VISCOSIDAD Y EL ASFALTO

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VISCOSIDAD 
 VISCOSIDAD: 
 
 Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como 
la viscosidad, la cual se puede definir como la resistencia a fluir 
ofrecida por un liquido, resultante de los efectos combinados 
de la cohesión y la adherencia. 
 La viscosidad se produce por el efecto de corte o 
deslizamiento resultante del movimiento de una capa de fluido 
con respecto a otro y es completamente distinta de la atracción 
molecular. 
 Se puede considerar como causada por la fricción interna de 
las moléculas y se presenta tanto en gases ideales como en 
líquidos y gases reales. 
 
 
Viscosidad, propiedad de un fluido que tiende a oponerse a 
su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta 
viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos 
de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que 
una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las 
capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se 
mide con un recipiente (viscosímetro) que tiene un orificio de 
tamaño conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido 
sale por el orificio es una medida de su viscosidad. 
VISCOSIDAD EN LOS LIQUIDOS: 
 Los líquidos presentan mayor tendencia al flujo que los 
gases y, en consecuencia, tienen coeficientes de viscosidad mas 
altos. Los coeficientes de viscosidad de los gases aumentan con la 
temperatura, en tanto que los de la mayoría de líquidos, 
disminuyen. 
 
 Asimismo se ha visto que los coeficientes de viscosidad de 
gases a presiones moderadas son esencialmente independientes 
de la presión, pero en el caso de los líquidos el aumento en la 
presión produce un incremento de viscosidad. 
 
 Estas diferencias en el comportamiento de gases y líquidos 
provienen de que en los líquidos el factor dominante para 
determinar la viscosidad en la interacción molecular y no la 
transferencia de impulso 
La mayoría de los métodos empleados para la medición de la 
viscosidad de los líquidos se basa en las ecuaciones de 
Poiseuille o de Stokes. La ecuación de Poiseuille para el 
coeficiente de viscosidad de líquidos es: 
 
η=π*P*r^4*t/8*L*v 
 
•V es el volumen del liquido que fluye en el tiempo 
•r radioo del tubo. 
•L longitud que fluye. 
•P presion en dinas por centimetros cuadrados. 
•T tiempo que tarda en fluir 
 
 
 
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA: 
 El efecto de la temperatura sobre la viscosidad de un 
liquido es notablemente diferente del efecto sobre un gas 
mientras en este ultimo caso el coeficiente aumenta con la 
temperatura, las viscosidades de los líquidos disminuyen 
invariablemente de manera marcada al elevarse la 
temperatura. 
 
 La viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de 
densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura. En un 
fluido menos denso hay menos moléculas por unidad de 
volumen que puedan transferir impulso desde la capa en 
movimiento hasta la capa estacionaria. 
 
 En algunos líquidos, el aumento de la velocidad 
molecular compensa la reducción de la densidad. 
 
VISCOSIDAD EN LOS ASFALTOS: 
 Los ensayos de viscosidad , resultan ser una valiosa herramienta 
para estudiar las propiedades reológicas (deformación y fluencia) de los 
asfaltos, de fundamental importancia para el empleo de los cementos 
asfálticos en las carreteras, tanto desde el punto de vista de su correcta 
manipulación y puesta en obra como para valorar el comportamiento en 
servicio. 
 
 Como es sabido el comportamiento reológico del asfalto, 
depende de la temperatura, las cargas y el tiempo de aplicación de 
éstas. Así los asfaltos se comportan a baja temperatura y/o cortos 
tiempos de aplicación de carga, -cargas rápidas,- como sólidos elásticos. 
Su rigidez depende de las condiciones de carga y temperatura. 
 
 A altas temperaturas, por encima de los 60º C y/o largos 
tiempos de aplicación de cargas, -cargas lentas,- se comportan como 
líquidos viscosos, cuya viscosidad varía con las condiciones específicas 
de carga y temperatura. 
 
 En condiciones de temperaturas intermedias el comportamiento 
del asfalto es viscoelástico, se caracteriza ante cargas por una respuesta 
combinada, con una componente viscosa y una componente elástica. 
 
