Las Emulsiones asfálticas se empezaron a usar desde el año 1,920. Primero fueron las de tipo aniónico, que permitían un resultado satisfactorio con áridos calizos, y desde hace mas de medio siglo, las de tipo catiónico, que amplían el campo de aplicación a todo tipo de áridos. Actualmente las emulsiones se diseñan, es decir, se produce una emulsión adecuada para un árido determinado, unas condiciones climatológicas y un sistema de puesta en obra. Esto ha hecho posible, que en la actualidad el Ingeniero disponga de un ligante perfeccionado a tal punto, que no requerirá de mejoradores de adherencia y tendrá una emulsión de características siempre diferentes y específicamente diseñadas para su obra

En América es notable el incremento de interés y consumo a partir de la crisis de 1974. En los EE.UU. se ha creado la asociación AEMA (Asphalt Emulsion Manufacturers Association) que realiza una importante labor de coordinación y divulgación. En Latinoamérica hay que destacar el desarrollo de México, Brasil, Colombia, y Argentina, entre otros países, con unas industrias dinámicas en el desarrollo de las emulsiones

Existen diversas aplicaciones de las emulsiones, que esquemáticamente son las siguientes:

  • Tratamientos superficiales con riego.
  • Riegos de penetración.
  • Mezclas asfálticas abiertas.
  • Estabilización de suelos.
  • Mezclas asfálticas densas.
  • Lechadas asfálticas (Slurry Seal).
  • Bacheos.
  • Riegos solo de ligante.

Versatilidad Ante Climas y Materiales.

Anteriormente el uso de ligantes asfálticos, exigía áridos calientes para los sistemas en caliente y áridos secos para las técnicas en frío. En la actualidad con las emulsiones asfálticas los áridos se utilizan húmedos.

El empleo de activantes (mejoradores de adherencia) mejoraba la adhesividad, incluso en presencia de humedad, y permitía el uso de áridos silicios que, por otro lado, son los de mejor comportamiento mecánico, con el uso de las emulsiones no se requieren de dichos mejoradores.

Las emulsiones aniónicas permitió el uso de áridos básicos en épocas húmedas e incluso el empleo de agua para lavarlos previamente. En la actualidad con la amplia gama disponibles de emulsiones catiónicas, puede trabajarse de forma análoga con todo tipo de áridos. Esta ventaja es esencial en las operaciones de conservación, que forzosamente son más perentorias en invierno y en las zonas con climas húmedos.

Por otro lado, al poder variar los numerosos componentes que intervienen en una emulsión, pueden ajustarse las características de la misma para solucionar adecuadamente cada problema concreto. Por ejemplo, para un riego con gravilla en época desfavorable, puede acortarse el tiempo de rotura y aumentar la viscosidad. Por el contrario, en tiempo muy cálido puede aumentarse la estabilidad.

La misma versatilidad de formulación permite adaptar la emulsión a características específicas o marginales de áridos diseñándola, quiere decir, que las emulsiones asfálticas usadas en Lima, no pueden ser las mismas que utilizan en Ica, Huaraz, Huanuco, Pucallpa, Iquitos, porque sus áridos no son los mismos.

Ahorro Energético.

El ahorro energético es una preocupación dominante en los últimos años. En la construcción de pavimentos flexibles se han analizado los componentes energéticos debido tanto a los materiales en sí, como a las operaciones de transporte y puesta en obra. En el caso de las técnicas en frío, el gran ahorro energético se consigue evitando el uso de asfaltos diluidos (MC y RC); y eliminando los procesos de calentamiento de los áridos como en las tecnologías en caliente. En una planta, la energía usada en secar y calentar áridos es la siguiente:

Porciento de humedad del árido
3% 5% 7%
Consumo de fuel (Kg/ton) 6.5 8.5 10

Como se puede apreciar, se trata de valores muy importantes, a los que habría que añadir un mayor consumo energético en el transporte, mayores distancias, manipulación, compactación, etc., que en el caso de que la mezcla se realice en frío. La energía consumida en la fabricación de emulsiones es muy pequeña y, en todo caso, comparable a la empleada para calentar el ligante de

Las mezclas asfálticas en caliente.

En el caso de los riegos superficiales, bien en negro (liga, imprimación), o bien con gravilla, el consumo energético por unidad de superficie es superior, en mas del doble, cuando se usan asfaltos diluidos que cuando se emplean emulsiones.

