CAPITULO IV PRUEBAS (EXPERIMENTACIÓN) En este capítulo se realizaron pruebas de laboratorio, dos de las más importantes, a dos tipos de asfaltos, como son: asfalto convencional o virgen (AC-20) y asfalto modificado con polímero (SBS), las dos pruebas que se realizaron son las siguientes: - Recuperación elástica por ductilómetro a temperaturas de 10 y 25 C. - Recuperación torsional a 25 C. Estas pruebas son de las más usadas e importantes en laboratorio para estos dos tipos de asfaltos. Estas se realizaron para cada uno de los materiales antes mencionados, esto con el fin de llevar a cabo una comparativa de las propiedades físicas, mecánicas y químicas entre estos dos tipos de materiales. Las pruebas antes mencionadas se llevaron a cabo en los laboratorios de la planta Koch materials México, región Puebla, la cual se especializa en la elaboración de todo tipo de materiales asfálticos. 4.1. Asfalto convencional o virgen. Existen diferentes tipos de asfalto según su grado de viscosidad, en este caso sólo se trata del asfalto convencional denominado AC-20, ya que este fue uno de los materiales que se utilizó en las pruebas comparativas y que a continuación se describe: 32
El asfalto convencional o virgen (AC-20), es un cemento asfáltico, de ahí las siglas AC que en el idioma ingles significa Asphalt Cement o Cemento asfáltico en español y el número de clasificación se le da según su grado de viscosidad a 60 C, este es un asfalto obtenido del proceso de destilación del petróleo para eliminar solventes volátiles y parte de sus aceites, es un material bituminoso de color negro, constituido por asfáltenos, resinas y aceites, elementos que proporcionan características de consistencia, aglutinación y ductilidad; es sólido o semisólido y tiene propiedades cementantes a temperaturas ambientales normales. Su viscosidad varía con la temperatura y entre sus componentes, las resinas le producen adherencia con los materiales pétreos, siendo excelentes ligantes, pues al ser calentados se licuan, lo que les permite cubrir totalmente las partículas del material pétreo. En la figura 4.1 se muestra el recipiente con material AC-20. Fig. 4.1. Recipiente con Material AC-20. 33
En la tabla 4.1 se presentan las equivalencias entre diferentes grados de asfalto para pavimentos. (N-CMT-4-05-003/02 Materiales para Pavimentos, SCT). Asfalto para pavimento Grados de Penetración Grados AC (Asphalt Cement) 40 50 AC - 40 60-70 AC - 20 85-100 AC - 10 120-150 AC -5 200-300 AC 2.5 En la tabla 4.2 se presentan los requisitos de calidad para cemento asfáltico por viscosidad dinámica a 60ºC. (N-CMT-4-05-001/00 Materiales para Pavimentos, SCT). Características Clasificación AC-5 AC-10 AC-20 AC-30 Del cemento asfáltico original: 50 ± 10 100 ± 20 200 ± 40 300 ± 60 Viscosidad dinámica a 60ºC; Pa*s (P [1] ) (500 ± 100) (1000 ± 200) (2000 ± 400) (3000 ± 600) Viscosidad cinemática a 135ºC; mm_/s, mínimo (1 mm_/s = 1 centistoke) 175 250 300 350 Viscosidad Saybolt-Furol a 135ºC; s, mínimo 80 110 120 150 Penetración a 25ºC, 100 g, 5 s; 10-1 mm, mínimo 140 80 60 50 Punto de inflamación Cleveland; ºC, mínimo 177 219 232 232 Solubilidad; %, mínimo 99 99 99 99 Punto de reblandecimiento; ºC 37-43 45-52 48-56 50-58 Del residuo de la prueba de la película delgada: Pérdida por calentamiento; %, máximo 1 0.5 0.5 0.5 Viscosidad dinámica a 60ºC; Pa*s (P (1) ), máximo 200 (2000) 400 (4000) 800 (8000) 1200 (12000) Ductilidad a 25ºC y 5 cm /min; cm, mínimo 100 75 50 40 Penetración retenida a 25ºC; %, mínimo 46 50 54 58 34
