Emulsiones asfalticas

1. Generalidades Generalidades
Diferentes usos y aplicaciones en 
vías de comunicación
Diferentes usos y aplicaciones en 
vías de comunicación

2. Asfalto en Pavimentaciones
Cemento Asfaltico.-
Extremadamente viscoso
•Calentamiento
– Mezclas en caliente  (Concreto asfáltico) 
•Dilución
con solventes deriv. de  petroleo
– Diluídos  (Mezclas en frío, imprimantes.) 
•Emulsificación
con agua 
– Emulsión Asfáltica (Mezclas en frío, reciclados, liga, 
micro-pavimentos,etc)
Cemento Asfaltico.-
Extremadamente viscoso
•Calentamiento
– Mezclas en caliente  (Concreto asfáltico) 
•Dilución
con solventes deriv. de  petroleo
– Diluídos  (Mezclas en frío, imprimantes.) 
•Emulsificación
con agua 
– Emulsión Asfáltica (Mezclas en frío, reciclados, liga, 
micro-pavimentos,etc)

3. Comparación 
caliente –diluído -emulsion 
Ventajas Ventajas
Desventajas Desventajas
Proceso 
de curado
Mezclas 
en caliente
Aplicacion  Aplicacion 
Siempre continua Siempre continua
Humos Humos CostoCosto
Por enfriamiento
Diluídos
Trabajabilidad Trabajabilidad
Contaminacion Contaminacion
Atmosferica Atmosferica
Evaporacion del 
solvente
Emulsion
No contaminante  No contaminante 
menor costo
menor consumo de 
energia
menor costo
menor consumo de 
energia
Emulsion debera  Emulsion debera 
Ser manejada  Ser manejada 
Con cuidado Con cuidado
Rompimiento, 
Coalescencia, 
Expulsion agua
Combustible Combustible
Energia Energia
Tipo de asfalto

4. Objetivo
•Conocer las ventajas de las emulsiones 
asfálticas usadas en pavimentación
•Propiedades físicas y químicas
– en relación a:
• Estabilidad (almacenaje y manejo)
• Rendimiento (aplicaciones)
•Breve revisión de varios usos
•Conocer las ventajas de las emulsiones 
asfálticas usadas en pavimentación
•Propiedades físicas y químicas
– en relación a:
• Estabilidad (almacenaje y manejo)
• Rendimiento (aplicaciones)
•Breve revisión de varios usos

5. QUIMICA DE LAS 
EMULSIONES 
ASFALTICAS
QUIMICA DE LAS 
EMULSIONES 
ASFALTICAS

6. Emulsiones asfálticas.-Definición
• Dispersión de micro-partículas de cemento asfáltico 
en una matriz acuosa estabilizada
O/WO/W
W/OW/O
W/O/W W/O/W
oil-in-water oil-in-water
emulsion emulsion
water-in-oil  water-in-oil 
(inverted emulsion) (inverted emulsion)
multiple  multiple 
emulsion emulsion

7. EMULSION ASFALTICA
Emulsion = aceite en agua
asfalto
agua

8. Clasificacion de emulsiones de acuerdo 
a su ruptura y carga de partícula
Grados de
emulsiones
Cationica Anionica Aplicaciones
Rapida -
riegos
CRS SS
Tratamientos
superficiales
Media
CMS MSMezclas  abiertas
Lenta
CSS SS Mezclas densas
Rapida -
mezclas
CQS
-
Mortero asfaltico
Micro-pavimento

9. EMULSIFICANTE CATIONICO
 R-NH   +  HCl
 R-NH    +   Cl
Amine AcidAmmonium
ion
Chloride
ion
- +
2 3

10. SPECIFICATIONS
Test method
Standard
CRS-1
CRS-2
CMS-2
CMS-2h
CSS-1
CSS-1h
Residual content, %
ASTM
>60
>65
>65
>65
>60
>60
Viscosity, SF, 25°C, sec.
ASTM
20 -100
20 - 100
Viscosity, SF, 50°C, sec.
ASTM
20 -100
100 - 400
50 - 450
50 - 450
Sieve test, 850 mic. %
      24 hours
ASTM
<0,1
<0,1
<0,1
<0,1
<0,1
<0,1
Sieve test, 125 mic. %
      24 hours
AA
<0,1
>0,1
<0,1
<0,1
<0,1
<0,1
Breaking index, gram
FAS
<90
<90
<140
<140
Storage stability, %
ASTM
<1,0
<1,0
<1,0
<1,0
<1,0
<1,0
Cement mixing, %
ASTM
<2,0
<2,0
Penetration, mm/10
ASTM
100-250
100-250
100-250
40 - 90
100-250
40-90