Sin embargo, un estudio energético efectivo no solamente tropieza con el problema de la naturaleza energética del cemento asfáltico, sino también con el hecho de que, por motivos políticos, no existe una correspondencia entre el precio de los productos y su contenido energético, ya que aquel obedece a criterios fiscales y sociales, independientes de su procedencia o valor intrínseco.

Otro factor importante en el uso de emulsión, en operaciones tendentes a ahorrar energía, es el reciclado de pavimentos asfálticos en frío. La técnica de reciclado se emplea hoy en día profusamente para aprovechar los ligantes y pavimentos antiguos que se han degradado o agrietado. Suelen usarse sistemas de reciclado in situ mediante máquinas complejas que escarifican, disgregan, añaden ligante nuevo, mezclan y extienden. También se usan sistemas de remezclado en plantas fijas. Se han realizado numerosos trabajos usando emulsiones de rotura lenta, y modificadas con polímeros para la regeneración de la mezcla antigua. El procedimiento es el más económico, tanto desde el punto de vista económico como desde el energético.

Las Emulsiones Asfálticas y el Medio Ambiente.

Las publicaciones aparecidas en los últimos años sobre las técnicas de asfaltado y sus incidencias ecológicas, es por la agresión sobre los operarios en los trabajos de carreteras o bien, al daño causado a los seres vivos o cosas en las inmediaciones de las zonas de trabajo.

Respecto al tipo de técnica empleada, hay que destacar los siguientes problemas:

  • Humus debido al calentamiento de ligante y áridos mediante quemadores de fuel o petróleo (planta de asfalto en caliente).
  • Gases de los cementos asfálticos emanados de los tanques de almacenamiento y calefacción, de las cisternas de transporte y los producidos durante la extensión y compactación de las mezclas (mezcla en caliente).
  • Polvo debido al manejo de áridos y, muy especialmente al funcionamiento de los secadores en las plantas asfálticas en caliente que no tengan dispositivos adecuados para evitar su lanzamiento a la atmósfera.
  • Evaporación de solventes cuando se emplea mezclas en frío con asfaltos diluidos como el RC-250.

 

Respecto a la comunidad, se ha conseguido mediante una serie de medidas, paliar el efecto del polvo de las plantas asfálticas en caliente, que tradicionalmente es pernicioso para las personas y animales, así como para la vida vegetal. En zonas poco aireadas y pobladas, el empleo de asfaltos diluidos, especialmente aquellos que contienen alto porcentaje en componentes ligeros, como son el MC y RC, contaminan seriamente al evaporarse dichos componentes, produciendo una contaminación mas importante que la que puede atribuirse a un tráfico intenso. El caso puede ser especialmente grave si se usan en imprimaciones o riegos similares, u otros tratamientos derivados del alquitrán u otros productos agresivos. También hay que mencionar las notables molestias que producen los actuales sistemas de reciclado en caliente en zonas urbanas en donde se unen los gases emitidos por los quemadores a los humos de la combustión de residuos de los pavimentos antiguos.

El problema es mas grave desde el punto de vista de los operarios. Recientes estudios de distintos organismos americanos han puesto de manifiesto que los maquinistas de extendedoras y de tanques regadores, así como los reglistas y el personal que está en las inmediaciones de la obra, están sometidos a la agresión de una serie de compuestos nocivos muy superior a la que toleran las autoridades sanitarias y laborales. No hay que olvidar que este personal permanece durante muchas horas al día sometido a acciones perniciosas. Para terminar, parece imprescindible y obvio decir que el empleo de emulsiones, elimina casi por completo los riesgos indicados en los párrafos anteriores. Las razones son tan evidentes que no es necesario insistir en ellas.

Dosificación y Proyecto.

Con la finalidad, que su proveedor diseñe la emulsión específica para su obra, deberá proporcionarle los siguientes materiales e informaciones:

