Guia Practica de Laboratorio para el Diseño Marshall

GUIA DE ENSAYOS DE LABORATORIO “Diseño de Mesclas Asfálticas en Caliente (Método Marshall)” Laboratorio de Asfaltos y Pavimentos-Auxiliar: Egr. Remberto Huanca Fulguera

REDUCCION DE MUESTRAS DE AGREGADO A TAMAÑO DE ENSAYO “CUARTEO DE MUESTRAS” ASTM C 702-98 (2003) 1.

OBJETIVO 

Reducir una cantidad de muestra extraída de campo a un tamaño adecuado para el ensayo.

Nota: Este método establece dos procedimientos, uno manual y otro mecánico, para la reducción de muestras

2.

METODOS DE CUARTEO 2.1 MÉTODO A – CUARTEADOR MECÁNICO 2.1.1 EQUIPO  Cuarteador de muestra El cuarteador de muestras debe tener un número igual de conductos, pero no menos de un total de ocho para agregado grueso, o doce para agregado fino, el cual descarga alternadamente para cada lado del cuarteador.

Figura Nº 1 a) Cuarteador de Agregado Grueso b) Cuarteador de Agregado Fino Fuente: Elaboración Propia

Para agregado grueso y mezclas de agregados, el ancho mínimo del conducto individual será de aproximadamente 50% mayor que el tamaño máximo de las partículas de la muestra a ser cuarteada. Para. Agregado fino seco, en el cual la muestra entera pasa el tamiz de 9.5 mm (3/8”) el ancho mínimo de los conductos individuales será de 50 % mayor que las partículas más grandes en la muestra y el ancho máximo será de 19 mm (3/4”). El equipo cuarteador estará acondicionado con dos receptáculos para recibir las dos mitades de la muestra, para continuar con el cuarteo. Además, estará equipado con una caja o cucharón con fondo plano y borde recto que tenga un ancho igual o ligeramente menor que el ancho total de los conductos para que la muestra pueda ser alimentado a una razón controlada. El cuarteador y los accesorios serán diseñados para que la muestra fluya libremente sin restricción o pérdida de material. 2.1.2

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO  Coloque la muestra original en la tolva o cucharón alimentador distribuyéndola uniformemente de lado a lado, de tal forma que fluyan en los conductos, cantidades aproximadamente iguales. 

La tasa a la cual la muestra se introduce debe ser tal, que permita un flujo libre y continuo a través de los conductos hacia los receptáculos inferiores.



Vuelva a introducir la porción de la muestra de uno de los receptáculos en el cuarteador cuantas veces sea necesario para reducir la muestra al tamaño de ensayo especificado. UMSS – FCYT Carrera de Ingeniería Civil Laboratorio de Asfaltos y Pavimentos

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

La porción del material retenido en el otro receptáculo puede ser reservada para la reducción en tamaño para otros ensayos.

Figura Nº 2 Procedimiento de Cuarteo de Muestra Fuente: Elaboración Propia

2.2 2.2.1

MÉTODO B – CUARTEO MANUAL EQUIPO



El equipo consistirá de una regla, un cucharón de fondo plano y borde recto, pala o cuchara de albañil, una escoba o brocha y una lona de aproximadamente 2 x 2.5 m.

Figura Nº 3

a) Regla b) Cucharon c) Pala d) Brocha

Fuente: Elaboración Propia

2.2.2

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO  Coloque la muestra original en una superficie dura, limpia y nivelada donde no se produzcan pérdidas de material ni adición accidental de material extraño. 

Mezcle el material completamente, traspaleando la muestra entera al menos tres veces. En el último traspaleo forme con la muestra un apilamiento cónico, depositando cada palada en la parte superior del apilamiento.

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Figura Nº 4 Traspalee y forme un apilamento conico Fuente: Elaboración Propia



Aplane cuidadosamente el apilamiento presionado con una pala la parte superior del cono hasta obtener un espesor y diámetro uniforme, de tal forma, que se divida en cuatro partes, de manera que cada cuarto del apilamiento contenga el material que originalmente se encontraba en el.



El diámetro deberá ser aproximadamente de cuatro a ocho veces el espesor. Ya sea con una pala o cuchara, divida en cuatro partes iguales la masa aplanada y remueva los cuartos diagonalmente opuestos, incluyendo todo el material fino que se encuentre entre los espacios divididos, limpiando con un cepillo.



Mezcle sucesivamente formando el cono y divida en cuartos el material restante hasta que la muestra se reduzca al tamaño deseado (Igual que lo anteriormente).

Figura Nº 5 Cuarteo Manual: a) Aplane,el espesor debe de ser de 4 a 8 veces el diametro maximo del agregado. b) Con una Regla divida la primera mitad. c) Con la Pala separe el Agregado. d) Con la Brocha divida los Finos hacia los extremos.

Fuente: Elaboración Propia

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Figura Nº 6 Cuarteo Manual: e) Con la Pala divida la otra mitad formando asi los cuartos. f) Cuartas partes del Agregado Iguales. g) Recolectando el cuarto derecho inferior. h) Recolectando el cuarto izquierdo superior. i) Retire completamente los cuartos extremos. j) Recolecte las muestras y cuarte para mayor reducción. Fuente: Elaboración Propia

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GRANULOMETRIA DE AGREGADOS ASTM C136-01 , AASHTO T27-99 COMBINACION DE AGREGADOS 3.

4.

OBJETIVO 

Determinar la distribución de tamaño de las partículas de agregado fino y grueso mayores a 0.075 mm. por medio de un proceso de tamizado



Determinar la combinación granulométrica para la dosificación de las briquetas (probetas) de mezcla asfáltica de tal forma que la combinación granulométrica este dentro de los límites granulométricos establecidos.

EQUIPO Y MATERIALES 

Horno Provisto de circulación de aire y temperatura regulable para las condiciones de ensayo.

Figura Nº 1 Horno Electrico Fuente: Elaboración Propia



Balanza Eléctrica De 0.01 gr de precisión para muestras de hasta 200 gr de masa De 0.1 gr de precisión para muestras de más de 200 gr de masa.

Figura Nº 2 Balanza Electrica Fuente: Elaboración Propia

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

Juego de Tamices Tapa

Tamices Gruesos

Tamices Intermedios

Tamiz Nº 200 Bandeja

Figura Nº 3 Juego de Tamices Fuente: Elaboración Propia

Designación de Tamices para Agregados Gruesos Sistema Sistema Habitual Métrico Norteamericano 63 mm 2 ½”

Designación de Tamices para Agregados Finos Sistema Sistema Habitual Métrico Norteamericano 2.36 mm Nº 8

50 mm

2”

1.18 mm

Nº 16

37.5 mm

1 ½”

0.60 mm

Nº 30

25 mm

1”

0.30 mm

Nº 50

19 mm

3/4”

0.15 mm

Nº 100

12.5 mm

1/2”

0.075 mm

Nº 200

9.5 mm

3/8”

4.75 mm Nº 4 Tabla Nº 1 Tamices tipicos usados para agregados gruesoso y finos Fuente: Elaboración Propia



Herramientas y accesorios Espátula, brochas, recipientes para secado, recipientes para pesaje, etc.

Figura Nº 4 Herramientas y Accesorios Fuente: Elaboración Propia

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5.

MUESTRA A ENSAYAR Seleccionar una cantidad de muestra representativa, ya sea por cuarteo o por una selección aleatoria mezclando regularmente el material antes de obtener la muestra requerida. Tamaño máximo de las partículas (mm) 4.75 o menos

Tamiz Nº

Masa de muestra mínima (kg)

Nº 4

0.3 y/o 0.5

9.5

3/8”

1

12.5

1/2

2

19.0

3/4”

5

25.0

1”

10

37.5

11/2”

15

50

2”

20

63

21/2”

35

Tabla Nº 2 Tamaño de muestra requerida Fuente: ASTM C136-01 “Volumen 04.02 Concrete and Aggregates”

6.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO  Antes de realizar el ensayo se deberán de eliminar todas impurezas de los agregados como ser materia orgánica y/o partículas finas menores al tamiz de 0.075 mm. (Lavar debidamente los agregados).  Se realizara un cuarteo antes de realizar el ensayo para así poder determinar una cantidad de muestra representativa conforme a la tabla del punto tres.  Verificar que el juego de tamices y la bandeja se encuentren limpios y libres de partículas retenidas entre la malla y estén debidamente ordenados.  Colocar la muestra a ensayar en la maquina tamizadora para proceder al tamizado o zarandeo.  Una vez terminado el zarandeo se debe verter el material retenido en cada tamiz empezando por el tamiz de mayor abertura, en recipientes separados y determinar las masas de la muestra retenidas en cada tamiz utilizando la opción tara de la balanza.  Una vez terminado de pesar toda la muestra se procederá a realizar el cálculo correspondiente para generar la curva granulométrica de cada agregado, para así determinar la combinación granulométrica deseada para la preparación de nuestra mezcla asfáltica.

7.