Este material tiene dos características físicas que son fáciles de detectar a simple vista, la primera es su consistencia, ya que esta es muy ligera y no requiere de un gran esfuerzo de corte, es ligeramente espeso, y la segunda es el aroma, el cual es sulfuroso suave. El asfalto convencional o virgen que más se utiliza proviene de 5 refinerías, dependiendo de la zona en la que vaya a ser utilizado: - Zona Norte: Refinería Cadereyta, N.L. y Refinería Madero, Tamps. - Zona Oriente: Refinería Salamanca y Refinería Tula, Hdgo. - Zona Sur: Refinería Salina Cruz, Oax. Algunas de las características de los asfaltos como su consistencia, resistencia, blandura y dureza, pueden variar dependiendo de la refinería de donde sean obtenidos. En este caso el material que se utilizara en las pruebas de laboratorio es un asfalto que procede de la Refinería Salamanca. 4.2. Asfalto modificado con polímero SBS. La durabilidad del asfalto convencional o virgen es mínima, por ello se busco mejorar su calidad modificándolo con polímeros. Existen tres tipos de polímero que se usan en la modificación del asfalto y que a continuación se describen: - Polímero SBS (Stireno-Butalino-Stireno). - Polímero EVA (Etil-Vinil-Acetil). - Latex (Naturales-Resinas). 35
En este caso sólo se trata del asfalto modificado con polímero SBS, ya que éste fue el segundo material que se utilizó en las pruebas comparativas y que a continuación se describe: Es un modificador de asfaltos que mejora el comportamiento de mezclas asfálticas, tanto a altas como a bajas temperaturas. Es fabricado en base a bloques de estireno, en polímeros elastoméricos radiales de tipo bibloque o tribloque, mediante configuraciones como Estireno-Butadieno-Estireno (SBS). Al modificar el asfalto se genera una cadena polímero en la parte asfaltenica, se genera un tipo de sandwiche con una ruta de reacción, estas características se le dan al asfalto modificado para que tenga mayores resistencias, la prioridad de resistencia que se da a altas temperaturas mayores a 40 y 50 C y a mínimas temperaturas menores a 10 C. Este asfalto modificado es de consistencia muy viscosa y requiere de un esfuerzo de corte mayor, su aroma es sulfuroso muy penetrante a comparación del aroma de un asfalto convencional. En la figura 4.2 se muestra el recipiente que contiene el asfalto modificado con polímero. Fig 4.2. Recipiente con Asfalto Modificado con Polímero (Polimer Modified Asphalt). 36
Para la preparación de este material se utilizó el mismo asfalto convencional (AC-20) anteriormente mencionado pero modificado con polímero SBS, la preparación de este material se llevo a cabo en la planta Koch materials México, región Guadalajara, Jal. Este polímero se usa bajo especificaciones las cuales se encuentran en las normas de la S.C.T. En la tabla 4.3 se presentan los Requisitos de calidad para cementos asfálticos AC-5 y AC-20 modificados. (N-CMT-4-05-002/01 Materiales para Pavimentos, SCT). Características Del cemento asfáltico modificado: AC-5 (Tipo I ó II) Tipo de cemento asfáltico (Tipo de modificador) AC-20 AC-20 AC-20 (Tipo I) (Tipo II) (Tipo III) AC-20 (Hule Molido) Viscosidad Saybolt-Furol a 135ºC;s, máximo 500 1000 1000 1000 -- Viscosidad rotacional Brookfield a 135ºC;Pa s, máximo 2 4 3 4 -- Viscosidad rotacional Brookfield (tipo Haake) a 177ºC; Pas, máximo -- -- -- -- 7 Penetración: A 25ºC, 100 g, 5 s; 10-1 mm, mínimo A 4ºC, 200 g, 60 s; 10-1 mm, mínimo 80 40 40 25 40 25 30 20 30 15 Punto de inflamación Cleveland; ºC, mínimo 220 230 230 230 230 Punto de reblandecimiento; ºC, mínimo 45 55 55 53 57 Separación, diferencia anillo y esfera; ºC, máximo 3 3 3 4 5 Recuperación elástica por torsión a 25ºC, %, mínimo 25 30 30 15 40 Resiliencia, a 25ºC; %, mínimo 20 20 20 25 30 Del residuo de la prueba de la película delgada, (3.2 mm, 50 g): Pérdida por calentamiento a 163ºC; %, máximo 1 1 1 1 1 Ductilidad a 4ºC y 5cm/min; cm, mínimo 10 7 10 5 5 Penetración a 4ºC, 200 g, 60 s; 10-1 mm, mínimo -- -- -- -- 10 Penetración retenida a 4ºC, 200 g, 60 s; %, mínimo 65 65 65 55 75 Recuperación elástica en ductilómetro a 25ºC; %, mínimo 50 50 60 30 55 Incremento en temperatura anillo y esfera; ºC, máximo -- -- -- -- 10 Módulo reológico de corte dinámico a 76ºC (G*/sen δ); kpa, mínimo -- 2.2 2.2 2.2 2.2 Módulo reológico de corte dinámico a 64ºC (G*/sen δ); kpa, mínimo 2.2 -- -- -- -- Ángulo fase (δ) {visco-elasticidad}, a 76ºC; º (grados), máximo -- 75 70 75 -- Ángulo fase (δ) {visco-elasticidad}, a 64ºC; º (grados), máximo 75 -- -- -- -- 37