  • Muestras de 25 Kg de material pétreo de cada tipo en sacos, con su respectiva identificación. Las muestras servirán para los diseños de la emulsión, mezclas y/o tratamientos superficiales. La empresa ASFALTOS ESPECIALES DEL PERU S.R.L., cuenta con un laboratorio exclusivo en el país con el equipo y técnicos idóneos para la realización de los diseños y es importante recalcar que es el único proveedor que diseña la emulsión.
  • Se deberán realizar los ensayos de control de calidad de los materiales pétreos, en un laboratorio especializado de suelos. Este ensayo es importante para la seguridad de los trabajos. De nada servirá usar un ligante de calidad, si los áridos están en proceso de degradación.
  • Informar al proveedor de las características climatológicas, topográficas y sistema constructivo que se dará en la puesta en obra, que será indispensable para el diseño de la mejor emulsión.
  • Las dosificaciones de los insumos como la emulsión, áridos, filler, agua y aditivos propuestos en los diseños deberán respetarse estrictamente, excepto el agua, que podrá corregirse en campo dependiendo de la temperatura del medio ambiente, si la arena y el pavimento están caliente o húmedo, etc. La empresa CARLOS AMOROS HECK CONTRATISTAS GENERALES S.A., le dará el asesoramiento técnico en su obra mediante sus ingenieros especialistas.

Puesto en Obra.

  • La emulsión se puede almacenar en tanques verticales, horizontales, posas o cilindros, cuidando que esté bien tapado para evitar su contaminación y recircularlo cada vez que sea usado o cada 5 días para homogenizarlo.
  • Como las emulsiones son específicas para cada obra, de nada sirve un certificado de una emulsión que no fue diseñada para esa obra. El proveedor le proporcionará el certificado de calidad de la emulsión especialmente diseñada para su obra, y de ser necesario se hará el muestreo en obra del ligante para ser analizado por cualquier laboratorio especializado. Además de la remesa enviada a obra, lo acompañará un balde sellado conteniendo la misma emulsión para algún análisis posterior.
  • Las mezclas con emulsión son almacenables, y se podrá usar después de 24 hrs. de producido. Cuidar que no se contamine la mezcla con polvo, agua, etc., almacenándolo en alto para evitar que se contamine con alguna inundación, y taparlo con plástico para mantener su humedad y obtener mejor trabajabilidad.
  • Se debe realizar el control de calidad de las mezclas que se producen con una periodicidad de por lo menos 1 muestra por día, con la finalidad de comparar con el diseño hecho en laboratorio. CARLOS AMOROS HECK CONTRATISTAS GENERALES S.A., pone a disposición del cliente su laboratorio de control de calidad sin costo alguno.
  • En la colocación, se puede controlar el grado de compactación de la mezcla por medio de la prueba del anillo. Este consiste en colocar un anillo en la mezcla en el momento de la compactación y retirarlo después de terminado el rodillado para compararlo con la densidad de diseño. Es importante recalcar, que las mezclas con emulsión a diferencia de las mezclas en caliente, no se compactan en caliente, por lo que se puede almacenar. Se compacta en frío, y el tráfico es primordial para que la mezcla alcance la estabilidad de diseño que se logra alcanzar después de varios días de servicio del pavimento.

Clasificación de las Emulsiones Asfálticas.

Las Emulsiones Asfálticas se dividen en tres categorías:

  • Aniónicas
  • Catiónicas
  • No Iónicas

 

Las dos primeras se utilizan en la construcción y mantenimiento de carreteras. Las del tipo aniónico fueron las primeras emulsiones creadas por 1920. Las catiónicas son las emulsiones “modernas” que se utilizan actualmente con excelentes resultados en todo el mundo.

En la presente información técnica nos referiremos únicamente a las emulsiones del tipo catiónico, las cuales se utilizan con prácticamente cualquier tipo de agregado.

Las emulsiones asfálticas se clasifican de acuerdo a la rapidez en que el asfalto se separe del agua (coalescencia o rotura; cambio de color de marrón a negro):

Catiónica de Rotura Rápida CRR
Catiónica de Rotura Media CRM
Catiónica de Rotura Lenta CRL
Catiónica de Rotura Lenta del tipo Super Estable CSE

Especificaciones Técnicas de las Emulsiones Asfálticas.

* Puede obviarse el requisito de sedimentación si se usa emulsión en menos de 5 días; o el comprador puede exigir q se corra la prueba desde el tiempo de recepción hasta el de uso, si el periodo transcurrido es menor de 5 días.
** Puede usarse la prueba de almacenamiento a 24 h en lugar de la de sedimentación a 5 días.
*** Pueden aceptarse materiales que fallan clasificación si pasan demulsibilidad.
**** Estas aplicaciones típicas son para usar solamente como guía para la selección y uso de emulsiones para fabricación y mantenimiento de pavimentos.

Las normas para los asfaltos emulsificados llevan las designaciones AASHTO M140 y M208 y las designaciones ASTM D977 y D2397.(Ver Tabla No.1)