ASOCIACIÓN TÉCNICA DE EMULSIONES BITUMINOSAS

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Miércoles, 11 Mayo 2022 07:27

Mecanismo de rompimiento de una emulsión asfáltica (bituminosa)

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En una emulsión asfáltica, el asfalto se encuentra disperso en agua en forma de pequeñas partículas rodeadas de emulsificante y esta presenta una viscosidad muy baja respecto a el asfalto sin emulsionar, esto nos permite manejar este asfalto disperso en agua a temperaturas entre 10° y 70°C para utilizarlo en muchas aplicaciones en la construcción de pavimientos flexibles, tales como los riegos de sello con gravilla, microaglomerados, mezclas densas, mezclas abiertas y otras más proporcionándonos la gran ventaja de un ahorro de energía respecto a hacer esta mezcla con el asfalto sin emulsionar, ya que para lograr una película uniforme del mismo sobre el agregado es necesario calentar a altas temperaturas tanto el agregado como el asfalto para disminuir la viscosidad del mismo, esta mezcla después es compactada y al enfriarse en pocos minutos logra un alto módulo, en cambio cuando hacemos esta mezcla con emulsión se requiere de un proceso que involucra una reacción química con el agregado y un periodo de tiempo para la evaporación del agua para que la mezcla logre su máxima resistencia, este proceso es lo que se le conoce como mecanismo de rompimiento de emulsión asfáltica, este mecanismo consta de cuatro etapas tal como lo muestra la figura 1.

 

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Figura 1. Mecanismo de rompimiento de una emulsión asfáltica catiónica al estar en contacto con el agregado.


En la etapa uno, la emulsión tiene contacto con el agregado previamente humectado y lo primero que ocurre es que el ion Hidrógeno con carga positiva y el ion Cloro con carga negativa provenientes del ácido Clorhídrico utilizando en la fabricación de la emulsión, son atraídos por lo carga eléctrica del agregado que puede ser positiva y negativa si es un material netamente Calizo o negativa si es un material netamente Silicoso (la mayoría de los materiales son mezclas de Calizos y Silicosos), esta atracción origina una disminución de la carga del agregado para atraer a las demás sustancias, entre más concentración de iones Hidrógeno tengamos, más se inhibe la carga del agregado y los glóbulos de asfalto son atraídos con menor fuerza, es por eso que al disminuir el pH de la emulsión aumentamos la concentración de iones Hidrógeno y la emulsión se hace más lenta, es decir, nos permite más tiempo de mezclado, también esto nos permite entender como en la aplicación del microaglomerado la adición del Sulfato de Aluminio u otras sales en el agua de humectación del agregado aumenta el tiempo de mezclado de la emulsión con el mismo, ya que el ion Sulfato con carga negativa y el ion Aluminio con carga positiva son atraídos por la carga del agregado.


En la etapa dos, el emulsificante libre (es el que no se encuentra alrededor de glóbulos de asfalto y el que cubre toda la superficie de los glóbulos de asfalto es aproximadamente el 0.2% respecto al total de la emulsión) con carga positiva es atraído por la carga eléctrica negativa del agregado, de esta forma podemos entender de que a mayor cantidad de emulsificante mayor tiempo de mezclado de la emulsión con el agregado.


En la etapa tres, los glóbulos de asfalto cargados positivamente son atraídos por la carga eléctrica negativa del agregado.


En la etapa cuatro el emulsificante catiónico tipo amina grasa reacciona con el agregado formando Silicato de Amina en el caso de un agregado Silicoso y Carbonato de Amina en caso de un agregado Calizo dando la propiedad de adhesividad definida como la capacidad del asfalto de quedar fijo en el agregado y adhesión definida como la formación de un puente químico existente entre el asfalto y el agregado. Esta reacción química es el inicio del rompimiento de la emulsión y la consistencia final de la mezcla es lograda con la evaporación total del agua.


Este mecanismo de rompimiento anteriormente explicado es el que ocurre en cualquier aplicación de las emulsiones asfálticas.


Si te interesa profundizar más sobre este tema en esta misma página de ATEB en la pestaña de Publicaciones y en la sección de artículos técnicos estará disponible más información.

 

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Álvaro Gutiérrez Muñiz

Ingeniero Químico investigador de asfaltos del grupo KAO

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