11. ENSAYOS Y PRUEBAS -EMULSIONES ASFALTICAS ENSAYOS Y PRUEBAS -EMULSIONES ASFALTICAS
•Ensayo de carga de partícula
•Ensayo de tamaño y distribución de partícula
•Viscosidad de la emulsión (Saybolt Furol)
•Ensayo de demulsibilidad (velocidad de ruptura CRS)
•Prueba de sedimentación
•Ensayo de mezcla con cemento
•Prueba de malla # 20
•Capacidad de recubrimiento y resistencia al agua (CMS)
•Pruebas de residuo
•Ensayo de carga de partícula
•Ensayo de tamaño y distribución de partícula
•Viscosidad de la emulsión (Saybolt Furol)
•Ensayo de demulsibilidad (velocidad de ruptura CRS)
•Prueba de sedimentación
•Ensayo de mezcla con cemento
•Prueba de malla # 20
•Capacidad de recubrimiento y resistencia al agua (CMS)
•Pruebas de residuo

12. Características físico-químicas de las emulsiones
Producción.-
Dispersión macánica a través de un molino 
coloidal
Producción.-
Dispersión macánica a través de un molino 
coloidal
Almacenamiento.-
Período de reposo para reducir su actividad    
dinámica
Almacenamiento.-
Período de reposo para reducir su actividad    
dinámica
Rompimiento.-
Inicio de la separación del agua de la matríz
Rompimiento.-
Inicio de la separación del agua de la matríz
Fraguado.-
Expulsión total del agua, el asfalto desarrolla          
sus propiedades 
Fraguado.-
Expulsión total del agua, el asfalto desarrolla          
sus propiedades 

13. Composición de emulsiones asfálticas
Cemento asfáltico    62 % Cemento asfáltico    62 %
Solución jabonosa  38 % Solución jabonosa  38 %
Agua potable     98 % Agua potable     98 %
Emulsificante       1 % Emulsificante       1 %
Acido clorhídrico  1 % Acido clorhídrico  1 %
(A.- Modificación con polímeros tipo SBS)
(B.- Modificación con polímeros tipo SBR)

14. Composición química de 
los emulsificantes
C
l
-
+
-
Groupo polar
Hidrofílica
C
C
N
+
H H
H H
CH3
CH3
CH3
R
C
C
H H
H H
Cadena hidrocarbonosa
Hidrofóbica

15. Tipos de emulsión 
Determinada por el tipo de emulsificante
Catiónica 
- Positiva 
Aniónica
- Negativa 
No iónica
- No carga
Carga de partícula
Emulsion

16. Carga de partícula y 
tipos de emulsión
• Positiva -catiónica
• Negativa -aniónica
• No carga -no-iónica
• Determinada por el 
tipo de emulsificante

17. Funciones de los emulsificantes
• Facilitar el proceso de emulsificación
– reduciendo tensión interfase entre el agua  y el 
asfalto • Estabilizar la emulsión
–durante la formación, almacenaje y 
transportación • Producir tipo de emulsión, influencia   en 
rendimiento
– características de ruptura y curado

18. PREPARACION FASE-ACUOSA PREPARACION FASE-ACUOSA
•
Adicion de agua
•
Calentamiento del agua
•
Adicion 80% de total de acido
•
Adicion del emulsificante, (estabilizador)
•
Ajustar el pH al punto deseado
•
(Adicion de  latex)
•
Adicion de agua
•
Calentamiento del agua
•
Adicion 80% de total de acido
•
Adicion del emulsificante, (estabilizador)
•
Ajustar el pH al punto deseado
•
(Adicion de  latex)

19. Acido en la preparación de 
solución jabonosa
Acido en la preparación de 
solución jabonosa
•Estabilizador del agua potable
•Condiciona el pH para establecer estabilizacion 
•Confiere características iónicas a la emulsión
•Adiciona manejabilidad al emulsificante en fase acuosa
•Coadyuva en la reactividad de agregados
•Confiere estabilidad adicional a la emulsión
•Estabilizador del agua potable
•Condiciona el pH para establecer estabilizacion 
•Confiere características iónicas a la emulsión
•Adiciona manejabilidad al emulsificante en fase acuosa
•Coadyuva en la reactividad de agregados
•Confiere estabilidad adicional a la emulsión

