Concentración crítica de Filler

REVESTIMIENTOS BITUMINOSOSPROF. ING. ANA MARA LEANZA

Ing. Walter J. Olego

Junio 2010

CONCENTRACIN CRTICA DE FILLEREN MEZCLAS ASFLTICAS CONVENCIONALES


Spin-off: o derivaje (tambin llamada salpicadura) esun trmino anglosajn que se refiere a unproyecto nacido como extensin de otroproyecto


CONTENIDOS

INTRODUCCIN

EFECTO DE LA INCORPORACIN DE FILLER EN LASPROPIEDADES DE LAS MEZCLAS ASFLTICAS

EFECTO DE LAS PROPIEDADES DEL FILLER EN LASPROPIEDADES DEL SISTEMA FILLER-BETN

CONCENTRACIN CRTICA DE FILLER

INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIN DE FILLER ENLA MEZCLA ASFLTICA

CONCLUSIONES


INTRODUCCIN

Dosificar una mezcla asfltica requiere adoptar uncompromiso entre estabilidad y fluencia, ya quegeneralmente una alta resistencia a las solicitaciones vaen detrimento de una adecuada flexibilidad


EFECTO DEL FILLER EN LAS PROPIEDADES DE LASMEZCLAS ASFLTICAS

La incorporacin de filler a las mezclas asflticas confiere, a stas,propiedades beneficiosas tales como:

Mayor estabilidad; yMayor durabilidad, por aumento del espesor promedio de la pelcula de

asfalto.

Sin embargo el aumento de las propiedades expuestas va en detrimentode la flexibilidad de la mezcla asfltica. Flexibilidad entendida como lacapacidad de una capa asfltica de adaptarse a la capa inferior de apoyo,acompaando sus deformaciones sin sufrir fisuramientos.

Un exceso en la dosificacin de filler puede acarrear la excesivarigidizacin de la mezcla asfltica con aumento de la fisuracin superficial,disminuyendo su vida til.



As como es de conocimiento general que la mezclas asflticas heredan laspropiedades (buenas o malas) del ligante asfltico, podemos hacerextensivo este concepto al mstic asfltico.

De all la necesidad de conocer como varan las propiedades del msticcon las distintas propiedades del filler

A continuacin se presenta ensayos que demuestran la tendencia delsistema filler-betn al adicionar al betn slo un relleno mineral



MATERIALES UTILIZADOS:

Cemento Asfltico penetracin 50/70 de LUBNOR, Fodaleza (Brasil)

Agregado grueso: piedra grantica

Filler:

Polvo de piedra grantica ; y Polvo de piedra caliza



CARACTERSTICAS DEL FILLER:

COMPOSICIN QUMICA:Polvo de piedra grantica: 35% cuarzo, lo que le brinda caractersticas

cidas y caracterizado como superficialmente electronegativoPolvo de piedra caliza: 90% calcita, lo que le brinda caractersticas bsicas

y caracterizado como superficialmente electroposivo



CARACTERSTICAS DEL FILLER:

GRANULOMETRAPolvo de piedra grantica:

Polvo de piedra caliza:



CARACTERSTICAS DEL FILLER:CARACTERSTICAS DEL FILLER:

FORMA Y TEXTURA:



ENSAYOS.PUNTO DE ABANDAMIENTO



ENSAYOS.PENETRACIN



ENSAYOS.ADHESIVIDAD


CONCENTRACIN CRTICA DE FILLEREn Argentina se ha desarrollado el Concepto de Concentracin Crtica deFiller para la limitacin del uso de rellenos minerales en mezclas asflticas

El agregado de filler a un betn asfltico modifica la relacin entreesfuerzos y deformaciones considerando tiempo y temperaturaconstantes. Se ha demostrado que hasta una cierta relacin en volumenentre determinado filler y el betn, el agregado de filler aumenta laresistencia viscosa del betn a temperatura constante y, en consecuencia,su mdulo de deformacin, de acuerdo a la ecuacin siguiente:

Esta relacin no es infinita, contina hasta que el valor de Cv iguala a unvalor Cs denominado Concentracin Crtica a partir del cual el sistemafiller-betn se aparta del fluir viscoso.

siendo


CONCENTRACIN CRTICA DE FILLEREn consecuencia, hasta cierto valor de Cv, propio de cada filler, el agregadode filler aumenta la magnitud de la resistencia opuesta a la deformacinpero no modifica su naturaleza, que sigue siendo esencialmente viscosa

El agregado de filler produce el mismo efecto que una reduccin de la

temperatura, es decir, incrementa la viscosidad o bien su mdulo dedeformacin.Por arriba de ese cierto valor de Cv (propio para cada filler) lasdispersiones filler-betn acusan una desviacin cada vez ms marcada delfluir viscoso. Junto al fluir viscoso se desarrolla cierta rigidez y para valoresde Cv elevados la rigidez predomina sobre el carcter viscoso.