MEMORIA DE CALCULO  Sume y registre la masa total de las fracciones retenidas en todos los tamices y la bandeja. Esta suma no debe diferir de la masa inicial registrada en más de 3% para los áridos finos y de 0,5% para los áridos gruesos.

M tamizado  0.97 * M agregado grueso ; M tamizado  0.95 * M agregado fino

 Cuando no se cumpla con lo especificación anterior, rechace el ensayo y efectúe otro con una muestra gemela.  Calcular la masa retenida acumulada en cada tamiz sumando la masa retenida de cada tamiz con la masa retenida acumulada de un tamiz previo

M ret acum (i  1)  M ret  M ret acum (i)

 Calcule el porcentaje retenido en cada tamiz dividiendo la masa ret-acum total entre masa ret-acum parcial de cada tamiz

% Re tenido 

M ret  acum parcial M ret  acum total

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* 100

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 Calcular el porcentaje que pasa en cada tamiz haciendo la diferencia de 100 entre el % retenido en cada tamiz.

% Pasa  100  % Re t

 Graficar la curva granulométrica en un sistema de coordenadas ortogonales, cuya abscisa, a escala logarítmica, indica las aberturas nominales y cuya ordenada, a escala lineal, indica los valores de los porcentajes que pasan cada tamiz. 8.

GRANULOMETRIA DE AGREGADOS Nota: Insertar planilla granulométrica más su grafica correspondiente

9.

COMBINACION GRANULOMETRICA Nota: Insertar planilla granulométrica-Combinada más su grafica correspondiente

Limites Granulométricos Tamaño de Mínimo Máximo Tamiz 25 mm 1” 100.0 100.0 19 mm 3/4” 76.0 100.0 12.5 mm 1/2” 68.0 86.0 9.5 mm 3/8” 57.0 77.0 4.75 mm Nº 4 40.0 60.0 2.36 mm Nº 8 26.0 46.0 1.18 mm Nº 16 17.0 37.0 0.60 mm Nº 30 11.0 27.0 0.30 mm Nº 50 8.0 19.0 0.15 mm Nº 100 6.0 16.0 0.075 mm Nº 200 3.0 6.0 Tabla Nº 1 Limites Granulometrico para Mezclas Asfalticas Fuente: Diapositivas de Ing. Jaime Ayllon A.

Mezclas Densas Designación de la Mezcla Usando el Tamaño Máximo Nominal de Agregado D-2 D-3 D-4 D-5 D-6 D-7 D-8 D-9 37.5 mm 25 mm 19 mm 12.5 mm 9.5 mm 4.75 mm 2.36 mm 1.18 mm (1 ½”) (1”) (3/4”) (1/2”) (3/8”) (Nº 4) (Nº 8) (Nº 16)

Tamaño de Tamiz

D-1 50 mm (2”)

63 mm 2 ½” 50 mm 2” 37.5 mm 1 ½” 25 mm 1” 19 mm 3/4” 12.5 mm 1/2” 9.5 mm 3/8” 4.75 mm Nº 4 2.36 mm Nº 8 1.18 mm Nº 16 0.60 mm Nº 30 0.30 mm Nº 50 0.15 mm Nº 100 0.075 mm Nº 200 Cemento Asfaltico, porcentaje en peso del total de la mezcla

100 90 - 100 60 - 80 35 - 65 17 - 47 10 - 36 3 - 15 0-5

100 90 - 100 56 - 80 23 - 53 15 - 41 4 - 16 0-6

100 90 - 100 56 - 80 29 - 59 19 - 45 5 - 17 1-7

100 90 - 100 56 - 80 35 - 65 23 - 49 5 - 19 2-8

100 90 - 100 44 - 74 28 - 58 5 - 21 2 - 10

100 90 - 100 55 - 85 32 - 67 7 - 23 2 - 10

100 80 - 100 65 - 100 40 - 80 25 - 65 7 - 40 3 - 20 2 - 10

-

100 95 - 100 85 - 100 70 - 95 45 - 75 20 - 40 9 - 20

2-7

3-8

3-9

4 - 10

4 - 11

5 - 12

6 - 12

-

8 - 12

Tabla Nº 2 Gradacion para Mezclas Asfalticas Densas Fuente: ASTM D 3515 - 01 “Volumen 04.03 Road and Paving Materials; Vehicle-Pavement Systems” Principios de Construcción de Pavimentos de Mezcla Asfáltica en Caliente. Asphalt Institute. MS-22. Página 45

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Tabla Nº 3.1 REQUISITO DE GRADACION PARA TIPOS DE MEZCLAS

ASFÁLTICAS

Fuente: Carreteras, Calles y Aeropuertos. Raúl Valle Rodas, 1976. Pág. 203 a 210

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Tabla Nº 3.2 REQUISITO DE GRADACION PARA TIPOS DE MEZCLAS

ASFÁLTICAS

Fuente: Carreteras, Calles y Aeropuertos. Raúl Valle Rodas, 1976. Pág. 203 a 210

Tabla Nº 3.3 REQUISITO DE GRADACION PARA TIPOS DE MEZCLAS

ASFÁLTICAS

Fuente: Carreteras, Calles y Aeropuertos. Raúl Valle Rodas, 1976. Pág. 203 a 210

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ANALISIS GRANULOMETRICO ASTM C136-01 AASHTO T27-99 A. DATOS GENERALES Proyecto: Fecha:

Ubicación: Descripción de la Muestra: Identificación de la muestra:

B. DATOS TECNICOS Masa del Recipiente

Gr.

Masa de la Muestra Seca + Recipiente

Gr.

Masa de la muestra Seca

Gr.

Tamiz Nº

Diámetro (mm)

Masa Retenida (Gr)

Masa Retenida Acumulada (Gr)

% Retenido

% Que Pasa

1 1/2"

38

W1

W1=P1

(P1/∑WTOTAL)*100=K1

100-K1=A1

1"

25.000

W2

P1+W2=P2

(P2/∑WTOTAL)*100=K2

100-K2=A2

3/4"

19.000

W3

P2+W3=P3

(P3/∑WTOTAL)*100=K3

100-K3=A3

1/2"

12.500

W4

P3+W4=P4

(P4/∑WTOTAL)*100=K4

100-K4=A4

3/8"

9.500

W5

P4+W5=P5

(P5/∑WTOTAL)*100=K5

100-K5=A5

Nº 4

4.750

W6

P5+W6=P6

(P6/∑WTOTAL)*100=K6

100-K6=A6

Nº 8

2.000

W7

P6+W7=P7

(P7/∑WTOTAL)*100=K7

100-K7=A7

Nº 16

1.180

W8

P7+W8=P8

(P8/∑WTOTAL)*100=K8

100-K8=A8

Nº 30

0.600

W9

P8+W9=P9

(P9/∑WTOTAL)*100=K9

100-K9=A9

Nº 50

0.300

W10

P9+W10=P10

(P10/∑WTOTAL)*100=K10

100-K10=A10

Nº 100

0.150

W11

P10+W11=P11

(P11/∑WTOTAL)*100=K11

100-K11=A11

Nº 200

0.075

W12

P11+W12=P12

(P12/∑WTOTAL)*100=K12

100-K12=A12

Bandeja

0.000

W13±Error

P12+W13=P13

(P13/∑WTOTAL)*100=K13

100-K13=A13

∑WTOTAL

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ANALISIS GRANULOMETRICO ASTM C136-01 AASHTO T27-99 A. DATOS GENERALES Proyecto: Fecha:

Ubicación: Descripción de la Muestra: Identificación de la muestra:

B. DATOS TECNICOS Masa del Recipiente

Gr.

Masa de la Muestra Seca + Recipiente

Gr.

Masa de la muestra Seca

Gr.

Tamiz Nº

Diámetro (mm)

1 1/2"

38

1"

25.000

3/4"

19.000

1/2"

12.500

3/8"

9.500

Nº 4

4.750

Nº 8

2.000

Nº 16

1.180

Nº 30

0.600

Nº 50

0.300

Nº 100

0.150

Nº 200

0.075

Bandeja

0.000

Masa Retenida (Gr)

Masa Retenida Acumulada (Gr)

% Retenido

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% Que Pasa

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MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD, GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCIÓN DE AGUA EN ÁRIDOS GRUESOS ASTM C 127-01 AASHTO T85-91 1.

OBJETIVO 

Determinar la densidad, gravedad específica y la absorción de agua en áridos gruesos. 3

Es aplicable a los áridos gruesos de densidad neta entre 2.000 y 3.000 kg/m , que se emplean en el análisis de suelos, elaboración de hormigones y obras asfálticas. DEFINICIONES a)

Árido Grueso Material árido retenido en el tamiz de 4,75 mm (Nº 4) en el caso de suelos y hormigones, y en el tamiz de 2,36 mm (Nº 8) cuando se utiliza en asfaltos (según norma ABC, según norma ASTM solo el tamiz N°4).

b)

Huecos Espacios vacíos entre las partículas de un material árido.

c)

Poros Espacios vacíos interiores de una partícula de material árido.  Poro accesible: poro permeable o abierto.  Poro inaccesible: poro impermeable o cerrado.

d)

Densidad (ρ) Es el cociente entre la masa (m) y el volumen (v) de un material pétreo a una temperatura especificada. 3 Se expresa en kg/m .  Densidad real (ρR): Densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas de material árido, más el volumen de los poros accesibles e inaccesibles de esas partículas.  