20. CRS -2 CRS -2
ruptura rapida cationica
65% asfalto
CSS -1h CSS -1h
cationica
ruptura lenta
asfalto duro
57% asfalto
HFMS -2s HFMS -2s
Alta flotacion  
Ruptura media 
anionica
65% asfalto
con solvente
Nomenclatura ASTM de emulsiones Nomenclatura ASTM de emulsiones

21. PRODUCCION Y 
ALMACENAMIENTO
PRODUCCION Y 
ALMACENAMIENTO

22. Producción de emulsión asfáltica
Cemento
asfáltico
Molino
Coloidal
Emulsión 
Asfaltica
Solución 
jabonosa 
Agua
Emulsificante
Acido

23. Dinámica durante el proceso
de emulsificación
Surfactantes en
la fase intermedia

24. Distribución y tamaño de partícula

25. Planta para producción de emulsión asfáltica

26. TANQUES CONVENCIONALES DE ALMACENAJE DE 
EMULSION ASFALTICA
TANQUES CONVENCIONALES DE ALMACENAJE DE 
EMULSION ASFALTICA

27. Tanques aislados:
A.-Cuando temperatura 
ambiental bajo cero
B.-Cuando se considere 
almacenar emulsion 
(CRS) ruptura rapida

28. Asentamiento
Cremosidad
Estabilidad al almacenamiento

29. Factores de influencia en  
sedimentaciones
• Contenido asfáltico
• Tamaño de partícula
• Floculación
• Densidad del asfalto
comparada con agua
• Fase acuosa
• Viscosidad

30. Floculación y coalescencia
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
Repulsión electrostática
Acumulacion o adhesion de 
particulas de asfalto en grupos
Fusion de las particulas agrupadas

31. Almacenaje y manejo
Coalescencia es la causa principal de deterioro     
de emulsiones 
– Temperaturas del agua cercanas a puntos de 
ebullicion y congelamiento 
– Corte excesivo
Bombeo, agitacion y durante transportacion
– Contacto con materiales incompatibles
Cationica  vs  anionica
Solventes y otros productos de petroleo

32. 1.-Reactividad de agregados
area y carga superficial, quimica superficial
quimica de finos minerales: cemento, cal.
temperatura, humedad, velocidad del viento
2.-Reactividad de la emulsion
Quimica del emulsificante, concentracion
Otros aditivos
Viscosidad del asfalto
3.-Tratamiento mecanico e.g.compactacion
Factores que afectan ruptura y curado
Acidez del asfalto

33. TIPOS DE EMULSIFICANTE TIPOS DE EMULSIFICANTE

34. Ventajas de emulsiones catiónicas 
aplicaciones en vias
• Ruptura y curado rápido 
• Promueven adhesión con la mayoría de 
agregados

35. Propiedades en  relación a 
estabilidad y rendimiento de 
emulsiones asfálticas
Tamaño de partícula  
Viscosidad
Floculación y coalescencia
Estabilidad al almacenaje 
Proceso de ruptura y curado
Adhesión con agregados

36. 2.  Viscosidad
• Consistencia y 
manejabilidad
• Permanece dentro 
de los limites 
durante toda la 
vida de la emulsion
55 60 65 70
Asphalt Content %
0
10
20
30
40
viscosity Degrees Engler
source: Bitumen Emulsions (SFERB)

37. Viscosidad de la emulsion 
asfaltica depende del tamano de 
particula
200
400
600
10 20 30 40
viscosidad a bajo indice de corte
Viscosidad  mPa.s
Tamano promedio  de particula  (micron)
viscosidad a alto  indice de corte

38. Proceso de adhesión asfáltica en frío
+ +
+
+
+
+
+
+
Por adhesión electrostática
+
agregado
agregado
Micro-particulas 
de asfalto

39. Proceso de adhesión asfáltica en frío
+
+
+
+
+
+
+
+
agregado
agregado
Micro-particulas 
de asfalto
Adhesión química Adhesión química

40. contact of emulsion 
with aggregate
adsorption of 'free' 
emulsifier
electrophoresis 
of droplets to 
surface
coagulation/spreading 
over surface
Posible etapas en la deposicion (setting) de Posible etapas en la deposicion (setting) de
una emulsion asfaltica una emulsion asfaltica

