Laboratorio de Control de Calidad de la Planta de Asfalto del

Laboratorio de Control de Calidad de la Planta de Asfalto del Distrito Federal
Para dar cumplimiento con algunas de las atribuciones conferidas a la Planta de Asfalto, en el Artículo 60 Cuater del Reglamento
Interior de la Administración Pública del Distrito Federal (Decreto del 30 de abril de 2008), como son: comercializar la producción de
mezclas asfálticas, agregados pétreos y emulsiones asfálticas, primordialmente a las Dependencias, Unidades Administrativas,
Órganos Político-Administrativos, Órganos Desconcentrados y Entidades de la Administración Pública; adquirir los insumos y
materiales que se requieran para la producción de emulsiones y mezclas asfálticas en sus diferentes modalidades y derivados;
desarrollar programas de investigación tecnológica para el mejoramiento de su producción y de actualización en materia de
pavimentos, para los responsables de las obras viales del Distrito Federal; supervisar la construcción y mantenimiento de los
Pavimentos que realicen las Dependencias, Unidades Administrativas, Órganos Político-Administrativos, Órganos Desconcentrados,
así como las Entidades de la Administración Pública; colaborar con la Dirección General de Obras Públicas en el establecimiento de
normas y especificaciones de construcción y mantenimiento de los pavimentos; administrar la calidad de los pavimentos de las
vialidades a cargo del Gobierno del Distrito Federal, verificando que éstos cumplan con las normas y especificaciones aplicables;
entre otras; ésta unidad industrial cuenta con un moderno y certificado Laboratorio de Control de Calidad.
Historia
Nuestro laboratorio tuvo sus inicios en el año de 1955, cuando el Jefe del entonces Departamento del Distrito Federal, Lic. Ernesto
P. Uruchurtu ordenó a la Dirección General de Obras Públicas que realizara estudios de mercado e investigación para resolver el
problema de pavimentación de las calles y avenidas existentes, con el fin de proyectar la urbanización de la Ciudad de México;
fungiendo entonces como un laboratorio de investigación, haciendo pruebas con diferentes tipos de asfalto y agregados pétreos
para determinar las materias primas óptimas para la elaboración de mezclas asfálticas, sentando con esto, las bases para la
creación de la “Planta Productora de Mezclas Asfálticas de Mixcoac” el 28 de junio de 1956.
Durante los primeros años de operación de la Planta de Asfalto, se fue definiendo el carácter de controlador de la calidad del
Laboratorio, toda vez que el agregado pétreo se adquiría de diferentes empresas particulares que trituraban la roca procedente del
Pedregal de San Ángel y el asfalto que era producido por Petróleos Mexicanos se traía de la refinería de Tampico; teniéndose
entonces la labor de verificar que dichos materiales cumplieran con los requisitos de calidad determinados en las pruebas de
investigación previas.
En el año de 1967 se creó la Oficina de Investigaciones y Estudios (actualmente Unidad Departamental de Control de Calidad y
Medio Ambiente), compuesta por un jefe, un investigador laboratorista y un asesor técnico en asfaltos. Durante este año se
investigó y desarrolló el asfalto P.A.5 – H, una mezcla elaborada con hule sintético; la cual fue comercializada hasta 1974,
quedando aún vestigios de ésta sobre Calzada de Tlalpan y Calzada de la Viga.
Conforme los requerimientos de mezclas asfálticas se incrementaron, la labor del Laboratorio como recurso para la investigación y
el control de calidad de materiales, también fue consolidándose con la búsqueda de nuevos bancos de explotación de roca de
origen volcánico (específicamente, basalto), para su transformación en triturado pétreo; tales como un predio ubicado en la Calzada
de Tlalpan a la altura de la glorieta de Huipulco (hoy Estadio Azteca) en 1961, un terreno denominado Rancho de Monserrat que se
encontraba ubicado en la Avenida Liga – Insurgentes Tlalpan (actualmente Av. de la Imán No. 263, Col. Ajusco) en 1962, un lote
denominado Cantera “0” propiedad de la Universidad Nacional Autónoma de México en 1970 y el actual banco ubicado en el Km 38
+ 171 de la carretera federal México – Cuernavaca en 1991.
Actualidad
Reafirmando el compromiso que la actual Administración de la Planta de Asfalto tiene con la sociedad y el medio ambiente, de
proporcionar mezclas asfálticas capaces de soportar las exigencias de resistencia, durabilidad y flexibilidad que requieren
actualmente las vialidades de la Ciudad de México, disminuyendo los impactos ecológicos que su producción conllevan, se
encomendó al Laboratorio de Control de Calidad de esta unidad industrial, la investigación y adaptación de tecnologías
sustentables; obteniéndose como resultado la producción sistemática desde el ejercicio fiscal 2008, de mezclas asfálticas
templadas, con las cuales se tienen ahorros en el consumo de combustible para su elaboración, así como una considerable
disminución en la emisión de gases de efecto invernadero.
