 10.Protejalacpsulacontraelpolvo,cubrindolaconunvasoydjelaenfriaral aireaunatemperaturaentre15y30C,entre1y1.5hparaunacpsulapequea (90ml)y1.5y2h,paraelmsgran(175ml).Cuandoutiliceeltransportadorde cpsula, coloque las muestras junto con ste en el bao de agua, mantenindolas a la temperatura de ensayo. 11.Lasmuestrasencpsulaspequeasdebenpermanecerentre1y1.5hyenlas ms grandes, entre 1.5 y 2h. F.8.5PROCEDIMIENTO 12. Examine la aguja y gua para comprobar que est perfectamente seca y libre de otrosmaterialesextraos.Silapenetracinesperadaexcede350useunaaguja larga;enotroscasos,utiliceunaagujacorta.Limpielaagujadepenetracincon TEMPERATURA CARGA TIEMPOC g s0 200 604 200 6045 50 546,1 50 5INGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICAStolueno u otro solvente adecuado, seque con un pao limpio e inserte la aguja en el penetrmetro. A menos que se especifique otra cosa, coloque el peso de 50g sobre la aguja, obteniendo una masa total de 100 0.1g. 13.Sielensayosehaceconelpenetrmetroenelbao,coloquelacpsulacon muestra directamente sumergida sobre la superficie de ste, y deje la cpsula con la muestra en el bao, completamente cubierta con agua. Si el ensayo se realiza con el penetrmetrofueradelbao,coloquelamuestraeneltransportadordecpsula, cbralacompletamenteconaguaalatemperaturadelbao(constante)yubiqueel transportador sobre la superficie del penetrmetro. 14.Posicionelaagujadescendiendolentamentehastaquelapuntahagacontacto conlasuperficiedelamuestra;realiceestoconlapuntadelaagujahaciendo contacto real con su imagen reflejada sobre la superficie de la muestra, para lo cual emple una fuente luminosa15. Haga un mnimo de tres penetraciones en la superficie de la muestra en puntos distanciados al menos 10mm de la pared de la cpsula y a no menos de 10mm entre unoyotro.Siseusaeltransportadordecpsula,retornelamuestrayel transportador al bao de agua entre determinaciones; use una aguja limpia para cada determinacin.Silapenetracinesmayorque200,useunmnimodetresagujas, dejndolas en la muestra hasta completar las tres penetraciones. F.8.6PRECISIN 16. Precisin para un solo operador Elcoeficientedevariacindeterminadoparaunsolooperador,esde1.4%para penetracionessobre60yladesviacinestndarparaunsolooperador,desde0.35 parapenetracionesbajo50.Porlotanto,losresultadosdedosensayos adecuadamenteejecutadosporelmismooperador,conelmismomaterialde cualquier penetracin y usando el mismo equipo, no deberan diferir uno del otro en ms de 4% de su media o 1 unidad en otros casos. 17. Precisin entre laboratorios Elcoeficientedevariacinencontradoentrelaboratoriosesde3.8%para penetracionessobre60yladesviacinestndarentrelaboratoriosesde1.4para penetracionesbajo50.Porlotanto,losresultadosdedosensayosadecuadamente ejecutados,conelmismomaterialdecualquierpenetracinyendoslaboratorios diferentes, no deberan diferir uno del otro en ms de 11% de su media o 4 unidades en otros casos. Tabla F-13. Criterios de precisin Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de Materiales Administradora Boliviana de Carreteras ABC) DESVIACIONESTANDARO RANGODEACEPTACIONDEDOSCOEFICIENTEDEVARIACION,% RESULTADOSDEENSAYO,%Precisinparaunsolooperador:Asfaltosa25C,penetracionesbajo50,(unidades) 0,35 1Asfaltosa25C,penetracionessobre60,(%desumedia) 1,4 4Alquitranesa25C(*),(%desumedia) 5,2 15Precisinentrelaboratorios:Asfaltosa25C,penetracionesbajo50,(unidades) 1,4 4Asfaltosa25C,penetracionessobre60,(%desumedia) 3,8 11Alquitranesa25C(*),(unidades) 1,4 4MATERIALINGENIERA CIVIL - UMSS ANEXO F: MANUAL DE ENSAYOS PARA EMULSIONES ASFLTICAS(*) La estimacin de la precisin para los alquitranes est basada en los resultados de dos destiladosdehullaconpenetracionesde7y24.Laestimacinpuedenoseraplicablea materiales de dureza diferente. F.8.7INFORME Informe el promedio de tres determinaciones, aproximando a la unidad. Los valores no deben diferir ms all de las magnitudes que se indican en la tabla F-14 para cada grado de penetracin. Tabla F-14. Mxima entre mediciones Fuente: Elaboracin propia (Segn el Manual de Ensayos de Materiales Administradora Boliviana de Carreteras ABC) F.9DUCTILIDAD (ASTM D6084; AASHTO T301-99) Laductilidadesunamedidadecuantopuedeserestiradaunamuestradeasfaltoantesde queserompaendos.Laductilidadesmedidamedianteunapruebadeextensin,en dondeunaprobetadecementoasflticoesextendidaoestiradaaunavelocidadyauna temperaturaespecfica.Elestiramientocontinahastaqueelhilodecementoasflticose rompa. La longitud del hilo de material en el momento del corte se mide en centmetros y sedenominaductilidaddelamuestra.Estapruebafuedesarrolladacompletamenteenel captulo 3. F.10RECUPERACINTORSIONAL(ManualdemtodosdepruebaKoch Materiales Mxico) Midelarecuperacinviscoelsticadeunaglutinantesometidoatorsin.Estemtodoes aplicable a asfaltos modificados con polmeros SBS, SB, SBR o Neopreno Ltex y consiste enaplicarunamuestradeasfaltoenunacpsuladedimensionesconocidasauna temperatura de 25 C, un esfuerzo de torsin con un cilindro en un eje haciendo un giro de 180 y despus de 30 minutos se determina el ngulo recuperado por el cilindro al soltarse el esfuerzo aplicado. Esta prueba fue desarrollada completamente en el captulo 3. PENETRACION 0a49 50a149 150a249 250a500maximadiferenciaentrelamayorylamenordeterminacion20 2 4 12