Stylink es el concepto de tecnología utilizada a nivel mundial en su proceso de modificación de asfalto con polímero. Consiste en la distribución y homogenización del polímero por medios mecánicos y una serie de procesos basados en reacciones químicas para garantizar su trabajo estructural y la estabilidad del producto terminado. Los resultados obtenidos de un proceso de modificación de asfalto dependen altamente de la concentración, peso molecular, composición química y orientación molecular del polímero, así como, de la fuente del crudo, del proceso de refinación y del grado del asfalto base que se utiliza. 1 La modificación con polímeros causa cambios significativos en la relación esfuerzodeformación, en la respuesta a la deformación plástica y en los parámetros de flujo tipo nonewtoniano. La capacidad de algunos polímeros para su recuperación elástica (la respuesta a la deformación) se mide monitoreando el flujo bajo la acción de una carga, y su recuperación elástica cuando la carga desaparece y añade durabilidad al asfalto. 4.3. Prueba de Recuperación Elástica por Ductilometro a 25 C. AASHTO TF-31R (Manual de métodos de prueba Koch Materials México) Esta prueba fue aplicada al mismo tiempo para los dos tipos de asfalto, asfalto convencional o virgen y asfalto modificado con polímero SBS a una temperatura de 25 C. La ductilidad es la capacidad de los materiales de alongarse antes de romperse. 1 Ficha Técnica (2004), Asfalto Modificado con Polímero Tecnología Stylink, Editada por Koch Materials México, Pág. 1 38
Objetivo: Esta prueba consiste en medir la recuperación elástica en porcentaje de la deformación después de un alargamiento en el ensaye de ductilidad a 25 C con un molde y una elongación determinada, así como el tiempo de recuperación. Equipo: - Vaso de precipitado (ver figura 4.3). - Papel aluminio. - Horno (ver figura 4.4) - Plato o placa de latón (ver figura 4.5) - Moldes o briquetas con secciones rectangulares (ver figuras 4.6 y 4.7). - Ductilómetro (baño maría, ver figura 4.8). - Espátula - Tijeras - Termómetro. - Pinzas. - Cronómetro. - Encendedor. - Agente release (grasa). 39
Fig. 4.3. Vasos de Precipitado. Fig. 4.4. Horno para calentar el Material Asfáltico. 40
Fig. 4.5. Plato o Placa de Latón Fig. 4.6. Moldes o Briquetas. 41
Fig. 4.7. Moldes o Briquetas Armados sobre Placa de Latón. Fig. 4.8. Ductilómetro (Baño María a 25º C) 42
Procedimiento de prueba: 1. Caliente las muestras, tapadas con papel aluminio, en un horno a 135 C ± 0.5 C, se podrá incrementar la temperatura si no es suficiente para fluidificar las muestras, como se muestra en las figuras 4.9 y 4.10. Fig. 4.9. Horno para Calentar Muestras. Fig. 4.10. Muestras al ser retiradas del Horno. 43
2. Caliente previamente las briquetas, sin las secciones laterales, a una temperatura ± 200 C, esto con el fin de que haya una buena adherencia entre el asfalto y el molde y así evitar desprendimientos a la hora de la prueba (ver figura 4.11 y 4.12). Fig. 4.11. Moldes o Briquetas Previamente Calentadas. Fig. 4.12. Extrayendo los Moldes después de su Previo Calentamiento. 44
3. Ensamble el molde colocando una ligera capa de agente release (grasa) en el plato y en las paredes internas de las piezas laterales. La placa sobre la cual se coloca el molde necesita estar completamente plana y nivelada, de modo que la superficie de la base del molde la toque totalmente, como se muestra en las figura 4.13 y 4.14. Fig. 4.13. Ensamble de Moldes. Fig. 4.14. Moldes ya Ensamblados. 45
4. Después de agitar perfectamente la muestra, se vacía dentro del molde, evitando incorporar burbujas de aire. Al llenar, el material debe de ser vertido en un chorro delgado moviendo de adelante hacia atrás de un extremo a otro del molde dejando un exceso de muestras (ver figuras 4.15, 4.16, 4.17, 4.18 y 4.18). Fig. 4.15. Vaciado de Material en Vaso de Precipitado. Fig. 4.16. Material Asfáltico dentro del Vaso de Precipitado. 46