Aunado a lo anterior, durante el período comprendido de 2010-2012, se realizó una inversión de $3,000,000.00 para la
modernización de nuestro Laboratorio, la cual incluía adquisición de equipo con tecnología de punta y remodelación y adaptación de
la infraestructura con que contaba. Una vez modernizado, se trabajo arduamente en la implementación de un Sistema de Gestión de
la Calidad que diera la certeza a las Dependencias, Unidades Administrativas, Órganos Político-Administrativos, Órganos
Desconcentrados y Entidades de la Administración Pública y Particulares, de estar adquiriendo un producto que cumpla con los
requisitos de calidad estipulados en las Normas de Construcción de la Administración Pública del Distrito Federal. Con la
implantación del Sistema de Gestión de la Calidad para el proceso de Control de Calidad de la Planta de Asfalto del Distrito Federal,
posteriormente se solicitó a un organismo internacional la validación del mismo, obteniéndose el 11 de mayo de 2012 la certificación
bajo la Norma ISO 9001:2008.
Pruebas para el control de calidad de materiales
Siendo una de las principales funciones del Laboratorio de Control de Calidad de la Planta de Asfalto del Distrito Federal, asegurar
que, tanto el ligante asfáltico y el triturado pétreo a utilizar para la elaboración de mezclas asfálticas, así como las mezclas asfálticas
producidas, cumplan con los parámetros de calidad especificados conforme a la normatividad vigente aplicable, se realizan las
siguientes pruebas a dichos materiales:
Muestreo de Materiales Asfálticos, cuyo objetivo es obtener una porción representativa del volumen de material asfáltico en
estudio, en materiales almacenados en uno o varios depósitos, o durante las maniobras de carga, descarga o aplicación. El
muestreo incluye además las operaciones de envase, identificación y transporte de las muestras.
Uso: para representar lo más cercano posible un promedio de la mayor parte del material muestreado o para determinar la variación
máxima en las características que tiene el material.
Punto de inflamación Cleveland en cementos asfálticos, cuyo objetivo es determinar la temperatura mínima a la que el asfalto
produce flamas instantáneas al estar en contacto con el fuego directo, así como aquella en que inicia su combustión.
La prueba consiste en colocar una muestra de asfalto en una copa abierta de Cleveland, en donde se incrementa paulatinamente su
temperatura hasta lograr que al pasar una flama por la superficie de la
muestra se produzcan en ella flamas instantáneas, la temperatura correspondiente se denomina punto de inflamación. Si se
continúa elevando la temperatura de la muestra se llega al punto en que se inicia la combustión del material, la temperatura
correspondiente se denomina punto de combustión.
Uso: para la evaluación general del peligro de inflamabilidad del ligante asfáltico, para determinar la posible presencia de
compuestos volátiles que contaminen el material, como medida y descripción de respuesta al calor mediante la aplicación
controlada de una llama (flama) al material o como la tendencia del ligante asfáltico a la combustión.
Viscosidad Saybolt – Furol en materiales asfálticos, cuyo objetivo es conocer la consistencia de los materiales asfálticos
mediante sus características de flujo a una temperatura de 135 0C para los cementos y de 25 y 50 0C para las emulsiones,
pudiéndose hacer a otras temperaturas, con el propósito de estudiar la susceptibilidad al calor de los materiales asfálticos y
determinar las viscosidades apropiadas para su utilización, es decir, que tan manejable es a dichas temperaturas.
La prueba consiste en determinar el tiempo que tardan en pasar 60 cm 3 del material a probar a través de un orificio Furol, instalado
en un tubo de viscosidad Saybolt, bajo condiciones de carga y temperatura preestablecidas.
Uso: para la caracterización de ligantes asfálticos, como un elemento para establecer la uniformidad de los envíos y las fuentes de
suministro
Viscosidad rotacional Brookfield de cementos asfálticos, cuyo objetivo es conocer la consistencia de los cementos asfálticos, en
un rango de 38 a 260 0C, mediante la determinación de la resistencia que ofrece una muestra de prueba a la deformación, es decir,
su resistencia al flujo.
La prueba consiste en determinar el par de torsión que es necesario aplicar en un eje rotacional, en el seno de una muestra de
prueba colocada dentro de un contenedor, bajo condiciones controladas de temperatura, para que gire a una cierta velocidad.