Densidad real del árido seco (ρRS). Densidad real en que se considera solamente la masa del árido seco. Densidad real del árido saturado superficialmente seco (ρRT). Densidad real en que se considera la masa del árido seco más la masa del agua que llena los poros accesibles.

 Densidad neta (ρN): Densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas de material pétreo más el volumen de los poros inaccesibles. e)

Absorción de agua (α ) Masa de agua necesaria para llevar un material árido del estado seco al estado saturado superficialmente seco. Se expresa como porcentaje referido a la masa del pétreo seco.

f)

Árido seco Material secado en horno hasta masa constante. Esta condición se obtiene cuando dos pesadas sucesivas, separadas por 1 h de secado a 110 ± 5º C, difieren en un porcentaje igual o inferior al 0,1 % de la menor masa determinada.

g) Gravedad Específica Es la proporción de la masa (o el peso en el aire) entre la unidad de volumen de un material para la masa del mismo volumen de agua a una temperatura determinada. Los valores son dimensionales. h) Gravedad Específica Seca Aparente (Gsa) Es la proporción de el peso al aire entre unidad de volumen de la porción impermeable del agregado a una temperatura determinada, para el peso al aire de un volumen equivalente de agua destilada libre de gas a una temperatura determinada. i)

Gravedad Especifica Bulk (Gsb) Es la proporción de el peso en el aire entre unidad de volumen de agregado (incluyendo los vacíos permeables e impermeables en las partículas, pero no incluyendo los vacíos entre partículas) para el peso al aire de un volumen equivalente de agua destilada libre de gas a una temperatura determinada.

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j)

Gravedad Específica Saturada Superficialmente Seca de Bulk (Gsssb) Es la proporción de la masa en el aire entre unidad de volumen de agregado, incluyendo la masa de los vacíos llenos de agua lo cual se logra sumergiendo el agregado en agua.

2.

EQUIPOS Y MATERIALES



Balanza La balanza estará equipada con un aparato adecuado para suspender el contenedor de la muestra en el agua desde el centro de la plataforma de pesado o la cazuela de la balanza. La precisión mínima de la balanza será de 0.1 g.

Figura Nº 1 Balanza Electrica Fuente: Elaboración Propia



Horno Con circulación de aire y temperatura regulable para las condiciones del ensaye.

Figura Nº 2 Horno Electrico Fuente: Elaboración Propia



Canastillo “Porta-muestra” De alambre de acero inoxidable lo suficientemente resistente para soportar el peso de la muestra, con malla de abertura igual o inferior que 2 mm. Además, debe estar provisto de un dispositivo que permita suspenderlo de la balanza

Figura Nº 3 Canastillo “Porta-muestra” Fuente: Elaboración Propia

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

Estanque Impermeable, inoxidable, de forma y capacidad tal que permita contener totalmente y con holgura el canastillo porta-muestra, de acuerdo con el procedimiento especificado en este método.

Figura Nº 4 Recipiente para determinar el peso sumergido de la muestra “estanque” Fuente: Elaboración Propia



Recipientes Deben estar limpios de material resistente, estancos y de capacidad suficiente para contener la muestra de ensaye.

Figura Nº 4 Recipientes para realizar los pesajes correspondientes Fuente: Elaboración Propia

3.

EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS 3.1 Extracción de muestras Extraiga y prepare las muestras de acuerdo con los métodos:  Método para extraer y preparar muestras (ASTM D 75-03, AASHTO T 2-91)  Método para el cuarteo de muestras (ASTM C 702-98 (Reapproved 2003)) 3.2 Tamaño de la muestra a ensayar La cantidad mínima de muestra para el ensayo se determina según la Tabla Nº1, en función del tamaño máximo nominal del árido. TABLA Nº1 CANTIDAD MÍNIMA DE MUESTRA SEGÚN TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DEL ÁRIDO

Tamaño máximo nominal mm ASTM 12.5 o menos 19 25 37.5 50 63

½” ¾” 1” 1 ½” 2” 2 ½”

Cantidad mínima de muestra kg 2 3 4 5 8 12

Fuente: ASTM C 127-01 “Volume 04.02 Concrete and Aggregates”

3.3 Preparación de la muestra de ensayo  Puede emplear el material proveniente del ensayo de tamizado, debidamente homogeneizado.  Elimine por tamizado las partículas inferiores a 4,75 mm (Nº 4), en el caso de hormigones y suelos y las partículas inferiores a 2,36 mm (Nº 8), en el caso de asfaltos. UMSS – FCYT Carrera de Ingeniería Civil Laboratorio de Asfaltos y Pavimentos

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   

Lave la muestra hasta remover el polvo superficial o cualquier materia extraña adherida a las partículas. Seque la muestra hasta masa constante en un horno a 110 ± 5º C. Enfríe la muestra al aire a temperatura ambiente por un período de 24 ± 4 h. Sumerja la muestra en agua a temperatura ambiente por un período de 24 ± 4 h.

Nota 1: Se debe tener presente que existen áridos cuya saturación no se completa en 24 h. En ese caso es necesario continuar el control de absorción hasta que dos pesadas sucesivas, separadas por una hora de inmersión, difieran en un porcentaje igual o inferior que el 0,1 % de la menor masa determinada

Figura Nº 5 Separacion de la muestra mediante el tamizado Tamiz Nº 8 “agregado grueso y fino” Fuente: Elaboración Propia

4.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Efectúe las siguientes pesadas a la muestra de ensayo: 4.1 Pesada al aire ambiente del árido saturado superficialmente seco  Retire la muestra del agua y seque superficialmente las partículas, haciéndolas rodar sobre un paño absorbente hasta que desaparezca la película visible de agua adherida. Seque individualmente las partículas mayores manteniendo el árido, ya secado superficialmente, cubierto por un paño hasta el momento de pesar. Efectúe toda la operación en el menor tiempo posible.  Determine inmediatamente la masa del agregado saturado superficialmente seco, por pesada al aire ambiente, aproximando a 0.1 gr. y registre su valor como MSSS.

e) Figura Nº 6 Muestra saturada después de 24 horas de inmersión. Seque la muestra con un paño absorbente. Enrolle la muestra y seque las partículas más grandes. La condición saturada superficialmente seco se logra cuando las partículas presentan un color opaco. e) Determinar la masa saturada superficialmente seca y regístrela como Msss a) b) c) d)

Fuente: Elaboración Propia

4.2 Pesada sumergida  Coloque la muestra inmediatamente en el canastillo porta-muestra.  Sumerja el canastillo en agua a 20 ± 3º C, por un período de al menos 3 min. UMSS – FCYT Carrera de Ingeniería Civil Laboratorio de Asfaltos y Pavimentos

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

Determine la masa sumergida, aproximando a 0.1 g. Registre su valor como MSUM.

Nota 2: Mantenga el canastillo y su contenido totalmente sumergidos durante la operación. Debe procurarse que el elemento de suspensión del canastillo tenga la menor dimensión posible, a fin de minimizar su efecto sobre los resultados.

a)

b)

c)

Figura Nº 7 a) Colocar la muestra en el Canastillo porta-muestra. b) Enganchar el canastillo porta-muestra en la balanza. c) Sumerja la muestra por un lapso de 3 minutos y regístrela como M SUM Fuente: Elaboración Propia

4.3 Pesada al aire ambiente del árido seco  Retire la muestra del canastillo y vacíela completamente del recipiente, cuidando de no dejar partículas atrapadas.  Seque la muestra hasta masa constante en horno a una temperatura de 110 ± 5º C.  Enfríe la muestra hasta temperatura ambiente, en lo posible dentro de un recipiente protegido, para evitar la absorción de humedad del aire.  Determine la masa de la muestra seca, por pesada al aire ambiente, aproximando a 0.1 g. registre su valor como MS. a)

b)

c)

Figura Nº 8 a) Retire la mustra del canastillo porta-muestra. b) Secar la muestra hasta masa constante en horno a una temperatura de 110 ± 5 ºC. c) Enfrié la muestra a temperatura ambiente y determine la masa de la muestra seca regístrela como M S. Fuente: Elaboración Propia

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5.