Fig. 4.17. Vaciado del Material Asfáltico en los Moldes. Fig. 4.18. Vaciado de Material Asfáltico en los Moldes. 47
Fig. 4.19. Moldes llenos de Material Asfáltico. 5. Cuando se llena el molde se debe tener cuidado de no desarreglar las partes y deformar la briqueta como se muestra en la figura 4.20. Fig. 4.20. Cuidadoso llenado de los Moldes sin deformar el Molde. 6. si existen burbujas de aire, pase una sola vez el encendedor a través de la briqueta lo más rápido posible. 48
7. Deje enfriar a temperatura ambiente por un periodo de 30 minutos (ver figura 4.21). Fig. 4.21. Muestras Enfriándose a Temperatura Ambiente. 8. Después de enfriada la muestra, coloque el plato y el espécimen en un baño de agua a la temperatura especificada para la prueba durante 30 minutos (ver figuras 4.22, 4.23, 4.24, 4.25 y 4.25). Fig. 4.22. Ductilometro con Temperatura Especificada. 49
Fig. 4.23. Temperatura Especificada en Termómetro Digital. Fig. 4.24. Temperatura Especificada en Termómetro Convencional. 50
Fig. 4.25. Muestras Enfriándose en Baño Maria a Temperatura Específica. Fig. 4.26. Muestras Enfriándose en Baño Maria a Temperatura Específica. 9. Retire el espécimen y el plato del baño de agua y enrase con una espátula, previamente calentada, hasta ajustar el nivel de la muestra con el nivel del molde. 51
Tenga cuidado durante el enrase de no jalar el plato o las piezas laterales (ver figuras 4.27, 4.28, 4.29, 4.30, 4.31 y 4.32). Fig. 4.27. Retiro de Muestras del Baño María. Fig. 4.28. Calentamiento de Espátula Previo al Enrase de Muestras. 52
Fig. 4.29. Enrase de Muestras. Fig. 4.30. Enrase de Muestras. 53
Fig. 4.31. Muestra Enrasada. Fig. 4.32. Muestras Enrasadas. 54
10. Coloque el plato y el molde con la muestra en el baño de agua para que se conserven a la temperatura especificada por un periodo de 90 ± 5 minutos (ver figuras 4.33 y 4.34). Fig. 4.33. Muestras dentro del Baño María. Fig. 4.34. Muestras dentro del Baño María. 55
11. Cheque que el agua en el baño cubra el espécimen debajo de el y arriba por al menos 25 mm (ver figura 4.35). Fig. 4.35. El Agua debe Cubrir en su totalidad las Muestras. 12. Retire las piezas laterales y fije las mordazas en el equipo de prueba (ductilometro) como se muestra en la figura 4.36, 4.37 y 4.38. Fig. 4.36. Retiro de Piezas Laterales de las Briquetas. 56
Fig. 4.37. Retiro de Piezas Laterales de las Briquetas. Fig. 4.38. Muestras colocadas en el Ductilometro Previo a Correr la Prueba. 57
13. Encienda el equipo de prueba y elonge la muestra a una velocidad de 5 cm/min. (± 5%) hasta que las briquetas con la muestra se hayan elongado a 20 cm, en las figuras 4.39, 4.40, 4.41, 4.42, 4.43, 4.44, 4.45, 4.46, 4.47 y 4.48 se muestra desde el encendido del aparato hasta la elongación de las muestras. Fig. 4.39. Encendido del Ductilometro. Fig. 4.40. Prueba en Proceso. 58
Fig. 4.41. Elongación de las Muestras Fig. 4.42. Elongación de las Muestras. 59
Fig. 4.43. Muestras a los 6 cms de Elongación. Fig. 4.44. Muestras a los 9.5 cm de Elongación. 60
Fig. 4.45. Muestras a la Elongación Especificada. Fig. 4.46. Muestras Elongadas a los 20 cms. Especificados. 61
Fig. 4.47. Muestra de Material AC-20 Totalmente Elongada. Fig. 4.48. Muestra de Asfalto Modificado (PMA) Totalmente Elongada. 62
14. Mantenga elongada la muestra por 5 minutos. Después de este tiempo corte con unas tijeras al centro el espécimen, como se muestra en las figuras 4.49, 4.50, 4.51 y 4.52. Fig. 4.49. Reposo de las Muestras Elongadas. Fig. 4.50. Preparado para Cortar la Muestra al Centro de las Mismas. 63
Fig. 4.51. Corte de las Muestras. Fig. 4.52. Ambas Muestras Cortadas al Centro. 64