Uso: para una mejor caracterización de materiales que la obtenida a través de la determinación de una viscosidad simple y la
determinación del grado de corte necesario para abatir la viscosidad y hacer fluir a un ligante asfáltico.
Penetración en cementos y residuos asfálticos, cuyo objetivo es determinar la consistencia de los cementos asfálticos, así como
de los residuos por destilación de las emulsiones, mediante la penetración vertical de una aguja en una muestra de prueba de
dichos materiales bajo condiciones establecidas de masa, tiempo y temperatura.
Uso: como una medida de la consistencia de ligantes asfálticos, por ejemplo, a valores elevados de penetración el ligante asfáltico
se considera de consistencia blanda
Punto (Temperatura) de ablandamiento (reblandecimiento), cuyo objetivo es estimar la consistencia de los cementos asfálticos y
se basa en la determinación de la temperatura a la cual una esfera de acero produce una deformación de 25 mm, en una muestra
de asfalto sostenida en un anillo horizontal, que se calienta gradualmente dentro de un baño de agua o glicerina.
Uso: para la caracterización de ligantes asfálticos, como un elemento para establecer la uniformidad de los envíos y las fuentes de
suministro y como un indicativo de la tendencia del material a fluir a temperaturas elevadas a las que será sometido durante su
tiempo de servicio.
Densidad de materiales bituminosos, cuyo objetivo es determinar, mediante un hidrómetro de vidrio (densímetro), la densidad,
densidad relativa (gravedad específica) o gravedad API de materiales bituminosos, que normalmente son manipulados como
líquidos a diferentes temperaturas, tomando una temperatura de referencia.
Uso: para la conversión de volúmenes medidos a volúmenes o masas, o ambos, a las temperaturas de referencia estándar, durante
las operaciones de transporte y almacenamiento de estos productos; y como un indicador de la calidad de los mismos, junto con
otras propiedades.
Recuperación elástica por torsión, cuyo objetivo es determinar la capacidad de recuperación elástica de los materiales asfálticos
modificados.
La prueba consiste en inducir una deformación angular mediante un cilindro de acero de dimensiones específicas, embebido en una
muestra de cemento asfáltico modificado, con el objeto de observar su capacidad de recuperación.
Uso: para evaluación general del grado de recuperación del ligante asfáltico, cuando sea sometido a deformaciones durante su
tiempo de servicio.
Para los materiales pétreos a utilizar en la elaboración de mezclas asfálticas las pruebas de calidad correspondientes son:
Muestreo de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas, cuyo objetivo es obtener una porción representativa del volumen de
material pétreo en estudio. Se realiza directamente en los bancos de
explotación, en almacenes de materiales o durante las maniobras de carga y descarga. El muestreo incluye además las operaciones
de envase, identificación y transporte de las muestras.
Uso: para representar lo más cercano posible un promedio de la mayor parte del material muestreado o para determinar la variación
máxima en las características que tiene el material
Granulometría de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas, cuyo objetivo es determinar la composición por tamaños de
partículas (granulometría) del material pétreo empleado en mezclas asfálticas, mediante su paso por una serie de mallas con
aberturas determinadas. El paso del material se hace primero a través de las mallas con la abertura más grande, hasta llegar a las
más cerradas, de tal forma que los tamaños mayores se van reteniendo, para así poder obtener la masa que se retiene en cada
malla, calcular su porcentaje respecto al total y definir la masa que pasa.
Uso: para determinar el cumplimiento de la distribución del tamaño de partícula con los requisitos de especificación aplicables y para
proporcionar los datos necesarios para el control de la producción de agregados pétreos y su mezclado u homogenización.
Densidad Relativa de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas, su objetivo consiste en determinar la densidad relativa de los
materiales pétreos empleados en mezclas asfálticas con el fin de conocer la masa de sólidos por unidad de volumen de dichos
sólidos sin vacíos en cada una de sus fracciones, ya sea arena con finos o grava, respecto a la densidad del agua.
La prueba para la arena con finos, una vez separada de la grava, consiste en eliminar el aire atrapado en la muestra de prueba, al
estar sumergida totalmente en agua destilada en ebullición, para obtener su densidad relativa.
Para la grava, una vez separada de la arena con finos, la prueba consiste en introducir la muestra de prueba en un depósito con
agua destilada, para determinar el volumen que desplaza, para después, al comparar con dicho volumen la masa seca de la
muestra de prueba, obtener su masa por unidad de volumen y finalmente, compararla con la densidad del agua, para obtener su
densidad relativa.