MEMORIA DE CALCULO Densidad real

 R 

Gravedad especifica

Densidad real del pétreo saturado superficialmente seco  RT





 RT 

M SSS * W M SSS  M SUM

Densidad real del árido seco

 RS  Densidad neta

 RS 

Absorción de agua

se de Bulk

Gsssb 

M SSS  RT  W M SSS  M SUM

G sssb 

Gravedad especifica seca Bulk

MS * W M SSS  M SUM

 N 

N 

Gravedad especifica saturada superficialmente

Gsb 

Gsb 

 RS MS  W M SSS  M SUM

Gravedad especifica seca aparente

MS * W M S  M SUM

Gsa 

   %  

Gsa 

N MS  W M S  M SUM

M SSS  M S * 100 MS

Dónde:

M SUM : Masa del árido sumergido (gr) M SSS : Masa del árido saturado superficialmente seco (gr) M S : Masa del árido seco (gr) Nota 3: Para efectos prácticos se considerará la densidad del agua como 1.000 kg/m3. En lugar del valor real a 20 ºC que es 9 98,20 kg/m3.

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MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD, GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCIÓN DE AGUA EN ÁRIDOS GRUESOS ASTM C 127-01 AASHTO T85-91 A. DATOS GENERALES Proyecto: Ubicación: Descripción de la Muestra:

Fecha:

Identificación de la muestra:

B. DATOS TECNICOS gr

Peso total de la muestra: Combinación de los Agregados Grava

%

gr

Grava

%

gr

Grava

%

gr

%

gr

Filler

%

gr

Total

%

gr

Arena

Peso Retenido en el Tamiz Nº 4 Peso que Pasa en el Tamiz Nº 4

gr

% en Masa

gr

% en Masa

Agregado Grueso Peso Seco

MS=

gr

Peso Sumergido

MSUM=

gr

Peso Saturado Superficialmente Seco

MSSS=

gr

C. MEMORIA DE CALCULO Densidad Real del Pétreo Saturado Superficialmente Seco

Gravedad Especifica Saturada Superficialmente Seca de Bulk

ρRT=

Gssb=

Densidad Real del Árido Seco

Gravedad Especifica Seca de Bulk

ρRS=

Gsb= Densidad Neta

Gravedad Especifica Seca Aparente

ρN=

Gsa= Absorción del Agua

α (%)=

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MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD, GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCIÓN DE AGUA EN ÁRIDOS FINOS ASTM C 128-01(Reapproved 2003) AASHTO T84-00 1.

OBJETIVO 

Determinar la densidad, gravedad específica y la absorción de agua en áridos finos. 3

Es aplicable a los áridos finos de densidad neta entre 2.000 y 3.000 kg/m , que se emplean en el análisis de suelos, elaboración de hormigones y obras asfálticas. DEFINICIONES a)

Árido Fino Material árido no retenido en el tamiz de 4,75 mm (Nº 4) en el caso de suelos y hormigones, y en el tamiz de 2,36 mm (Nº 8) cuando se utiliza en asfaltos (según norma ABC, según norma ASTM solo el tamiz N°4).

b) Huecos Espacios vacíos entre las partículas de un material árido. c)

Poros Espacios vacíos interiores de una partícula de material árido.  Poro accesible: poro permeable o abierto.  Poro inaccesible: poro impermeable o cerrado.

d)

Densidad (ρ) Es el cociente entre la masa (m) y el volumen (v) de un material pétreo a una temperatura especificada. 3 Se expresa en kg/m .  Densidad real (ρR): Densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas de material árido, más el volumen de los poros accesibles e inaccesibles de esas partículas.  

Densidad real del árido seco (ρRS). Densidad real en que se considera solamente la masa del árido seco. Densidad real del árido saturado superficialmente seco (ρRT). Densidad real en que se considera la masa del árido seco más la masa del agua que llena los poros accesibles.

 Densidad neta (ρN): Densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas de material pétreo más el volumen de los poros inaccesibles. e)

Absorción de agua (α ) Masa de agua necesaria para llevar un material árido del estado seco al estado saturado superficialmente seco. Se expresa como porcentaje referido a la masa del pétreo seco.

f)

Árido seco Material secado en horno hasta masa constante. Esta condición se obtiene cuando dos pesadas sucesivas, separadas por 1 h de secado a 110 ± 5º C, difieren en un porcentaje igual o inferior al 0,1 % de la menor masa determinada.

g) Gravedad Específica Es la proporción de la masa (o el peso en el aire) entre la unidad de volumen de un material para la masa del mismo volumen de agua a una temperatura determinada. Los valores son dimensionales. h) Gravedad Específica Seca Aparente (Gsa) Es la proporción de el peso al aire entre unidad de volumen de la porción impermeable del agregado a una temperatura determinada, para el peso al aire de un volumen equivalente de agua destilada libre de gas a una temperatura determinada. i)

Gravedad Especifica Bulk (Gsb) Es la proporción de el peso en el aire entre unidad de volumen de agregado (incluyendo los vacíos permeables e impermeables en las partículas, pero no incluyendo los vacíos entre partículas) para el peso al aire de un volumen equivalente de agua destilada libre de gas a una temperatura determinada.

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j)

Gravedad Específica Saturada Superficialmente Seca de Bulk (Gsssb) Es la proporción de la masa en el aire entre unidad de volumen de agregado, incluyendo la masa de los vacíos llenos de agua lo cual se logra sumergiendo el agregado en agua.

k)

EQUIPOS Y MATERIALES



Balanza De capacidad superior a 1 kg y una precisión mínima de 0.1 gr.

Figura Nº 1 Balanza Electrica Fuente: Elaboración Propia



Horno Con circulación de aire y temperatura regulable para las condiciones del ensayo.

Figura Nº 2 Horno Electrico Fuente: Elaboración Propia



Recipientes Deben estar limpios, de material resistente, estancos y de capacidad suficiente para contener la muestra de ensaye.

Figura Nº 3 Recipientes para realizar los pesajes correspondientes Fuente: Elaboración Propia

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

Matraz Es un matraz aforado en el que se pueda introducir fácilmente la muestra de ensaye. Debe llevar una marca de calibración que indique el volumen contenido con una precisión de ± 0,1 ml. Dicho volumen excederá a lo menos en un 50 % al volumen aparente de la muestra de pétreo fino. Se recomienda 3 emplear un matraz de 500 cm de capacidad. También puede emplearse un picnómetro.

Figura Nº 4 a) Matraz de 500 ml b) Picnometro Fuente: Elaboración Propia



Molde-Cono Con forma tronco - cónica, de 40 ± 3 mm de diámetro en la parte superior, 90 ± 3 mm de diámetro en la parte inferior y 75 ± 3 mm de altura. Confeccionado con una plancha metálica de un espesor igual o superior que 0,8 mm.

Figura Nº 4 Mole-Cono Fuente: Elaboración Propia



Pisón Es una varilla metálica, con uno de sus extremos de sección plana y circular, de 25 ± 3 mm de diámetro. Debe tener una masa de 340 ± 15 g. a)

b)

a) b)

Figura Nº 4 a) Pison b) Pison y Cono Fuente: Elaboración Propia

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l)

EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS 3.1 Extracción de muestras Extraiga y prepare las muestras de acuerdo con los métodos:  Método para extraer y preparar muestras (ASTM D 75-03, AASHTO T 2-91)  Método para el cuarteo de muestras (ASTM C 702-98 (Reapproved 2003)) 3.2 Tamaño de la muestra a ensayar Para cada ensayo se usará una cantidad de árido fino superior a 50 gr. e inferior a 500 gr. 3.3 Preparación de la muestra de ensayo  Corte el material retenido en tamiz de referencia (tamiz Nº 4 para hormigón y Tamiz Nº 8 para mezclas asfálticas).

Figura Nº 5 Separando la muestra en el tamiz de referencia Fuente: Elaboración Propia

 Si la muestra de laboratorio contiene un porcentaje superior al 15 % de material retenido sobre el tamiz de referencia, considérela como un integral y determine los porcentajes de la fracción retenida y de la fracción que pasa respecto del total de dicha muestra.  Ensaye la fracción retenida de acuerdo con la (ASTM C 127-01, AASHTO T85-91) y la fracción que pasa de acuerdo con este Método de ensayo.  Reduzca por cuarteo de acuerdo a la (ASTM C-702), la muestra de terreno o la fracción que pasa indicada en “Preparación de la muestra de ensayo” segundo párrafo, a una cantidad de árido de aproximadamente el doble del tamaño de muestra de laboratorio requerido. Nota 1: La muestra debe humedecerse antes de efectuar la reducción para evitar la segregación y pérdidas de polvo.

m) PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 

Seque el árido en horno a una temperatura de 110 ± 5 º C.



Cubra el árido en su totalidad con el mínimo de agua a temperatura ambiente para asegurar su saturación en un período de 24 ± 4 h.



Eliminar el exceso de agua con cuidado para evitar la pérdida de finos, extienda la muestra sobre una superficie plana comenzando la operación de desecar dirigiendo sobre ella una corriente moderada de aire caliente y remover con frecuencia para garantizar el secado homogéneo hasta llegar a su condición suelta.



Sostenga el molde cónico firmemente contra una superficie lisa, plana y no absorbente, con su diámetro mayor hacia abajo, llénelo con el árido en condición suelta en una capa y enrase.



Compacte suavemente con 25 golpes de pisón uniformemente distribuidos sobre la superficie, en cada golpe deje caer el pisón libremente desde una altura de 5 mm sobre la superficie del árido. Dicha altura debe conservarse, ajustándola a la nueva elevación de la muestra después de cada golpe.