En otros trminos, por arriba de cierta relacin filler-betn la capacidadde deformacin a carga y temperatura constante disminuye rpidamente


DETERMINACIN DE LA CONCENTRACIN CRTICA

La "concentracin crtica" corresponde a una dispersin de las partculasdel filler en el betn en el estado ms suelto posible pero con contactoentre ellas, es decir cuando el esfuerzo aplicado es consumido en ladeformacin viscosa del medio continuo betn y la resistencia friccional

entre las partculas tienden a un mnimo. Dicho arreglo de las partculases el que, aproximadamente, cabe esperar en el sedimento obtenido porsimple reposo de dispersiones de filler en un medio lquido fluido y conparentesco qumico con los betunes, tal como el kerosene

La forma de determinar este estado se encuentra estandarizada pro laNorma VN-E11-67 de la Direccin Nacional de Vialidad y por la NormaIRAM 1542



Para la determinacin de la "concentracin critica" se aade porpequeas porciones un peso conocido de filler secado a 100-105C a 20cm3 de kerosene seco sobre cloruro de calcio contenidos en un tubograduado al 0,1 cm3 de 25 cm3 y dimetro interno de 15 mm 1 mm Sesumerge el tubo en un bao de agua en ebullicin y se agita el contenidocon un alambre fino hasta eliminar totalmente el aire. Se retira del bao ydeja sedimentar en reposo completo 24 horas, luego se lee el volumen delsedimento. El peso de filler empleado debe ser tal que el volumen delsedimento est comprendido entre 8 y 12 cm3. La "concentracin crtica"(Cs) se calcula por la frmula:



El valor Cs es la mxima concentracin que puede aplicarse cuando sedesea utilizar al filler como medio de incrementar la estabilidad de lamezcla sin sacrificar su flexibilidad.

Este criterio no significa que no puedan utilizarse concentraciones

mayores de filler, slo indica que la mayor estabilidad obtenida se

consigue con sacrificio parcial de la flexibilidad.

El concepto de "concentracin crtica' ha sido utilizado en nuestro pas enla elaboracin de pliegos de la DVBA, limitando la cantidad de filler en lasiguiente manera: La relacin Filler-Betn en ningn caso ser superior al80% de la Concentracin Crtica, entendiendo como filler al material que

pasa el tamiz N 200 comprendido el polvo natural de los agregados y el

Filler Comercial


INFLUENCIA DEL FILLER EN LAS MEZCLAS ASFLTICAS

Para analizar la influencia en la mezcla asfltica de la concentracin defiller y aplicar el criterio de la "concentracin crtica'', es necesarioconcebir la estructura de la mezcla de la siguiente manera.a) En el estado compactado existe una estructura granular esqueltica

formada por los agregados mayores (gruesos y finos) cuyos vacos entrepartculas estn ocupados parcialmente por el sistema filler-betn, elresto son los vacos de la mezcla ocupados por aire. Se comprende queel filler existente en los vacos de la estructura granular acta comorecebo y la cantidad del mismo no debe perturbar la formacin delesqueleto granular, en el caso contrario el exceso de filler abre al mismo.

b) En el estado suelto las partculas mayores estn recubiertas de pelculasdel sistema filler-betn cuyo espesor mximo no puede ser menor que eldimetro de las partculas del filler.


INFLUENCIA DEL FILLER EN LAS MEZCLAS ASFLTICAS


CONCLUSIONES

La concentracin crtica de filler en el sistema filler-betn es un conceptodesarrollado en nuestro pas en la dcada del sesenta por el Dr. CelestinoRuiz; sin embargo an hoy existe cierto desconocimiento respecto delconcepto y su aplicacin.

Su utilizacin parece acotada al mbito vial nacional sin nuevasinvestigaciones respecto a su extensin a los nuevos tipos de mezclasabiertas.


CONCLUSIONES

En base a estos considerandos se recomienda:

Acotar la concentracin volumtrica de filler en el sistema filler-betn mediante Especificacin Tcnica Particular, en obras en las que seprevea la utilizacin de mezclas asflticas de preparacin y aplicacin encaliente, adems de solicitar que la frmula de obra presente sudeterminacin.

En obras donde se modifique el tipo o las cantidades del rellenomineral, estudiar la concentracin crtica y su efecto.

Promover la investigacin del efecto de la concentracin volumtricade filler en mezclas de tipo no convencional , de aplicacin en caliente yen fro.

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