Uso: para determinar el volumen ocupado por el agregado en una mezcla asfáltica, mediante el establecimiento de relaciones
masa/volumen, junto con otros datos para el cálculo de huecos entre partículas de agregado.
Equivalente de Arena de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas, tiene como objetivo determinar el contenido y actividad de
los materiales finos o arcillosos presentes en los materiales pétreos empleados en mezclas asfálticas, es decir, el grado de
contaminación que éstos presentan. La prueba consiste en agitar un cilindro, que contiene una muestra del material pétreo que pasa
la malla No. 4, mezclada con una solución floculante que permite separar la arena de la arcilla.
Uso: para determinar los cambios en la calidad de los agregados durante su producción o almacenamiento.
Desgaste mediante la Prueba de Los Ángeles de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas, cuyo objetivo es determinar la
resistencia a la abrasión de los materiales pétreos empleados en mezclas asfálticas. La prueba consiste en colocar una muestra del
material con características granulométricas especificas dentro de un cilindro giratorio, en donde es sometida al impacto de esferas
metálicas durante un tiempo determinado, midiendo la variación granulométrica de la muestra como la diferencia entre la masa que
pasa la malla No. 12 (1.7 mm de abertura), antes y después de haber sido sometida a este tratamiento.
Uso: como indicador de la calidad relativa o la competencia de los diversos bancos de piedra que tienen composiciones minerales
similares.
Desprendimiento por Fricción en Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas, con esta prueba se determina la pérdida de la
película asfáltica en los materiales pétreos. La prueba consiste en someter a la acción del agua y a varios ciclos de agitado dentro
de un frasco de vidrio, varias muestras de mezcla asfáltica de granulometría definida, evaluando su estado físico una vez sometidas
a este tratamiento.
Uso: como indicador de la susceptibilidad relativa de los agregados pétreos recubiertos con ligantes asfálticos, a los efectos del
agua.
Desgaste por pulimento (Micro Deval), cuyo objetivo es probar la resistencia de los agregados gruesos a la abrasión utilizando el
aparato Micro-Deval. La prueba consiste en someter al agregado pétreo de mayor tamaño a un proceso de desgaste por abrasión
en presencia de agua y una carga abrasiva.
Uso: para evaluar la resistencia del agregado grueso a la abrasión y establecer una relación de dureza/abrasión del mismo cuando
no se dispone de más información del material. Es útil para detectar cambios en las propiedades de los agregados producidos como
parte de un control de calidad.
Desprendimiento por susceptibilidad a agua en ebullición (ASTM D-3625), cuyo objetivo es determinar visualmente la pérdida
de adhesión en mezclas no compactadas, de agregados pétreos recubiertos con ligantes asfálticos, debido a la acción del agua
hirviendo.
Uso: como indicador de la susceptibilidad relativa de los agregados pétreos recubiertos con ligantes asfálticos, a los efectos del
agua.
Partículas alargadas y lajeadas, que tiene por objetivo determinar el contenido de partículas de formas alargadas y lajeadas
presentes en los materiales pétreos empleados en mezclas asfálticas.
La prueba consiste en separar el retenido en la malla No. 4 de una muestra de materiales pétreos, para determinar la forma de cada
partícula, empleando calibradores de espesor y de longitud.
Uso: para determinar las características de las formas relativas de agregados gruesos, así como para controlar el cumplimiento con
las especificaciones que limitan tales partículas.
Finalmente, a las mezclas asfálticas se las evalúa mediante el procedimiento de prueba denominado:
Método Marshall
El método original Marshall, sólo es aplicable a mezclas asfálticas en caliente para pavimentación que contengan agregados con un
tamaño máximo de 25 mm (1”) o menor. El método modificado se desarrolló para tamaños máximos arriba de 38 mm (1 ½”). Está
pensado para diseño en laboratorio y control de calidad en campo de mezclas asfálticas en caliente con graduación densa. Los dos
aspectos principales del método de diseño son, la densidad – análisis de vacíos y la prueba de estabilidad y flujo de los
especímenes compactados.