15. Deje el espécimen por 60 min. en estas condiciones (ver figuras 4.53, 4.54, 4.55 y 4.56). Fig. 4.53. Reposo de Ambas Muestras Cortadas. Fig. 4.54. Recuperación de Ambas Muestras Cortadas. 65
Fig. 4.55. Recuperación de Ambas Muestras Cortadas. Fig. 4.56. Recuperación de Ambas Muestras Cortadas. 66
16. Después del tiempo transcurrido, una las puntas de la muestra y registre la lectura de la aguja del ductilómetro en cm (ver figuras 4.57, 4.58, 4.59, 4.60, 4.61 y 4.62). Fig. 4.57. Recuperación Total de Ambas Muestras. Fig. 4.58. Unión de las Puntas de la Muestra de Material AC-20 Previo a la Lectura Final. 67
Fig. 4.59. Unión de las Puntas de la Muestra de Material AC-20. Fig. 4.60. Unión de las Puntas de la Muestra de Material Asfalto Modificado Previo a la Lectura Final. 68
Fig. 4.61. Lectura Final de la Muestra de Asfalto Modificado. Fig. 4.62. Comparación de la Recuperación de Ambas Muestras. 69
Notas: - Si hay burbujas presentes en la muestra, la prueba no se considera válida. Cálculos y resultados: Formula: cm elongados cm recuperación % RECUPERACI ÓN ELÁSTICA = 100 cm elongados Asfalto convencional o virgen AC-20. Cálculo: En la figura 4.63 se muestra la lectura final de la muestra de asfalto convencional AC-20. Fig. 4.63. Lectura Final de la Muestra de Material AC-20. 70
LECTURA DUCTILÓMETRO ( RECUPERACIÓN) = 19.25 cm % RECUPERACIÓN ELÁSTICA = 20 cm 19.25 cm 100 20 cm Resultado: % RECUPERACIÓN ELÁSTICA (AC-20) = 3.75 % Asfalto modificado con polímero SBS: Cálculo: En la figura 4.64 se muestra la lectura final de la muestra de asfalto modificado con polímero SBS. Fig. 4.64. Lectura Final de la Muestra de Asfalto Modificado. 71
LECTURA DUCTILÓMETRO ( RECUPERACIÓN) = 5.5 cm % RECUPERACIÓN ELÁSTICA = 20 cm 5.5 cm 100 20 cm Resultado: % RECUPERACIÓN ELÁSTICA (SBS) = 72.50% 4.4. Prueba de Recuperación Elástica por Ductilometro a 10 C. AASHTO TF-31R (manual de métodos de prueba Koch Materials México) Esta prueba fue aplicada al mismo tiempo para los dos tipos de asfalto, asfalto convencional o virgen y asfalto modificado con polímero SBS a una temperatura de 10 C. La ductilidad es la capacidad de los materiales de alongarse antes de romperse. Objetivo: Esta prueba consiste en medir la recuperación elástica en porcentaje de la deformación después de un alargamiento en el ensaye de ductilidad a 10 C con un molde y una elongación determinada, así como el tiempo de recuperación. Equipo: - Vaso de precipitado. - Papel aluminio. - Horno - Plato o placa de latón - Moldes o briquetas con secciones rectangulares. 72
- Ductilometro (baño maría), como el que se muestra en la figura 4.65. - Espátula - Tijeras - Termómetro. - Pinzas. - Cronómetro. - Encendedor. - Agente release (grasa). Fig. 4.65. Ductilometro (Baño María a 10º C). Procedimiento de prueba: 1. Caliente las muestras, tapadas con papel aluminio, en un horno a 135 C ± 0.5 C, se podrá incrementar la temperatura si nos es suficiente para fluidificar las muestras. 73
2. Caliente previamente las briquetas, sin las secciones laterales, a una temperatura ± 200 C, esto con el fin de que haya una buena adherencia entre el asfalto y el molde y así evitar desprendimientos a la hora de la prueba. 3. Ensamble el molde colocando una ligera capa de agente release (grasa) en el plato y en las paredes internas de las piezas laterales. La placa sobre la cual se coloca el molde necesita estar completamente plana y nivelada, de modo que la superficie de la base del molde la toque totalmente, como se muestra en la figura 4.66. Fig. 4.66. Moldes o Briquetas Ensamblados. 4. Después de agitar perfectamente la muestra, se vacía dentro del molde, evitando incorporar burbujas de aire. Al llenar, el material debe de ser vertido en un chorro delgado moviendo de adelante hacia atrás de un extremo a otro del molde dejando un exceso de muestras, así como se muestra en las figuras 4.67 y 4.68. 74
Fig. 4.67. Vaciado de Material Asfáltico en los Moldes. Fig. 4.68. Moldes llenos de los Materiales Asfálticos. 75