41. Ruptura y curado
• Deposicion/Ruptura
(setting/breaking)
– proceso de inestabilidad en emulsiones
– no puede ser mas diluida en agua • Curado
– agua es expulsada y/o evaporada
– las propiedades asfalto residual son alcanzadas

42. APLICACIONES 
CON EMULSIONES 
ASFALTICAS
APLICACIONES 
CON EMULSIONES 
ASFALTICAS

43. Mezclas en frío
•
Densas
•
Abiertas
•
Con arena
•
Con suelo nativo (estabilización de suelos)
Ventajas: 
•
Utilización de agregados húmedos
•
Diferente orígen pétreo 
•
Curbas granulométricas variadas
•
Estabilidades aceptables 

44. Planta común de producción de mezcla en frío Planta común de producción de mezcla en frío

45. Planta para mezcla en frío equipada con 
sistema de inyección de emulsión         
a doble fase 
Alimentación agregados finos 
fase inicial de mezcla con  
emulsión ruptura lenta - CSS
Alimentación agregado gruesos 
fase posterior de mezcla con 
emulsión ruptura media - CMS

47. Proceso de producción de mezcla en frío

49. Carpeta mezcla en frio con emulsion -Mexia TX USA

51. Mezclas en frio cont….
• Mezcladas en sitio
• Mezcladas en planta en frio
• En planta mezcladas en caliente
• Mezclas para bacheo
• Para uso inmediato
–Para acopiarse  (HFMS-2)
–Con material RAP (Reclaimed Asphalt Pavement)

52. Mezclas en frio     (New York)
Malla                                         % pasa nte
3/4 “100
1/2”                       92
3/8”77
#448
#827
#4016
#10010
#2006
Emulsion:CSS-1h
Asfalto:AC-20
Humedad % :5.5
Asfalto Residual % :5.5
Mezclador:Mezclador de paletas (transportable)
Terminadora:Barber-Greene  980   espesor 4”
Compactacion:Vibratorio 12 ton  1er pase 
on
2-4 pases 
off
Densidad:94 % maximo teorico en 60 horas
Agregados:

53. Mezclas en frio     (Alaska)
Malla                                         % pasa nte
#4100
#10100
#4096
#5088
#8063
#2009
Emulsion:CSS-1
Asfalto:AC-5
Humedad % :6
Asfalto Residual % :7.5
Mezclador:Mezclador de paletas (transportable)
Terminadora:Blaw Knox  220   espesor 4”
Compactacion:Neumatico 12 ton    2 pases
Vibratorio   15 ton    2 pases
Densidad:96 % maximo teorico en 42 horas
Agregados:

54. Mezclas en frio     (Illinois)
Malla                                         % pasa nte
1 “100
1/2”                       95.4
#468.2
#1637.5
#20010.6
Emulsion:CSS-1h
Asfalto:AC-10
Humedad % :5.8
Asfalto Residual % :5.5
Mezclador:Mezclador de paletas (transportablel)
Terminadora:Blaw Knox    espesor 4”
Compactacion:Neumatico 8 ton         2 pases                                     
Vibratorio 15 ton         2 pases
Densidad:94 % maximo teorico en 46 horas
Agregados:

55. Reciclado con emulsiones
• Reciclado en frio
–en sitio
–mezclado en planta • A profundidad total
• Es necesario tratamiento de superficie
Dependiendo del  trafico
–Tratamiento superficial, mortero asfaltico 
micro-pavimento, sobre-carpeta en caliente. 

56. Reciclado en frío a profundidad total

57. Reciclado de pavimento en frío con emulsión
Adición de agregado virgen

58. Proceso de estabilización de suelos con emulsión

59. Uso de mezclas con emulsion 1.-Superficie de desgaste (densas)     
Para todo tipo de trafico
2 .-Superficie de rodamiento(abiertas)
Normalmente para trafico medio y ligero.
2.-Base y sub-base
Todo  tipo de trafico
3.-Mezclas para acopio
Uso inmediato, mezclas p/bacheo.

