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 Página 1 de 6 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. Página 2 de 6 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 Página 3 de 6 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. Página 4 de 6 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. Página 5 de 6 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 Página 6 de 6