5. Cuando se llena el molde se debe tener cuidado de no desarreglar las partes y deformar la briqueta. 6. si existen burbujas de aire, pase una sola vez el encendedor a través de la briqueta lo más rápido posible. 7. Deje enfriar a temperatura ambiente por un periodo de 30 minutos (ver figura 4.69). Fig. 4.69. Enfriado de Muestras a Temperatura Ambiente. 76
8. Después de enfriada la muestra, coloque el plato y el espécimen en un baño de agua a la temperatura especificada para la prueba durante 30 minutos (ver figuras 4.70 y 4.71) Fig. 4.70. Colocación del Plato con las Muestras dentro del Baño María. Fig. 4.71. Colocación del Plato con las Muestras dentro del Baño María. 77
9. Retire el espécimen y el plato del baño de agua y enrase con una espátula, previamente calentada, hasta ajustar el nivel de la muestra con el nivel del molde. Tenga cuidado durante el enrase de no jalar el plato o las piezas laterales, en las figuras 4.72, 4.73 y 4.74 se muestra el procedimiento de enrase de las muestras. Fig. 4.72. Calentamiento de Espátula. Fig. 4.73. Calentamiento de Espátula. 78
Fig. 4.74. Enrase de las Muestras. 10. Coloque el plato y el molde con la muestra en el baño de agua y se conservan a la temperatura especificada por un periodo de 90 ± 5 minutos (ver figura 4.75). Fig. 4.75. Plato con Muestras dentro del Baño María. 79
11. Cheque que el agua en el baño cubra el espécimen debajo de el y arriba por al menos 25 mm, como se muestra en la figura 4.76. Fig. 4.76. El Agua debe Cubrir en su Totalidad a las Muestras. 12. Retire las piezas laterales y fije las mordazas en el equipo de prueba (ductilometro), procedimiento el cual se muestra en las figuras 4.77, 4.78 y 4.79. Fig. 4.77. Retiro de Piezas Laterales del Molde. 80
Fig. 4.78. Colocación de los Moldes en el Ductilometro. Fig. 4.79. Colocación de los Moldes en el Ductilometro. 81
13. Encienda el equipo de prueba y elonge la muestra a una velocidad de 5 cm/min (± 5%) hasta que las briquetas con la muestra se hayan elongado a 20 cm, en las figuras 5.80, 5.81 y 5.83 se muestra el proceso de elongación de las muestras. Fig. 4.80. Encendido de Equipo e Inicio de Elongación de las Muestras. Fig. 5.81. Proceso de Elongación de las Muestras. 82
Fig. 4.82. Elongación de las Muestras un poco antes de la elongación Total. 14. Mantenga elongada la muestra por 5 minutos. Después de este tiempo corte con unas tijeras al centro del espécimen, así como se muestra en las figuras 4.83, 4.84, 4.85, 4.86, 4.87 y 4.88. Fig. 4.83. Muestras Elongadas a la Distancia Especificada. 83
Fig. 4.84. Reposo de Muestras Elongadas. Fig. 4.85. Preparado para Cortar Muestras. 84
Fig. 4.86. Corte de Muestra de Asfalto Modificado. Fig. 4.87. Corte de Muestra de AC-20. 85
Fig. 4.88. Corte de Ambas Muestras. 15. Deje reposar el espécimen por 60 min en estas condiciones (ver figuras 4.89 y 4.90). Fig. 4.89. Recuperación de Ambas Muestras. 86
Fig. 4.90. Recuperación de Ambas Muestras. 16. Después del tiempo transcurrido, una las puntas de la muestra y registre la lectura de la aguja del ductilómetro en cm, procedimiento el cual se muestra en las figuras 4.91, 4.92, 4.93, 4.94 y 4.95. Fig. 4.91. Unión de las Puntas de la Muestra de Material AC-20. 87
Fig. 4.92. Lectura Final de la Recuperación del Material AC-20. Fig. 4.93. Unión de las Puntas de la Muestra de Asfalto Modificado, Previa a la Lectura. 88
Fig. 4.94. Lectura Final de la Muestra de Asfalto Modificado.. Fig. 4.95. Comparación de Recuperación entre Ambas Muestras. 89
Notas: - Si hay burbujas presentes en la muestra, la prueba no se considera válida. Cálculos y resultados: Formula: cm elongados cm recuperación % RECUPERACI ÓN ELÁSTICA = 100 cm elongados Asfalto convencional o virgen AC-20. Cálculo: En la figura 4.96 se muestra la lectura final de la muestra de asfalto convencional AC-20. Fig. 4.96. Lectura Final de la Muestra de AC-20. LECTURA DUCTILÓMETRO ( RECUPERACIÓN) = 18.2 cm % RECUPERACIÓN ELÁSTICA = 20 cm 18.2 cm 100 20 cm Resultado: % RECUPERACIÓN ELÁSTICA (AC-20) = 9.00 % 90