IMPORTANCIA: 
 Las determinaciones de la viscosidad en los cementos asfálticos, 
ofrece una serie de beneficios en relación con el conocimiento de las 
propiedades fundamentales, que tienen que estar presentes en los 
asfaltos destinados a la construcción de carreteras. : 
 
 
•Baja susceptibilidad térmica; los asfaltos tienen un carácter 
termoplástico, su consistencia disminuye con la temperatura: ser lo 
suficientemente fluido para poder mojar y envolver los áridos, pero al 
enfriarse deberá adquirir su consistencia original para dar cohesión a la 
mezcla. 
•Adecuada adhesividad a los áridos para poder cumplir con su poder 
aglomerante. 
•Buen comportamiento mecánico y reológico para resistir las tensiones 
impuestas por el tránsito y poder mantener la estructura de la mezcla a 
las temperaturas de servicio. Será lo suficientemente consistente y 
viscoso para que con altas temperaturas y bajo la acción del tránsito 
sea poco deformable y suficientemente flexible a bajas temperaturas 
para que el pavimento no se vuelva frágil. 
 
 Conocer la viscosidad de los asfaltos permite adecuar 
las condiciones de su empleo en relación a las 
necesidades de su manipuleo, aplicación en obra y 
comportamiento en el camino. 
 En relación con la susceptibilidad térmica y la 
adhesividad, a altas temperaturas los valores 
suficientemente bajos de viscosidad permiten la óptima 
envuelta de los áridos y la posterior extensión y 
compactación de las mezclas asfálticas, mientras que a 
medida que baje la temperatura se enfría la mezcla, el 
asfalto aumentará su viscosidad, poniendo de manifiesto 
su función aglomerante que da cohesión a la mezcla. 
 
Equipo para medición de viscosidad 
 
 Para la determinación de la viscosidad en los asfaltos pueden 
utilizarse distintos tipos de viscosímetros según la temperatura a la que 
se realice la medición y en función de los amplios intervalos de 
viscosidad que pueden presentar los asfaltos. En general se usan 
viscosímetros capilares, rotacionales de cono y plato, de cilindros 
coaxiales o los viscosímetros de placas paralelas. 
 En los viscosímetros capilares la viscosidad se obtiene del producto 
entre, la constante de la pipeta y el tiempo en el cual el asfalto 
atraviesa dos aforos. El valor final surge del promedio de los valores 
obtenidos en cinco aforos. La determinación se realiza a 60º C y con un 
vacío de 30 cm de Hg. 
 En los viscosímetros rotacionales el parámetro de viscosidad se 
obtiene a partir de la resistencia al giro que el asfalto le ofrece a un 
rotor (spindle), en condiciones prefijadas de temperatura y velocidad de 
giro del spindle 
 
 
ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS SBS 
 
 Los asfaltos modificados son la consecuencia de la 
interacción físico-químico de los polímeros con un cemento 
asfáltico, con la finalidad de mejorar su reología. 
 
 El efecto principal de añadir polímeros al cemento asfáltico, 
es el cambio obtenido en la relación viscosidad-temperatura, 
sobre todo el rango de temperaturas de servicio de las 
mezclas asfálticas, permitiendo mejorar de esta manera y 
simultáneamente, el comportamiento tanto a altas como a 
bajas temperaturas del ligante. La situación ideal es aquella 
de aquel asfalto que mantiene su consistencia en un amplio 
intervalo de temperatura. 
 La figura 2, ilustra este efecto para un tipo de asfalto 
modificado 
 
 
 
 
 VENTAJAS DE MODIFICAR EL CEMENTO ASFALTICO CON 
POLIMEROS 
 1.- Disminuye la susceptibilidad térmica. 
- Se obtienen mezclas más rígidas a altas temperaturas de 
servicio reduciendo el ahuellamiento. 
- Se obtienen mezclas más dúctiles a bajas temperaturas de 
servicio reduciendo el fisuramiento. 
2.- Disminuye la exudación del asfalto: por la mayorviscosidad 
de la mezcla, su menor tendencia a fluir y su mayor elasticidad. 
3.- Mayor elasticidad: debido a los polímeros de cadenas 
largas. 
4.- Mayor adherencia: debido a los polímeros de cadenas 
cortas. 
5.- Mayor cohesión: el polímero refuerza la cohesión de la 
mezcla. 
6.- Mejora la trabajabilidad y la compactación: por la acción 
lubricante del polímero. 
 
