Propuesta de AC_edit_jpa

COMPARACIÓN Y CORRELACIÓN DE LOS
MÉTODOS UTILIZADOS PARA LA ESTIMACIÓN
DEL CONTENIDO DE ASFALTO EN LAS
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
Propuesta preliminar de investigación
Investigadores
Ing. Ellen Rodríguez Castro
Quím. Jorge Salazar Delgado
Ing. Andrea Ulloa Calderón
Ing. Octavio Loayza León
Febrero 2012
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COMPARACIÓN Y CORRELACIÓN DE LOS MÉTODOS UTILIZADOS PARA LA
ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE ASFALTO EN LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS
EN CALIENTE
1. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
Para el control de calidad y/o la verificación de calidad de la mezcla asfáltica se
cuantifica la cantidad de asfalto que contiene una muestra de mezcla para
compararlo con lo establecido en el diseño de mezcla que se elabora para los
distintos proyectos de mantenimiento, conservación y construcción de
carreteras.
Los métodos de extracción se pueden agrupar en dos técnicas generales,
extracción del asfalto usando solventes o extracción del asfalto quemando la
muestra de mezcla.
Los laboratorios que intervienen en los procesos de calidad tienen la opción de
usar el método de extracción de asfalto que se ajuste a sus capacidades.
Por algunas diferencias entre los resultados obtenidos con las técnicas
mencionadas, en la práctica, no se compara el resultado obtenido con el
método de extracción a través de solventes con el contenido de asfalto
obtenido con el método de ignición.
Es importante determinar si realmente existe una diferencia significativa entre
los métodos que impida comparar los resultados.
2. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
La cuantificación del contenido de asfalto es técnica de control y verificación de
calidad de las mezclas asfálticas en caliente que se utilizan en el país para las
labores de mantenimiento, conservación y construcción de carreteras.
Para la cuantificación mencionada existen dos métodos de ensayo directos.
Uno conocido como método de extracción de asfalto a través de solventes y el
segundo como método de ignición de la mezcla asfáltica.
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El método de extracción de asfalto a través de solventes cuantifica la cantidad
de ligante asfáltico que contiene una muestra de mezcla en caliente, utilizando
tricloroetileno o cloruro de metileno en un sistema de reflujo diseñado para la
extracción.
Para estimar el contenido de asfalto se debe conocer la masa de agregado
seco, el contenido de agua de la mezcla y la materia mineral residual después
de la extracción. Al igual que el método de ignición, el contenido de asfalto se
reporta como un porcentaje de mezcla libre de humedad.
Este método permite recuperar el asfalto que ha sido disuelto con los
solventes, para analizarlo.
Se considera que este método ofrece resultados más exactos, sin embargo es
un procedimiento largo, que además implica el uso de solventes nocivos para
la salud y el medio ambiente.
El método de ignición consume menos tiempo, pero no permite la recuperación
del asfalto. En este caso, la cuantificación de asfalto se realiza quemando la
muestra de mezcla asfáltica en un horno a una temperatura de 540 °C. Este
procedimiento no requiere de solventes, pero de la misma forma que en el
método anterior, la estimación del contenido de asfalto se requiere conocer la
masa de agregado seco, el contenido de agua de la mezcla y el contenido de
materia mineral.
Para quemar la muestra de mezcla se pueden utilizar diferentes tecnologías de
transferencia de calor. La más conocida es la convección utilizando
resistencias como fuente de calor.
En la transferencia de calor por convección el calor se transfiere directamente a
la interface entre la fuente de calor y la muestra, y desde la interface el calor
fluye hacia el objeto de ensayo. Este mecanismo de transferencia requiere que
se aplique de un factor de corrección por temperatura.
En el caso de los hornos infrarrojos, el calor se transfiere por radiación desde la
porción infrarroja del espectro electromagnético, directamente a la muestra de
ensayo sin necesidad de un medio de propagación, excitando las moléculas de
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la mezcla asfáltica sin calentar el aire que rodea la muestra. Al aplicar este
mecanismo de transferencia de calor, no se requiere de factor de corrección
por temperatura.
La ventaja del horno infrarrojo con respecto al horno de resistencia es que el
tiempo de ignición se reduce.
3. OBJETIVO GENERAL
Comparar los resultados de contenido de asfalto obtenido al aplicar el método
de extracción con solventes, el método de ignición utilizando un horno de
resistencias y el método de ignición utilizando un horno infrarrojo.
4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Determinar si el método de ignición con el horno de resistencias es
equivalente al método de ignición utilizando un horno infrarrojo.
2. Comprobar o descartar la equivalencia directa entre los métodos de ignición
y el método de extracción con solventes.
3. Indagar si existe algún tipo de correlación entre los métodos de ignición y el
método de extracción con solventes.
5. ETAPAS Y ACTIVIDADES DEL PROYECTO
Para comparar los métodos, el primer paso es elaborar en el laboratorio una
mezcla asfáltica con contenido de asfalto y granulometría conocida.
Para la realización de los ensayos se requiere elaborar 43 kg de mezcla
asfáltica. El propósito es garantizar que la mezcla asfáltica tenga las mismas
condiciones de elaboración, por lo que debe de fabricarse un mismo día.
Para demostrar la precisión de cada método se realizarán por lo menos 5
réplicas, idealmente 7.
Adicionalmente se estimarán los factores de corrección por contenido de agua
de la mezcla y por contenido mineral.
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Adicionalmente se requieren 3 kg de agregado de cada apilamiento y el asfalto
suficiente para elaborar la muestra de acuerdo con el diseño para la estimación
del factor de corrección por contenido mineral.
Cuando se tengan los especímenes listo, se iniciarán los ensayos.
6. ESQUEMA EXPERIMENTAL
Diseño de mezcla
Elaboración de
mezcla
Método de ignición
(NTO)
Método de ignición
Comparación de
resultados de acuerdo
con los hornos
Método de
extracción con
solventes
Comparación de
resultados entre métodos
7. PRODUCTOS DE LA INVESTIGACIÓN
Con los resultados de la investigación se podrá valorar el contenido de asfalto
de la mezcla asfáltica sin discriminar por el método de que utilice. Esto facilitará
las actividades de control y verificación de calidad.
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8. CRONOGRAMA PROPUESTO
Elaboración de la propuesta
Septiembre
Agosto
Julio
Junio
Mayo
Marzo
Etapas
Abril
Año 2013
X
Diseño de mezcla
X
Elaboración de la mezcla
X
Método de extracción con solventes
X
Método de ignición
X
X
Método de ignición con NTO
X
X
Análisis de resultados
X
X
X
Redacción de informe final
X
X
9. BIBLIOGRAFÍA
1. Castro, Pedro. “Evaluación estadística de métodos para determinar el
contenido
de
asfalto
y
la
granulometría
de
mezclas
asfálticas”.
LanammeUCR. Volumen 5 N°3, Noviembre 2003 ISSN: 1409-4045.
2. Welty,J. et al. Fundamentos de transferencia de momento, calor y masa.
Primera edición. LIMUSA México (1994) Pp277-278.
3. ASTM 2172. Standard Test Methods for Quantitative Extraction of Bitumen
From Bituminous Paving Mixtures.
4. ASTM 6307. Standard Test Method for Asphalt Content of Hot-Mix Asphalt
by Ignition Method
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