60. Aplicación mortero asfáltico -Phoenix AZ. Aplicación mortero asfáltico -Phoenix AZ.

61. Aplicacion de micro-pavimento en Departamento de La Paz en Bolivia Aplicacion de micro-pavimento en Departamento de La Paz en Bolivia

62. Aplicación de mortero asfáltico -Aimogasta Provincia de La  Rioja, Argentina Aplicación de mortero asfáltico -Aimogasta Provincia de La  Rioja, Argentina

63. Mortero asfaltico -Aeropuerto Ciudad Victoria Tam. Mex ico Mortero asfaltico -Aeropuerto Ciudad Victoria Tam. Mex ico

64. Mortero asfaltico -Aeropuerto de Ciudad Victoria Tam.  Mex. Mortero asfaltico -Aeropuerto de Ciudad Victoria Tam.  Mex.

65. Mortero asfáltico - Cuencamé Durango, Mexico Mortero asfáltico - Cuencamé Durango, Mexico

66. Mortero asfáltico
Carr. Panamericana Norte Km 1300              
Región de Atacama,Chile

67. Mortero asfáltico -Region III Copiapó, Chile

68. Mortero asfaltico sobre pavimento reciclado c/emulsion
Mirimire, Edo. Falcon - Venezuela
Mortero asfaltico sobre pavimento reciclado c/emulsion
Mirimire, Edo. Falcon - Venezuela

69. Aplicacion mortero asfaltico en Popayan, Colombia Aplicacion mortero asfaltico en Popayan, Colombia

70. Recuperacion vial en Guatemala Recuperacion vial en Guatemala

71. Pruebas en aeropuerto Mariscal Sucre, Quito Ecuador Pruebas en aeropuerto Mariscal Sucre, Quito Ecuador

72. Micro-carpeta anti-derrapante
-Monterrey NL Mexico
Micro-carpeta anti-derrapante
-Monterrey NL Mexico

73. Conservacion de vias urbanas- Monterrey NL Mexico Conservacion de vias urbanas- Monterrey NL Mexico

74. Micro-pavimento en Edo. de Minas Gerais, Brasil
Rodovia Rio de Janeiro-Juiz de Fora
Micro-pavimento en Edo. de Minas Gerais, Brasil
Rodovia Rio de Janeiro-Juiz de Fora

75. Micro-pavimento en Edo. De Sao Paulo, Brasil
Rodovia Bandeirantes SP-230
Micro-pavimento en Edo. De Sao Paulo, Brasil
Rodovia Bandeirantes SP-230

76. Micro-pavimento en Edo. Rio Grande do Sul, Brasil Micro-pavimento en Edo. Rio Grande do Sul, Brasil

77. Conservación de rodovía BR-40                            
RJ Brasil
Conservación de rodovía BR-40                            
RJ Brasil

78. Rodovía BR-40 -Estado de Rio de Janeiro Brasil Rodovía BR-40 -Estado de Rio de Janeiro Brasil
FINFIN

80. Aplicacion de micro-pavimento sobre 
tratamiento superficial con la utilizacion de 
emulsiones modificadas con polimeros
Sobre pavimentos/carpetas muy desgastadas:
• Nueva superficie de desgaste
• Sellado absoluto de superficie
• Recuperacion de propiedades anti-derrapantes
• Correccion perfiles de nivelacion incluyendo ahuellamien tos SELLO DEL CABO MODIFICADO SELLO DEL CABO MODIFICADO

81. CARPETA ASFALTICA
BASE
TRATAMIENTO SUPERFICIAL              
SENCILLO
TRATAMIENTO SUPERFICIAL              
SENCILLO
MICRO-PAVIMENTO TIPO II MICRO-PAVIMENTO TIPO II
TRATAMIENTO   SUPERFICIAL
CARPETA
SELLO DEL CABO 
APLICACION EN CORTE ESQUEMATICO
SELLO DEL CABO 
APLICACION EN CORTE ESQUEMATICO
MICRO-PAVIMENTO

82. Sentido de aplicacion
APLICACION DEL TRATAMIENTO SUPERFICIAL APLICACION DEL TRATAMIENTO SUPERFICIAL

83. APLICACION DE MICRO-PAVIMENTO APLICACION DE MICRO-PAVIMENTO

84. Sello del cabo modificado -Waco TX Sello del cabo modificado -Waco TX

85. Sello del Cabo tipo Texas -Av Franklin Waco TX USA Sello del Cabo tipo Texas -Av Franklin Waco TX USA

86. Aplicación de sello del cabo modificado Aplicación de sello del cabo modificado

87. Sello del cabo modificado en detalle Sello del cabo modificado en detalle

88. Aplicación sello del cabo tipo Texas