 7.- Mejor impermeabilización: en los sellados bituminosos, 
pues absorbe mejor los esfuerzos tangenciales, evitando la 
propagación de las fisuras. 
8.- Mayor resistencia al envejecimiento: mantiene las 
propiedades del ligante, pues los sitios más activos del asfalto 
son ocupados por el polímero. 
9.- Mayor durabilidad: los ensayos de envejecimiento 
acelerado en laboratorio, demuestran su excelente resistencia 
al cambio de sus propiedades características. 
10.- Mejora la vida útil de las mezclas: menos trabajos de 
conservación. 
11.- Permiten mayor espesor de la película de asfalto sobre el 
agregado. 
12.- Mayor resistencia ante los derrames de combustibles. 
13.- Aumenta el módulo de la mezcla: Permite la reducción 
de hasta el 20% de los espesores por su mayor módulo. 
14.- Mayor resistencia a la flexión en la cara inferior de las 
capas de mezclas asfálticas. 
3.1 Ensayo de viscosidad 
Las especificaciones de los cementos asfálticos clasificados 
según su viscosidad se basan por lo común en los rangos de viscosidad 
a 60ºC (140ºF). 
También se especifica generalmente una viscosidad mínima a 
135ºC (275ºF). El propósito es dar valores límites de consistencia a 
estas dos temperaturas. Se eligió la temperatura de 60ºC (140ºF) 
porque se aproxima a la máxima temperatura superficial de las 
calzadas en servicio pavimentadas con mezclas asfálticas en los 
Estados Unidos y en cualquier otra parte del mundo, y la de 135ºC 
(275ºF), porque se aproxima a la de mezclado y distribución de 
mezclas asfálticas en caliente para pavimentación. 
Para el ensayo de viscosidad a 60ºC (140ºF) se emplea un 
viscosímetro de tubo capilar. Los dos tipos más comunes en uso son: 
el viscosímetro de vacío del Asphalt Institute (Fig. 3) y el 
viscosímetro de vacío de Cannon-Manning (Fig.4). Se calibran con 
aceites normalizados. Para cada viscosímetro se obtiene un "factor 
de calibración", cuyo uso se describe luego. Generalmente, los 
viscosímetros vienen calibrados por el fabricante quien suministra 
estos factores. 
Fig. 3. Viscosímetro de vacío del Asphalt 
Institute 
 
Fig. 48 Viscosímetro de vacío de Cannon-Manning
 
 
Fig. 5 Viscosímetro en el 
“baño” 
 
El viscosímetro se monta en un baño de agua a 
temperatura constante, controlado termostáticamente (Fig. 5). 
Se coloca el asfalto precalentado en el tubo grande hasta que 
alcanza el nivel de la línea de llenado. 
 
El viscosímetro lleno se mantiene en el baño por un cierto 
tiempo hasta que el sistema alcance la temperatura de 
equilibrio de 60ºC (140ºF). 
Se aplica un vacío parcial en el tubo pequeño para inducir el 
flujo, porque el cemento asfáltico a esta temperatura es muy 
viscoso para fluir fácilmente a través de los tubos capilares del 
viscosímetro. En la figura 5 se muestra un dispositivo para el 
control del vacío. También se conecta al sistema una bomba de 
vacío. 
Luego que el baño, viscosímetro y el asfalto se han 
estabilizado en 60ºC (140ºF), se aplica vacío y se mide con un 
cronómetro el tiempo, en segundos, que tarda el cemento 
asfáltico en fluir entre dos de las marcas. Multiplicando este 
tiempo por el factor de calibración del viscosímetro se obtiene 
el valor de la viscosidad en poises, la unidad patrón para medir 
viscosidad absoluta. 
Es necesario destacar que las medidas de viscosidad para 
135ºC (275ºF) se expresan en centistokes y para 60ºC (140°F), 
en poises. En el ensayo de viscosidad cinemática, la gravedad 
induce el flujo (resultados en centistokes) y la cantidad de flujo a 
través del tubo capilar depende de la densidad del material. En el 
ensayo de viscosidad absoluta, los resultados se dan en poises, y 
el flujo a través del tubo capilar se induce por medio de un vacío 
parcial, siendo los efectos gravitacionales despreciables. Estas 
unidades poises y stokes o centipoises y centistokes - pueden ser 
convertidas unas en otras aplicando, simplemente, un factor 
debido a la densidad