Asfalto modificado con polímero SBS: Cálculo: En la figura 4.97 se muestra la lectura final de la muestra de asfalto modificado con polímero SBS. Fig. 4.97. Lectura Final de la Muestra de Asfalto Modificado. LECTURA DUCTILÓMETRO ( RECUPERACIÓN) = 8.9 cm % RECUPERACIÓN ELÁSTICA = 20 cm 8.9cm 100 20 cm Resultado: % RECUPERACIÓN ELÁSTICA (SBS) = 55.50 % 91
4.5. Prueba de Recuperación Torsional a 25 C. M.MMP.4.0501, KMMEM029 (Manual de métodos de prueba Koch Materials México) Esta prueba fue aplicada al mismo tiempo para los dos tipos de asfalto, asfalto convencional o virgen AC-20 y asfalto modificado con polímero SBS a una temperatura de 25 C. Objetivo: Esta prueba permite determinar la recuperación elástica torsional de el asfalto modificado con polímero (SBS) y del asfalto convencional o virgen (AC-20), mediante un dispositivo de torsión, que hace girar la muestra analizada un ángulo de 180, para después, en un tiempo determinado, medir el ángulo recuperado. Equipo: El equipo para la ejecución de la prueba debe estar en condiciones óptimas para su uso, calibrado, limpio, completo en todas sus partes y sin desgaste. El equipo necesario es el siguiente: - Aparato de torsión, provisto de un vástago capaz de imponer un esfuerzo de torsión a la muestra, constituido fundamentalmente por: cilindro metálico, semicorona con escala graduada de 0 a 180 o de 100 a 0 % para lectura directa, baño de agua y recipiente para muestra (ver figuras 4.98, 4.99 y 4.100). - Baño de agua, capaz de mantener una temperatura de 25 C, con aproximación de 0.1 C (ver figuras 4.101 y 4.102). 92
- Molde de penetración estándar de metal, de forma cilíndrica y con el fondo plano; con diámetro interior de 55mm y altura interior de 35mm (ver figura 4.103). - Termómetro, para controlar la temperatura del baño de agua, con rango de 19 a 27 C y aproximación de 0.1 C (ver figura 4.104). - Cronómetro, aproximación de 0.2seg (ver figura 4.105). Fig. 4.98. Aparato usado para la Prueba de Recuperación Torsional. 93
Fig. 4.99. Escala Graduada en %. Fig. 4.100. Cilindro Metálico. 94
Fig. 4.101. Baño María a 25º C. Fig. 4.102. Baño María. 95
Fig. 4.103. Cilindro Metálico. Fig. 4.104. Termómetros Digital y Convencional. 96
Fig. 4.105. Cronómetro Digital. Procedimiento de prueba: 1. Se ajusta el vástago del aparato de torsión de manera que su base inferior quede a una distancia de 20mm del fondo del recipiente de prueba, situado en posición centrada y ajustado en el borde que para tal fin se dispone en el fondo del equipo. Antes de verter el material a analizar en el molde del equipo, coloque el indicador del vástago, de tal forma que señale 180 o 100 % (dependiendo de la escala del equipo), tal como se muestra en la figura 4 106. 97
Fig. 4.106. Colocación del Vástago. 2. Se vacía en el recipiente de prueba el material asfáltico preparado, hasta la marca de aforo que dispone el cilindro a 10mm de su base inferior, procedimiento el cual se muestra en las figuras 4.107, 4.108, 4.109 y 4.110. Fig. 4.107. Recipientes Cilíndricos de Metal. 98
Fig. 4.108. Llenado de Recipiente con Material AC-20. Fig. 4.109. Llenado de Recipiente con Asfalto Modificado. 99
Fig. 4.110. Llenado total del Recipiente. 3. Elimine las burbujas atrapadas en la muestra al vaciar pasando un encendedor sobre la superficie de la muestra para romper la tensión superficial (ver figura 4.111) Fig. 4.111. Eliminación de Burbujas Mediante Fuego. 100
4. Se deja enfriar el conjunto recipiente-muestra a temperatura ambiente, durante 1 ½ horas (ver figuras 4.112, 4.113 y 4.114). Fig. 4.112. Colocación de Vástago dentro de la Muestra. Fig. 4.113. Muestras dentro del Equipo para Enfriado a Temperatura Ambiente. 101