Remueva cuidadosamente todo material sobrante en la superficie. Levante el molde verticalmente. Si hay humedad libre la muestra conservará la forma del cono. En este caso elimine el exceso de humedad, repitiendo el procedimiento. Cuando, al retirar el molde, el árido caiga suavemente según su talud natural, será indicación que éste ha alcanzado la condición saturada superficialmente seca. Inmediatamente que el árido alcance la condición de saturado superficialmente seco, obtenga el tamaño de muestra de ensayo requerido, pese y registre su masa (MSSS).



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

Coloque la muestra en el matraz y cúbrala con agua a una temperatura de 20 ± 3º C, hasta alcanzar aproximadamente 2/3 del volumen del matraz. a)

a)

b)

b)

Figura Nº 6 Colocar la muestra en el matraz con la ayuda de un embudo de papel para evitar la perdida de la muestra Muestra ingresando atravez del embudo al matraz Fuente: Elaboración Propia



Agite el matraz a fin de eliminar burbujas de aire golpeándolo ligeramente contra la palma de la mano. En caso de pétreos muy finos, se debe utilizar una bomba de vacío.



Deje reposar durante 1 h manteniendo una temperatura de 20 ± 3 º C.



Llene con agua a 20 ± 3º C hasta la marca de calibración, agite y deje reposar un instante.



Mida y registre la masa total del matraz con la muestra de ensayo y el agua (Mm). b)

a)

a) b)

Figura Nº 7 Muestra mas agua hasta la marca de calibracion. Registrar la muestra mas agua como Mm. Fuente: Elaboración Propia



Saque la muestra del matraz, evitando pérdidas de material, y séquela hasta masa constante en horno a una temperatura de 110 ± 5º C. Déjela enfriar a temperatura ambiente. Determine y registre la masa de la muestra de ensaye en condición seca (MS).



Llene el matraz solamente con agua a una temperatura de 20 ± 3º C hasta la marca de calibración. Mida y registre la masa del matraz con agua (Ma).

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n) MEMORIA DE CALCULO Densidad real

 R 

Gravedad especifica

Densidad real del pétreo saturado superficialmente

Gravedad especifica saturada superficialmente

seco

se de Bulk

 RT 

M SSS * W M a  M SSS  M m

 RT 

Densidad real del árido seco

Densidad neta

 RS 

Gravedad especifica seca Bulk

Gsb 

 N 

N 

Gsb 

 RS MS  W M a  M SSS  M m

Gravedad especifica seca aparente

MS * W Ma  MS  Mm

Absorción de agua

M SSS  RT  W M a  M SSS  M m

Gsssb 

MS * W M a  M SSS  M m

 RS 

Gsssb 

Gsa 

   %  

Gsa 

N MS  W M a  M S  M m

M SSS  M S * 100 MS

Dónde:

M a : Masa del matraz con agua hasta la marca de calibración (gr) M m : Masa del matraz con la muestra más agua hasta la marca de calibración (gr) M SSS : Masa del árido saturado superficialmente seco (gr) M S : Masa del árido seco (gr) Nota 3: Para efectos prácticos se considerará la densidad del agua como 1.000 kg/m3. En lugar del valor real a 20 ºC que es 998,20 kg/m3.

En el caso de un integral, la densidad real, la densidad neta y la absorción de agua de los áridos se calculan como el promedio ponderado de la densidad real, densidad neta y la absorción de agua, respectivamente, obtenidas mediante el ensaye por separado de sus dos fracciones, de acuerdo con las siguientes fórmulas:



1 *  r * Pr   p * Pp  100

1 *  RT ( arido grueso ) * % P( arido grueso )   RT ( arido fino ) * % P( arido fino )  100 1  RS  *  RS ( arido grueso ) * % P( arido grueso )   RS ( arido fino ) * % P( arido fino )  100 1 N  *  N ( arido grueso ) * % P( arido grueso )   N ( arido fino ) * % P( arido fino )  100

 RT 

 (%)   (%) 

1 *  r * Pr   p * Pp  100

1 *  arido grueso * % Parido grueso   arido fino * % Parido fino  100

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MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD, GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCIÓN DE AGUA EN AIDOS FINOS ASTM C 128-01 (Reapproved 2003), AASHTO T84-00 A. DATOS GENERALES Proyecto: Ubicación:

Fecha:

Descripción de la Muestra: Identificación de la muestra:

B. DATOS TECNICOS Peso total de la muestra:

gr

Combinación de los Agregados Grava

%

gr

Grava

%

gr

Grava

%

gr

Arena

%

gr

Filler

%

gr

Total

%

gr

Peso Retenido en el Tamiz Nº 8

gr

% en Masa

Peso que Pasa en el Tamiz Nº 8

gr

% en Masa

Agregado Fino Peso Seco Peso Matraz + Agua Peso Matraz + Agua + Muestra Peso Saturado Superficialmente Seco de la Arena

MS= Ma= Mm= MSSS=

gr gr gr gr

C. MEMORIA DE CALCULO Densidad Real del Pétreo Saturado Superficialmente Seco

Gravedad Especifica Saturada Superficialmente Seca de Bulk

Densidad Real del Arido Seco

Gravedad Especifica Seca de Bulk

Densidad Neta

Gravedad Especifica Seca Aparente

Absorción del Agua

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MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DEL ASFALTO ASTM D70-03 AASHTO T228-04 1.

OBJETO Determinar la densidad del cemento asfaltico, mediante el uso de picnómetro a la temperatura requerida.

2.

EQUIPOS Y MATERIALES     

Picnómetro, de 24 a 30 ml de capacidad. Balanza Eléctrica de precisión de 0.1 gr. Baño termostático capaz de mantener la temperatura requerida en un rango de ± 0,1°C Termómetro de –8 a 32°C, con una precisión de 0,1°C Agua destilada

3.

CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO O PROBETA



Determine la masa del picnómetro limpio y seco con su tapa, y desígnela como A, aproximando a 0,01 gr.



Llene el picnómetro con agua destilada y ajuste firmemente la tapa girándola. Sumerja totalmente el picnómetro en un vaso con agua destilada. Coloque el vaso con el picnómetro en el baño de agua de forma que el agua del baño quede al mismo nivel que la del vaso. Manténgalos en el baño como mínimo 30 min. a la temperatura de ensaye. Retire el picnómetro y seque rápida y cuidadosamente toda humedad superficial, determine la masa y desígnela como B, aproximando a 0,01 gr. Nota 1: Se deben tomar las precauciones necesarias para que los equipos y agua estén a la temperatura de ensaye, y para evitar derrames del picnómetro. Nota 2: La temperatura de ensaye debe ser igual a la temperatura de calibración del picnómetro.

c) d) e)

4.

Figura Nº 1 Determinar la masa de la probeta limpio y seco mas tapa “A”. Determinar la masa de la probeta mas agua y tapa “B”. Fuente: Elaboración Propia

PROCEDIMIENTO Procedimientos para cementos asfálticos  Caliente una pequeña cantidad de material hasta una condición fluida, mediante la aplicación de calor en forma suave; debe prevenir la perdida por evaporación. Una vez que la muestra este suficientemente fluida viértala dentro del picnómetro, limpio y seco, hasta aproximadamente la mitad. Figura Nº 2 Vierta la muestra de asfalto en su condicion fluida en una probeta limpia y seca Fuente: Elaboración Propia

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

Es conveniente calentar ligeramente el picnómetro antes de vaciar el material. Se deben tomar precauciones para evitar que el material toque las paredes del picnómetro por encima de su nivel final, y evite la inclusión de burbujas de aire, aplicando ligeramente la llama de un mechero a la superficie del picnómetro y del asfalto.



Enfrié el picnómetro y su contenido a temperatura ambiente y determine la masa con la tapa incluida. Designe esta masa como C, aproximando a 0,01 gr



Termine de llenar con agua destilada, inserte la tapa firmemente, sumérjalo completamente en un vaso lleno de agua destilada y colóquelo en el baño, de acuerdo a lo indicado en el segundo párrafo (calibración del picnómetro) a la temperatura de ensayo por unos 30 min. Retire el picnómetro del vaso y séquelo con un panó. Determine la masa y desígnela como D, aproximando a 0,01 g.

.

5.

MEMORIA DE CALCULO Determine la densidad del asfalto de acuerdo a la fórmula:

 asfalto 

CA * B  A  D  C  w

Dónde:

 asfalto : Densidad del asfalto a temperatura de ensayo

 w : Densidad del Agua a temperatura de ensayo

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DENSIDAD DEL ASFALTO ASTM D70-03 , AASHTO T228-04 A. DATOS GENERALES Proyecto: Ubicación:

Fecha:

Descripción de la Muestra: Identificación de la muestra:

B. DATOS TECNICOS Temperatura de Ensayo

T=

Densidad del Agua a Temperatura de Ensayo

ρw =

ºC gr/cm3

Cemento Asfaltico Peso Picnómetro Limpio y Seco

A=

gr

Peso Picnómetro + Agua Destilada

B=

gr

Peso Picnómetro + Asfalto

C=

gr

Peso Picnómetro + Agua Destilada + Asfalto

D=

gr

C. MEMORIA DE CALCULO Densidad del Asfalto

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ENSAYO DE DUCTILIDAD EN ASFALTOS ASTM D 113-99, AASHTO T51 - 00 1.

