Calidad de las emulsiones asfálticas

CALIDAD DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS
Ing. Tomás Antonio Ibarra García
Jefe Unidad General de Servicio Técnicos
Centro S.C.T., Veracruz
El presente trabajo, tiene como finalidad de determinar la calidad de las emulsiones asfálticas
utilizadas en la construcción así como en los trabajos de conservación de diversas obras
viales, pertenecientes al Centro S.C.T. Veracruz, empleadas durante los años de 1997, 1998
y parte de 1999.
Evaluación estadística
Durante los años antes señalados, se suministraron las siguientes emulsiones asfálticas de
tipo catiónico: Rompimiento lento 3K (ECRL-3K), Superestable (ECSE), Rompimiento medio
2K (ECRM-2K) y Rompimiento rápido 2K (ECRR-2K); a las cuales se les hizo un muestreo
representativo y se les practicaron en el laboratorio las pruebas de calidad correspondientes,
obteniéndose los resultados que mas adelante se indican.
Es importante mencionar que para la fabricación de las emulsiones, se empleó como insumo,
únicamente el producto asfáltico AC-20, procedente principalmente de las refinerías de Cd.
Madero y Salina Cruz, y esporádicamente de Salamanca, Guanajuato.
De la observación de los resultados de ensayes de laboratorio, se notó que son dos los
principales problemas en donde las emulsiones no cumplen con las normas S.C.T.; siendo
estás la Viscosidad Saybolt-Furol y Penetración del residuo asfáltico. Las otras deficiencias
son menos comunes y se presentan esporádicamente por causas diversas, entre estás está
la maquila, depósito contaminados y/o tiempos prolongados de almacenamiento; mismas
causas que son más fáciles de eliminar.
La prueba de viscosidad Saybolt-Furol, que permite conocer las características de fluidez
midiendo el tiempo que tarda en pasar 60 cm3 de producto asfáltico, a través de un oficio
Furol a 25 y 50 ºC, según sea el tipo de emulsión.
La prueba de penetración que determina la resistencia a la deformación del cemento asfáltico
o del residuo asfáltico de las emulsiones, se realiza mediante la penetración de una aguja
que penetra durante 5 seg. a una muestra con temperatura de 25º C.
De acuerdo a los comentarios anteriores, a continuación se realiza una descripción de los
resultados obtenidos para cada tipo de emulsión.
a) Emulsiones Catiónicas de Rompimiento Lento ( ECRL-3K)
De éstas se ensayaron 12 muestras, su principal problema es en la prueba de penetración,
de las cuales el 83.3% cumplió con la prueba antes señalada y de las que no cumplieron su
valor obtenido fue mayor que el máximo de rango S.C.T, 40-90; ello es indicativo de que el
residuo asfáltico es blando y muy susceptible a la penetración, probablemente estas
deficiencias se deban al emulsificante, considerando el número de muestras que no
cumplieron.
b) Emulsiones Catiónicas Superestables (ECSE)
En las emulsiones superestables, sus características físicas son similares a los de la ECRL3K, diferenciándose sólo una de otra por su tiempo de rompimiento, siendo el mayor tiempo
el de la superestable que el de la ECRL-3K, por lo que para evaluarlos se tipifican y
comparan con las normas S.C.T. para las ECRL-3K, por carecer de normas específicas para
las superestables.
En le lapso anteriormente señalado, en este tipo de emulsiones se ensayaron 33 muestras
habiéndose obtenido también en su gran mayoría resultados satisfactorios, prácticamente
con pocas diferencias.
c) Emulsiones Catiónicas de Rompimiento Medio (ECRM-2K)
De las emulsiones ensayadas, las de rompimiento medio fueron las que mas deficiencias
presentaron; pues de 92 muestras analizadas, en la prueba de penetración sólo cumplieron
con normas el 59.8%, quedando la mayoría las que no cumplieron por debajo del valor
mínimo del rango especificando 100-250, lo cual es indicativo de que el residuo asfáltico de
acuerdo con normas, corresponde a un cemento duro y como consecuencia este producto
presenta una gran resistencia a la penetración.
De las mismas 92 muestras analizadas, en la prueba de viscosidad Saybolt-Furol, solamente
cumplieron con el 22.2%, estando la mayoría de las que no cumplieron por debajo del valor
mínimo del rango que marcan las normas S.C.T. 50-500, ello es indicativo de que la emulsión
presenta una baja adhesividad y como consecuencia una alta fluidez, requiriéndose un
tiempo mucho menor que 50 seg. para pasar 60m3 por el orificio Furol.
d) Emulsiones Catiónicas de Rompimiento Rápido (ECRR-2K)
Se ensayaron 25 muestras con características de emulsión catiónica de rompimiento rápido
obteniéndose que en la prueba de penetración sólo cumplen el 36.0 % de ellas,
observándose que la mayoría de las que no cumplen se encuentran por debajo del valor
mínimo del rango especificado 100-250; indicativo de que el residuo asfáltico es duro y con
una gran resistencia a la deformación, haciendo que la penetración de la aguja sea baja y no
cumpla con la norma antes indicada.