En este método el análisis de los parámetros mencionados permite conocer o controlar las condiciones más favorables de
impermeabilidad y durabilidad de la mezcla, con lo cual se pueden fijar márgenes para evitar exceso o escasez de aglutinante. El
valor de estabilidad es un índice de la resistencia a la carga, en N (Kgf) de la mezcla asfáltica compactada y el flujo es un indicador
de su flexibilidad y pérdida de resistencia a la deformación, en unidades de 0.25 mm (1/100”) que ocurre en el espécimen entre
estar sin carga y el punto máximo de carga durante la prueba de estabilidad; ambas propiedades ayudan por otra parte a juzgar las
características de forma y superficie del material pétreo que integra la mezcla. El método Marshall se aplica al control de todas o
algunas de las características que el mismo involucra, según se establezca en el proyecto. Para el diseño de mezclas asfálticas se
elaborarán especímenes con diferentes porcentajes de asfalto, a fin de conocer cuáles son los que proporcionan condiciones
favorables y de ellos seleccionar el contenido óptimo de asfalto o el más conveniente, para el material pétreo estudiado con la
granulometría previamente fijada. Para verificar la mezcla asfáltica colocada en la obra, se compararán las características de
granulometría, contenido de asfalto y peso volumétrico de la mezcla compactada, con los obtenidos siguiendo todo el proceso de
diseño; sin embargo, cuando haya discrepancias significativas entre los datos mencionados, se moldearán especímenes con la
mezcla utilizada en la obra, a los que se les determinará su estabilidad, flujo y porcentaje de vacíos, para verificar si cumplen con los
requisitos que al respecto establece el proyecto.
Compactación con Troxler (Compactador giratorio), cuyo objetivo es la elaboración de especímenes de prueba compactados
mediante un compactador giratorio. La prueba consiste en aplicar una presión de compactación estándar, para un número de giros y
temperatura establecidos, determinando la variación en el espesor de los especímenes elaborados a cada giro de compactación
aplicado.
Uso: para evaluar la maleabilidad (trabajabilidad) de las mezclas asfálticas a unas condiciones de presión, No. de giros y
temperatura establecidos.
Índice de tracción indirecta (Método brasileño), tiene por objetivo la preparación y ensayo de especímenes de prueba elaborados
en laboratorio o extraídos de pavimentos asfálticos para determinar su resistencia a la tracción indirecta.
Uso: para evaluación de la calidad relativa de las mezclas asfálticas junto con otras pruebas de laboratorio, y para estimar el
potencial de formación de roderas y grietas. También se puede estimar el potencial de daño ocasionado por humedad al pavimento.
Determinación de contenido de cemento asfáltico por lavado centrífugo, cuyo objetivo es determinar cuantitativamente la
cantidad de asfalto en mezclas asfálticas para pavimentación y de muestras de mezclas asfálticas elaboradas en laboratorio o
producidas en planta.
Uso: para aceptación de especificaciones, evaluación de servicio, control e investigación
Determinación de contenido de cemento asfáltico por calcinación, tiene por objetivo la determinación de la cantidad de ligante
asfáltico contenido en una mezcla asfáltica para pavimentación y de muestras de mezclas elaboradas en laboratorio o producidas
en planta; mediante la eliminación del ligante asfáltico en un horno de ignición
Uso: para aceptación de especificaciones, evaluación de servicio, control e investigación
Densidad Teórica máxima (Prueba Rice), tiene por objetivo la determinación de la densidad teórica máxima y la densidad de
mezclas asfálticas sin compactar a 25 oC.
Uso: para el cálculo del porciento de vacíos de aire en una mezcla asfáltica junto con la densidad aparente (Marshall) de
especímenes compactados. Correlacionar los valores obtenidos de éstos parámetros para obtener valores del grado de
compactación de la mezcla asfáltica.
Densidad Marshall, cuyo objetivo es la determinación del peso específico aparente de especímenes de mezclas bituminosas
compactados, recubiertos de parafina. Este método debe ser usado con muestras que contengan vacíos abiertos o de interconexión
o que absorban más del 2 % de agua en volumen, o ambas condiciones.
Uso: para el cálculo del porciento de vacíos de aire en una mezcla asfáltica junto con la DTMax.
Granulometria de triturado pétreo de la mezcla asfáltica
Notas:
1)
2)
Los muestreos de materiales como tal no constituyen una prueba, sin embargo se mencionan porque forman parte
esencial de los métodos de prueba enlistados.
La granulometría del triturado pétreo de la mezcla asfáltica, no constituye como tal una prueba de calidad para la mezcla,
toda vez que ésta se encuentra referida para el material pétreo virgen que se empleará para elaborar la mezcla asfáltica y
no como parte integral de la misma, sin embargo se determina toda vez que los métodos de prueba correspondientes a la
determinación del contenido de ligante asfáltico en la misma dan la opción de poder realizar dicha determinación
granulométrica con el material pétreo que se obtiene después de la extracción del ligante asfáltico, para satisfacer alguna
necesidad específica de control o como requerimiento del proyecto (o del cliente).