OBJETIVO Determinar la longitud, medida en centímetros, a la cual se alarga (elonga) antes de romperse cuando dos extremos de una briqueta, se traccionan a velocidad y temperatura especificadas. A menos que otra condición se especifique, el ensayo se efectúa a una temperatura de 25 ± 0,5 ºC y a una velocidad de 5 cm/min ± 5%. Para otras temperaturas se deberá especificarse la velocidad.

2.

EQUIPOS Y MATERIALES  Moldes El molde, de bronce o zinc, debe ser similar en diseño al mostrado en la Figura Nº 1 ; los extremos b y b’ se denominan clips y las partes a y a’, lados del molde. Cuando se arme el molde se obtendrá la briqueta especificada, con las dimensiones que se indican:

A: Distancia entre los centros: 111,5 a 113,5 mm B: Largo total de la briqueta: 74,5 a 75,5 mm. C: Distancia entre clips: 29,7 a 30,3 mm. D: Borde del clip: 6,8 a 7,2 mm. E: Radio del clip: 15,75 a 16,25 mm. F: Ancho mínimo de la sección transversal: 9,9 a 10,1 mm. G: Ancho de la boca del clip: 19,8 a 20,2 mm. H: Distancia entre los centros de radio: 42,9 a 43,1 mm. I: Diámetro del orificio del clip: 6,5 a 6,7 mm. J: Espesor: 9,9 a 10,1 mm

Figura N°1 Moldes para el ensayo de Ductilidad Fuente: ASTM D 113-99 Volume 04.03 Road and Paving Materials; Vehicle-Pavement Systems

Figura N°2 El molde: a) Sujetadores de la muestra b) Lados del molde c) Molde completamente armado Fuente: Elaboración Propia

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

Baño de agua Para que se mantenga a la temperatura de ensayo especificada, con una tolerancia de ± 0,1 ºC. El volumen mínimo de agua es de 10 l. Sumerja la muestra a una profundidad no menor que 10 cm. y apóyela sobre una bandeja perforada, ubicada a no menos que 5 cm. del fondo del baño

.

Fondo Falso

a)

b)

Figura N°3 Equipo de baño de agua con controlador de temperatura “baño maría” b) Fondo falso a)

Fuente: Elaboración Propia



Ductilimetro Para traccionar las briquetas de asfalto se puede usar cualquier aparato construido de modo que la muestra se mantenga continuamente sumergida en agua.

Figura N°4 Ductilimetro para traccionar las briquetas de asfalto Fuente: Elaboración Propia



Termómetros El termómetro por utilizar será ASTM 63 C con un rango de temperatura entre – 8 y 32 ºC.

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3.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO



Preparación del molde Arme el molde sobre una placa base, cubra cuidadosamente la superficie de la placa y las superficies interiores del molde con una película delgada de desmoldante (talco y glicerina) para prevenir que el material a ensayar se adhiera.

b)

a)

Figura N°5 a) Molde armado o ensamblaje del molde b) Recubrimiento del molde con glicerina y talco Fuente: Elaboración Propia



Moldeo de las muestras para el ensaye Caliente la muestra con cuidado, previniendo calentamientos locales, hasta que esté suficientemente fluida para verter. Sin embargo, durante el calentamiento la temperatura no debe exceder de 80 a 110 ºC por encima del punto de ablandamiento esperado. Tamice la muestra fundida a través del tamiz 0,3 mm (No 50); Luego continúe revolviendo y vierta el material dentro del molde. Durante el llenado cuide no tocar ni desarreglar el molde, de modo que no se distorsione la briqueta; vierta con un chorro delgado hacia atrás y hacia adelante, de extremo a extremo, hasta que el molde quede por sobre el nivel de llenado. a)

d)

b)

c)

f)

e)

Figura N°6 Proceso de llenado de las muestras a) Al llenar, verter con una corriente delgada b) De un extremo y un lado a otro c) Hasta llenar el molde d) Prosiga con la segunda muestra e) De un extremo y al otro f) Completando la tercera muestra Fuente: Elaboración Propia

Deje enfriar a temperatura ambiente por un periodo de 30 a 40 min y luego coloque en el baño de agua mantenido la temperatura de ensayo especificada por 30 min. Luego recorte el exceso de ligante asfaltico con una espátula o cuchillo caliente, resistente y afilado, de modo que el molde se ajuste al nivel de llenado. UMSS – FCYT Carrera de Ingeniería Civil Laboratorio de Asfaltos y Pavimentos

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

Conservación de las muestras a la temperatura de ensaye Coloque la placa y el molde con la briqueta en el baño de agua y manténgala por un periodo de 85 a 95 min. a la temperatura especificada; luego quite la briqueta de la placa, separe las partes a y a’ e inmediatamente ensaye la briqueta.



Ensayo Enganche los anillos de cada extremo de los clips a las clavijas del ductilimetro y sepárelos a la velocidad uniforme especificada hasta la ruptura de la briqueta; se permite una tolerancia de ± 5 % para la velocidad especificada. Mida la distancia en cm. entre los clips traccionados en el momento de producirse la ruptura. Durante el desarrollo del ensayo, el agua en el estanque del ductilimetro cubrirá la briqueta a lo menos 2,5 cm. y esta se antendrá continuamente a la temperatura especificada con una tolerancia de ± 0,5 ºC. a)

d)

b)

c)

f)

e)

Figura N°7 Ensayo de las muestras a) Tensión inicial b) A una velocidad uniforme c) De un extremo a otro d) Hasta formarse un hilo e) Continuando la tensión f) Hasta que el asfalto falle Fuente: Elaboración Propia

Figura N°8 Distintas mediciones, conforme la muestra es ensayada a) Primera 107.5mm b) Segunda 125.3 c) Tercera 131.3 mm Fuente: Elaboración Propia

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4.

MEMORIA DE CÁLCULO

DUCTILIDAD DEL ASFALTO ASTM D 113-99, AASHTO T 51 - 00 A. DATOS GENERALES Proyecto: Ubicación:

Fecha:

Descripción de la Muestra: Identificación de la muestra:

B. DATOS TECNICOS O CONDICIONES DE ENSAYO Temperatura de Ensayo

T=

ºC

Velocidad de Ensayo

V=

cm/min

Tipo de Cemento Asfaltico "Grado de Penetración"

C. MEMORIA DE CALCULO

Numero de Lecturas

Longitud de alargamiento o falla de la Muestra (cm)

Velocidad de Ensayo (cm/min)

1º 2º 3º 4º 5º 6º Promedio

5.

ANEXOS

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Temperatura de Ensayo ºC

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ENSAYO DE PENETRACIÓN EN ASFALTOS ASTM D 5-97, AASHTO T49-97 1.

OBJETIVO 

Determinar la dureza mediante la penetración de materiales bituminosos sólidos y semisólidos.

El ensayo de penetración se usa como una medida de consistencia; valores altos de penetración indican consistencias más blandas. 2.

EQUIPOS Y MATERIALES 

Penetrometro Cualquier equipo que permita el movimiento vertical sin fricción apreciable del vástago sostenedor de la aguja, y que sea capaz de indicar la profundidad de la penetración con una precisión de 0,1 mm. El peso del vástago será de 47, 5 ± 0,05 g. El peso total de la aguja y el vástago será de 50, 0 ± 0,05 g. Para cargas totales de 100 g y 200 g, dependiendo de las condiciones es en que se aplique el ensaye, se estipulan pesas de 50,0 ± 0,05g y 100,0 ± 0,05g. La superficie sobre la que se apoya la capsula que contiene la muestra será lisa y el eje del embolo deberá estar aproximadamente a 90º de esta superficie. El vástago deberá ser fácilmente desmontable para comprobar su peso.

Reloj Digital

Vástago

Aguja

Superficie sobre la que se Apoya la Capsula

Figura N°1 Equipo de Penetración “Penetrometro” Fuente: Elaboración Propia



Aguja de Penetración La aguja es de acero inoxidable templado y duro, debe tener aproximadamente 50 mm de largo y un diámetro entre 1,00 y 1,02 mm. Sera simétricamente afilada en forma cónica, con un ángulo entre 8°40´ y 9°40´ con respecto al largo total del cono, debe ser coaxial con el cuerpo recto de la aguja. La variación total axial de la intersección del cono y la superficie recta no debe exceder de 0,2 mm. La punta truncada del cono debe tener un diámetro entre 0,14 y 0,16 mm y en ángulo recto al eje de la aguja con una tolerancia de 2º. La masa del conjunto casquete - aguja será de 2,50 ± 0,05 gr.