En las pruebas de la viscosidad se obtuvo el 88.0 % de las muestras analizadas, cumplen
con las normas S.C.T. y de las que no cumplen su valor en su mayoría se encuentran
cercano al valor menor del rango especificado 20-100; indicativo ello de que la emulsión
también presenta una baja adhesividad y alta fluidez.
Conclusiones
De acuerdo a lo comentado e párrafos anteriores, se concluye que en lo general las
emulsiones catiónicas de rompimiento lento no cumplen en viscosidad en un porcentaje bajo,
así mismo en penetración en este caso con los valores mayores al máximo valor del rango
especificado por S.C.T., aparentemente las causas más imputables a esta deficiencias es al
emulsificante y en el menor grado al cemento asfáltico empleado; por lo que respecta a las
emulsiones superestables puede decirse que cumplieron satisfactoriamente presentando
sólo escasas deficiencias en penetración y viscosidad; en cambio las de rompimiento medio,
son las que mayores problemas presentaron, tanto en viscosidad como en penetración:
finalmente las de rompimiento rápido su deficiencia principal es en la penetración y en menor
grado en viscosidad.
Por los resultados obtenidos, puede decirse que la dureza del cemento asfáltico, del AC-20,
no repercute significativamente en la calidad de la emulsión catiónica de rompimiento lento ni
en la superestable siempre y cuando el cemento asfáltico cumpla con la calidad S.C.T.; caso
contrario en la de rompimiento medio y en la de rompimiento rápido que si repercute de
manera significativa.
Consecuencias
El utilizar emulsiones asfálticas fuera de normas para la fabricación por ejemplo de mezclas
asfálticas, independientemente de que en principio no debe ser, se ha observado en campo
que el no cumplir con las pruebas antes citadas, ellos se reflejan en la elaboración de
mezclas heterogéneas, con problemas de cubrimiento y afinidad principalmente en el
agregado grueso, concentrándose el asfalto en el agregado fino o en la formación de
pequeños grumos de asfalto y ya tenida la mezcla se presentan desprendimientos
(calavereo) prematuros; otro caso es en los riegos de liga, principalmente para el contenido
de sello, en este la partícula de asfalto no presenta la consistencia suficiente para mantener y
fijar al agregado pétreo a la superficie tratada, provocando fuertes desprendimientos de
agregado y algunas veces hasta la película del asfalto al calentarse con los rayos solares.
Recomendaciones
A efecto de lograr a través de una mejor calidad de las emulsiones que se utilizan, una mayor
vida útil de las obras que se construyen, se recomienda que para su fabricación se utilice el
AC-5 en vez del AC-20, ya que por ser este cemento asfáltico menos duro (140 contra 60
min. del AC-20, en la prueba de penetración), el porcentaje de emulsiones que cumplían con
esta norma se incrementaría notablemente, aunque se podría considerar el uso del cemento
AC-20 como una opción sólo para la fabricación de las emulsiones de rompimiento lento y
superestable, siempre y cuando el AC-20 cumpla con calidad S.C.T.
Por el lado de la viscosidad, por ser el AC-5 más fluido por presentar menos resistencia a la
deformación, o sea que es menos viscoso, esta característica facilita la fabricación de
mezclas asfálticas (más trabajables), haciéndolas más homogéneas y como consecuencia
con mejor comportamiento y una mayor vida útil de las obras.
Actualmente los costos de los productos asfálticos son los siguientes:
•
•
AC-5............................$975.39 M3
AC-20..........................$945.48 M3
Podemos observar que la diferencia de $29.91 es mínima, por lo tanto concluimos que para
lograr tener emulsiones asfálticas de mejor calidad y que cumplan lo más satisfactoriamente
con las especificaciones S.C.T., es conveniente que estás se fabriquen utilizando como
insumo el AC-5.
Adicionalmente a la calidad de las emulsiones, se recomienda para el empleo de ellas, se
realice un estudio previo, a fin de definir que tipo de emulsión es el de mejor comportamiento
para un determinado uso, tomando en cuenta los tipos de materiales pétreos a emplear o
sobre los cuales se va aplicar, ya que se ha observado que para un mismo tipo de emulsión
pero con productos procedentes de diferentes empresas, uno funciona adecuadamente y el
otro no, debido a los distintos tipos de emulsificantes empleados en su fabricación.
RESULTADOS DE LOS DIVERSOS TIPOS DE EMULSIONES ANALIZADAS
EN LOS AÑOS 1997, 1998 Y PARTE DE 1999
ECRL Viscosidad Saybolt - Furol
ECRL Penetración
NO
CUMPLE
17%
NO CUMPLE
8%
CUMPLE
83%
CUMPLE
92%
ECSE
Viscosidad Saybolt - Furol
ECSE
Penetración
NO CUMPLE
NO CUMPLE
6%
3%
CUMPLE
94%
CUMPLE
97%
ECRM
Viscosidad Saybolt - Furol
CUMPLE
22%
ECRM
Penetración
NO CUMPLE
40%
CUMPLE
60%
NO
CUMPLE
78%
ECRR
Viscosidad Saybolt - Furol
NO CUMPLE
12%
ECRR
Penetración
CUMPLE
36%
NO CUMPLE
64%
CUMPLE
88%