Fig. 4.114. Tiempo de Enfriado Cronometrado. 5. Se introduce el aparato en el baño maría a 25 ± 0.1 C durante 90 minutos, para equilibrar la temperatura del agua y de la muestra, procedimiento el cual se muestra en las figuras 4.115, 4.116, 4.117, 4.118 y 4.119. Fig. 4.115. Vaciado de Agua a las Muestras dentro del Equipo de Prueba. 102
Fig. 4.116. Checar que el Agua cubra en su Totalidad a las Muestras Fig. 4.117. Introducción del Equipo de Prueba dentro del Baño María a 25º C. 103
Fig. 4.118. Ambos Equipos de Prueba Introducidos en el Baño María. Fig. 4.119. Vigilar que el Baño María Mantenga la Temperatura Especificada. 104
6. Se vigila que el nivel del agua en el baño este suficientemente por encima del recipiente con la muestra (ver figuras 4.120 y 4.121). Fig. 4.120. Vigilar que el Nivel de Agua cubra en su Totalidad a la Muestra. Fig. 4.121. Vigilar que el Nivel de Agua cubra en su Totalidad a la Muestra. 105
7. Transcurridos los 90 minutos, se introduce el pasador en la ranura que para el efecto tiene el cilindro y con su ayuda se hace girar este 180 en sentido de las manecillas del reloj (de 180 a 0 ) en un tiempo de entre 3 y 5 seg, así como se muestra en las figuras 4.122, 4.123, 4.124 y 4.125. Fig. 4.122. Se Giran las Agujas de los Vástagos hasta Indicar 180º o 100%. Fig. 4.123. Se Sueltan las Agujas y Comienza la Recuperación. 106
Fig. 4.124. Tiempo de Recuperación. Fig. 4.125. Tiempo de Recuperación. 107
8. Transcurridos los 3 y 5 seg, se retira de la ranura el pasador y después de 30 min. ± 1 seg, se procede a la lectura indicada por la varilla, sobre la escala graduada, procedimiento el cual se muestra en las figuras 4.126, 4.127, 4.128, 4.129, 4.130 y 4.131. Fig. 4.126. Equipo con Muestra de Asfalto Modificado. Fig. 4.127. Recuperación de la Muestra. 108
Fig. 4.128. Lectura al Final del Tiempo Especificado. Fig. 4.129. Equipo con Muestra de Material AC-20. 109
Fig. 4.130. Recuperación de la Muestra. Fig. 4.131. Lectura al Final del Tiempo Especificado. 110
9. La lectura al final de la prueba es el valor del ángulo recuperado (ver figuras 4,132 y 4.133). Fig. 4.132. Reposo de las Muestras Previo a la Lectura. Fig. 4.133. Lectura Final de la Recuperación. 111
Cálculos y resultados: El resultado de la prueba se expresa como recuperación por torsión, en porcentaje del ángulo recuperado con respecto al inicial de 180, aplicando la siguiente formula: Donde: Re = Recuperación torsional, %. R = Angulo recuperado. 100 Re = R 180 Nota: Si la escala del equipo esta en %, reporte la lectura directa. En este caso el equipo de torsión utilizado en esta prueba contaba con escala en %, por lo tanto, las lecturas se tomaron directas. Asfalto convencional o virgen AC-20. Resultados: En la figura 4.134 se muestra la lectura final de la muestra de asfalto convencional AC-20. Fig. 4.134. Lectura Final de la Recuperación del Material AC-20 % RECUPERACIÓN TORSIONAL = 3.00 % 112
Asfalto modificado con polímero SBS. Resultados: En la figura 4.135 se muestra la lectura final de la muestra de asfalto modificado. Fig. 4.135. Lectura Final de la Recuperación del Asfalto Modificado. % RECUPERACIÓN TORSIONAL = 60.5 % Fig. 4.136. Vista Final de Ambos Equipos Después de la Lectura. 113
Precauciones para evitar errores: Para evitar errores durante la ejecución de la prueba, deben observarse las siguientes precauciones: - Tener cuidado de que la porción de muestra para la prueba sea representativa de la muestra de laboratorio. - Cuidar que la muestra de prueba sea homogénea y no este contaminada. - Asegúrese que el equipo de prueba este limpio y libre de solventes. En la tabla 4.4 se muestra un resumen general de los resultados obtenidos de las dos pruebas realizadas. Resultados Generales Prueba Material Temperatura Recuperación Elástica por Ductilometro Recuperación Torsional Recuperación (%) Asfalto Convencional 25º C 3.75 AC-20 10º C 9.00 Asfalto Modificado 25º C 72.50 con Polímero SBS 10º C 55.50 Asfalto Convencional AC-20 Asfalto Modificado con Polímero SBS 25º C 3.00 25º C 60.50 114