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Casquete Aguja

Estuche y tapa

Figura N°2 Aguja para el ensayo de Penetración Fuente: Elaboración Propia



Capsulas Las capsulas deben ser de metal o vidrio, de forma cilíndrica y con fondo plano. Sus dimensiones son las siguientes:  Para penetraciones menores a 200: 55 mm. de diámetro y 35 mm. de profundidad.  Para penetraciones entre 200 y 350: 55 mm. de diámetro y 70 mm. de profundidad.

Figura N°3 Capsula de metal con dimensiones: Diámetro de 55 mm Profundidad de 70 mm Volumen de 175 ml aprox. Fuente: Elaboración Propia



Baño de Agua Tendrá una capacidad mínima de 10 lts y un sistema apto para mantener la temperatura a 25 ºC, con una tolerancia de ± 0,1ºC; tendrá, además, una bandeja perforada ubicada a no menos de 50 mm del fondo, ni menos de 100 mm bajo el nivel del liquido en el baño. Fondo Falso

Controlador de temperatura

Figura N°4 Baño de Agua “Baño María” Fuente: Elaboración Propia

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Nivel de Agua t=25°C Capsula mas Muestra

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

Transportador de Capsula Debe tener una capacidad mínima de 350 ml y una profundidad suficiente de agua que permita cubrir la altura del contenedor de la muestra. Debe estar provisto de algún medio que asegure firmemente la capsula y evite el balanceo; para lo que tendrá tres brazos que permitan a lo menos tres puntos de contacto para sostener la capsula.

Figura N°5 Transportador de Capsula Fuente: Elaboración Propia



Aparato Medidor de Tiempo Para operar un penetrometro manual, utilice cualquier aparato que mida el tiempo, tal como un medidor de tiempo eléctrico, un cronometro o cualquier dispositivo a cuerda, que este graduado en 0,1 seg. o menos y cuya precisión este dentro de ± 0,1 s para un intervalo de 60 s.



Termómetros Se pueden usar termómetros de vidrio de rango adecuado, con subdivisiones y escala máxima de error de 0,1 ºC, o cualquier otro aparato que mida temperaturas con igual exactitud, precisión y sensibilidad. Los termómetros deben cumplir los requisitos de la Especificación ASTM E1. TABLA Nº1: Tipos de Termómetros

ASTM

Rango

Temperatura de Ensayo

17 C

19 a 27 ºC

25 ºC

63 C

-8 a +32 ºC

0 a 4 ºC

64 C

25 a 55 ºC

46 ºC

Fuente: ASTM D 5-97 Volume 04.03 Road and Paving Materials; Vehicle-Pavement Systems



Hornilla Hornilla a gas o eléctrica para fundir la muestra

Figura N°6 Hornilla Eléctrica Fuente: Elaboración Propia

3.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA



Caliente la muestra cuidadosamente, previniendo calentamientos locales, hasta que llegue a fluidificarse. Entonces revuelva constantemente subiendo la temperatura de la muestra de asfalto a no más de 90 ºC por encima del punto de ablandamiento esperado.



No caliente la muestra por más de 30 min. y evite la incorporación de burbujas en la muestra.

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

Vierta la muestra en la capsula a una profundidad tal que cuando se enfrié a la temperatura de ensayo, la profundidad de la muestra sea a lo menos 10 mm mayor que la profundidad a la cual se espera que la aguja penetre. Vierta dos porciones separadas para cada variación de las condiciones de ensayo.



Proteja la capsula contra el polvo, cubriéndola con un vaso y déjela enfriar al aire a una temperatura entre 15 y 30°C, entre 1 y 1,5 h para una capsula pequeña (90 ml) y 1,5 y 2 h, para el más grande (175 ml).



Cuando utilice el transportador de capsula, coloque las muestras junto con este en el baño de agua, manteniéndolas a la temperatura de ensayo. Las muestras en capsulas pequeñas deben permanecer entre 1 y 1,5 h y en las más grandes, entre 1,5 y 2 h.

4.

CONDICIONES DE ENSAYO Cuando no se especifiquen las condiciones de ensayo, considere la temperatura, carga y tiempo, en 25°C, 100 g y 5 seg, respectivamente. Otras condiciones de temperatura, carga y tiempo pueden usarse para ensayos especiales, tales como los que se muestran en la Tabla Nº 2. TABLA Nº 2: Condiciones para Ensayos Especiales

Temperatura ºC

Carga gr.

Tiempo Seg.

0 4 45 46.1

200 200 50 50

60 60 5 5

Fuente: ASTM D 5-97 Volume 04.03 Road and Paving Materials; Vehicle-Pavement Systems

5.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO



A menos que se especifique otra cosa, coloque el peso de 50 g sobre la aguja, obteniendo una masa total de 100 ± 0,1 gr.



Si el ensayo se hace con el penetrometro en el baño, coloque la capsula con muestra directamente sumergida sobre la superficie de este, y deje la capsula con la muestra en el baño, completamente cubierta con agua.



Si el ensaye se realiza con el penetrometro fuera del baño, coloque la muestra en el transportador de capsula, cúbrala completamente con agua a la temperatura del baño (constante) y ubique el transportador sobre la superficie del penetrometro.



Posicione la aguja descendiendo lentamente hasta que la punta haga contacto con la superficie de la muestra; realice esto con la punta de la aguja haciendo contacto real con su imagen reflejada sobre la superficie de la muestra, para lo cual emplee una fuente luminosa.



Haga un mínimo de tres penetraciones en la superficie de la muestra en puntos distanciados al menos 10 mm de la pared de la capsula y a no menos de 10 mm entre uno y otro. Si se usa el transportador de capsula, retorne la muestra y el transportador al baño de agua entre determinaciones; use una aguja limpia para cada determinación.



Si la penetración es mayor que 200, use un mínimo de tres agujas, dejándolas en la muestra hasta completar las tres penetraciones. Cronometro

Carga de 50 gr. Capsula mas Muestra

Transportador de Capsula

Figura N°7 Esquematización del ensayo Fuente: Elaboración Propia

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6.

MEMORIA DE CÁLCULO

PENETRACIÓN DEL ASFALTO ASTM D 5-97, AASHTO T 49-97 A. DATOS GENERALES Proyecto: Ubicación:

Fecha:

Descripción de la Muestra: Identificación de la muestra:

B. DATOS TECNICOS O CONDICIONES DE ENSAYO Temperatura de Ensayo

T=

ºC

Tiempo de Ensayo del Penetrometro

t=

seg.

Carga total para el ensayo

q=

gr.

Tipo de Cemento Asfaltico "Grado de Penetración"

C. MEMORIA DE CALCULO

Numero de Lecturas

Lectura del Penetrometro

Carga de Ensayo Temperatura (gr.) de Ensayo ºC

1º 2º 3º 4º 5º 6º Promedio de Penetración Penetración en mm.

7.

ANEXOS

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MÉTODO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS UTILIZANDO EL APARATO MARSHALL ASTM D 1559-01; AASHTO T 245-97

1.

OBJETIVO Describir el procedimiento que debe seguirse para la determinación de la resistencia a la deformación plástica de mezclas asfálticas para pavimentación. El procedimiento puede emplearse tanto para el proyecto de mezclas en el laboratorio como para el control en obra de las mismas. NOTA: Este método es aplicable a mezclas asfálticas con árido de tamaño máximo 25 mm.

2.

RESUMEN DEL METODO El procedimiento consiste en la fabricación de “briquetas” probetas cilíndricas de 101.6 mm (4") de diámetro y 63.5 mm (2 1/2") de altura, preparadas como se describe en esta guía de ensayo basados en la norma (ASTM D 1559-01; AASHTO T 245-97), rompiéndolas posteriormente en la prensa Marshall determinando su estabilidad y flujo. Si se desean conocer los porcentajes de vacíos de las mezclas así fabricadas, se determinaran previamente los, pesos específicos de los materiales empleados y de las probetas compactadas “briquetas”, antes del ensayo de rotura, de acuerdo con las normas correspondientes (Ensayos ya realizados anteriormente en base a las normas ASTM y AASHTO). El procedimiento se inicia con la preparación de probetas de ensayo, para lo cual los materiales propuestos deben cumplir con las especificaciones de granulometría y demás, fijadas para el proyecto. Además, deberá determinarse previamente el peso específico de los agregados, así como el peso específico del asfalto, y el análisis de densidad-vacios. Para determinar el contenido Optimo de asfalto para una gradación de agregados dada o preparada, se deberá elaborar una serie de probetas “briquetas” con distintos porcentajes de asfalto, de tal manera que al graficar los valores obtenidos después de ser ensayadas, permitan determinar ese valor "Optimo" de cemento asfaltico.

3.

EQUIPO Y MATERIALES



Moldes de compactación Consistente en una placa de base Plana, con su molde y collar de extensión cilíndricos. El molde deberá tener un diámetro interior de 101.6 mm (4") y altura aproximada de 76.2 mm (3"); la placa de base y el collar de extensión deberán ser intercambiables, es decir, ajustables en cualquiera de los dos extremos del molde. Se recomienda disponer de tres (3) moldes. a)

b) Molde Collar de extensión

Placa Base

Figura N°1 a) Partes del molde de compactación b) Moldes de compactación Armados Fuente: Elaboracion Propia



Extractor (ver figura N° 2) Que sirva para sacar las probetas del molde; debe estar provisto de un disco desplazador de 100 mm de diámetro por 10 mm de espesor.



Martillo de compactación (ver figura N° 3) Consiste en una cara circular de 100 mm (3 7/8”) de diámetro equipada con un peso de 4.515 ± 15 g (10 lb) y construido de modo de obtener una altura de caída 460 ± 2 mm (18”). Las condiciones señaladas aseguran la obtención de una energía por caída de 20,75 J.

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Figura N°2 Extractor de moldes “briquetas” Fuente: Elaboracion Propia

Figura N°3 Martillo Compactador y los Elementos que conforman el mismo Fuente: Elaboracion Propia



Pedestal de compactación Consiste en un poste de madera de 205 x 205 x 455 mm cubierto con una placa de acero de 305 x 305 x 25 mm. Ver figura N°4.a El poste va empotrado en hormigón mediante cuatro perfiles, debe quedar firmemente afianzada y a nivel.



Sujetador de molde Consiste en un aro con resorte diseñado para mantener centrado y fijo el molde en el pedestal durante la compactación ver figura N°4.b .

a)

b)

Figura N°4 a) Pedestal de compactación b) Sujetador de molde Fuente: Elaboracion Propia

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Martillo Compactador

Sujetador de Molde Pedestal de Compactación

Contador Digital

Figura N°5 Equipo de compactación de Moldes “briquetas” Fuente: Elaboracion Propia



Mordaza Consiste en dos segmentos de cilindro, superior e inferior, con un radio interno de 51 ± 0,2 mm, diseñado para transmitir la carga a la probeta en el ensayo.

Figura N°6 Mordaza para el ensayo Marshall Fuente: Elaboracion Propia



Máquina Marshall (ver figura 7) Aparato eléctrico, diseñado para aplicar carga a las probetas durante el ensaye, a una velocidad de deformación de 50 ± 1 mm/min. Está equipada con un anillo de prueba calibrado para determinar la carga aplicada, de una capacidad superior a 25 kN y una sensibilidad de 45N con un dial graduado de 0,0025 mm y un medidor de flujo con una precisión de 0,01 mm, para determinar la deformación que se produce en la carga máxima.



Horno (ver figura 8) Horno debe incluir un termostato capaz de controlar y mantener la temperatura requerida.



Baño de agua (ver figura 9) De a lo menos 150 mm de profundidad y controlado termostáticamente a 60 ± 1 º C. El estanque debe tener un fondo falso perforado y un termómetro centrado y fijo.

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a.1)

a.2)

b)

c.1)

Figura N°8 Horno Eléctrico con controlador de temperaturas Fuente: Elaboración Propia

Figura N°7 a) Equipo Marshall b) Medidor de flujo c) Equipo Marshall y sus partes que lo conforman Fuente: Elaboración Propia

b)

a)

c)

Tapa Fondo Falso

Controlador de Temperatura

Figura N°9 a) Partes que lo conforman al baño de agua b) Baño de agua “Baño María” c) Fondo Falso Fuente: Elaboración Propia

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

Equipo misceláneo         

Pailas para calentar el árido. Recipiente, para calentar el asfalto. Bol, para mezclar el asfalto y árido. Espátulas, para el mezclado manual de la mezcla. Termómetros de rango 10 a 200º C para determinar las temperaturas del árido, asfalto y mezcla bituminosa. Balanzas con capacidad 5 kg y precisión 1 g. Poruñas. Guantes aislantes para resistir rango de de temperatura elevadas. Pintura, tinta u otro elemento de marcación indeleble, para identificar las probetas.

Figura N°10       

Equipos misceláneos: Bandejas para calentar los áridos Recipientes para calentar el asfalto Espátulas para mezclar el conjunto árido asfalto Balanza eléctrica con precisión de 0.1 gr Poruña Hornilla Eléctrica Guantes de Cuero

F Fuente: Elaboración Propia

4.

EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE LA MUESTRA



Número de probetas Prepare a lo menos 3 y de preferencia 5 probetas para cada contenido de asfalto.



Preparación del árido Seque el agregado hasta masa constante a una temperatura de 110 ± 5º C y sepárelo por tamizado en seco en las siguientes fracciones: Separación por Tamizado 1”

3/4”

3/4”

3/8”

3/8”

N°4

N°4

N°8 Pasa N°8



Temperatura de mezclado Es la temperatura a la cual debe calentarse el cemento asfáltico para producir una viscosidad de 170 ± 20 cSt.



Temperatura de compactación UMSS – FCYT Carrera de Ingeniería Civil Laboratorio de Asfaltos y Pavimentos

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Para cementos asfálticos la temperatura de compactación debe ser aquélla a la cual el cemento asfáltico alcanza una viscosidad de 280 ± 30 cSt. 



Preparación de muestras 

Pese en bandejas separadas para cada probeta de ensayo, la cantidad necesaria de cada fracción para producir una muestra que dé como resultado una probeta compacta de una altura aproximada de 65 mm; normalmente se requieren 1.200 g.



Coloque las bandejas en el horno y caliente a una temperatura de aproximadamente 30 ºC sobre la temperatura de mezclado.



Coloque el árido caliente en el bol de mezclado y revuelva completamente, forme un cráter en el árido y pese la cantidad necesaria de cemento asfáltico e incorpórela al bol. En ese instante las temperaturas del árido y del asfalto deben estar dentro de los límites establecidos en cuanto a la temperatura.



Mezcle el árido y asfalto tan rápido como sea posible hasta que la mezcla quede totalmente cubierta y uniforme.

Compactación de probetas 

Prepare el molde y el martillo, limpiando completamente el conjunto del molde y cara del martillo de compactación y caliéntelos durante 15 min en un baño de agua o en una placa caliente a una temperatura próxima a la de compactación.



Coloque un disco de papel filtro, cortado a medida, en la parte inferior del molde antes de colocar la mezcla. Suavice la parte interior del molde y la cara del martillo con un aceite grueso.



Coloque el conjunto collar, molde y base en el pedestal del compactador.



Llene el molde con una espátula, acomodando la mezcla 15 veces en el perímetro y 10 veces en el centro.



La temperatura antes de compactar debe estar en los límites establecidos para la compactación y si no es así, descártela; en ningún caso la mezcla debe recalentarse.



Con el martillo de compactación aplique (35,50 o 75 en base al nivel trafico proyectado) golpes en un tiempo no superior a 90 s.



Saque la base y el collar, invierta y reensamble el molde. Aplique en la otra cara el mismo número de golpes en un tiempo no mayor al indicado. Después de compactar, saque la base y deje enfriar la probeta al aire. Si se desea un enfriamiento más rápido puede usar ventiladores. Normalmente la probeta se deja enfriar toda una noche.

.

Nota 1: Podrá especificarse una cantidad diferente de golpes, de acuerdo al tránsito de diseño.



Determinación de densidad y espesor Tan pronto como la probeta se enfríe a temperatura ambiente, desmolde y determine su espesor. Luego proceda a determinar su densidad real de mezclas asfálticas compactadas de acuerdo con la ASTM D 2726-04.

5.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO



Para probetas confeccionadas con cementos asfálticos, coloque éstas en un baño de agua a 60 ± 1º C durante 30 a 40 min, antes de ensayar.



Limpie completamente la mordaza, la temperatura de ésta debe mantenerse entre 21 y 38º C, usando un baño de agua si es Necesario lubrique las barras guías con una película delgada de aceite de modo que la parte superior de la mordaza se deslice suavemente.



Si se usa un anillo de prueba para medir la carga aplicada, asegúrese que el dial esté firmemente ajustado y en cero.



Saque la probeta del agua y seque cuidadosamente la superficie, coloque y centre la probeta en la parte inferior de la mordaza, luego coloque la parte superior y centre el conjunto en el aparato de carga.



Aplique carga a la probeta a una velocidad constante de deformación de 50 ± 1 mm/min, hasta que se produzca la falla.



El punto de falla queda definido por la carga máxima obtenida el cual se define como la ESTABILIDAD MARSHALL como el número total de newtons (N) o libras (lbf) necesarios para producir la falla de la probeta a 60º C.



A medida que avanza el ensayo de ESTABILIDAD, sujete firmemente el MEDIDOR DE FLUJO sobre la barra guía. Cuando se produzca la carga máxima, tome la lectura y anótela. Esta lectura es el valor de la fluidez de la probeta expresada en unidades de 0,25 mm (1/100 pulg).



El procedimiento completo de ESTABILIDAD y FLUENCIA, comienza desde el momento en que se retira la probeta del agua y no debe durar más de 30 s. UMSS – FCYT Carrera de Ingeniería Civil Laboratorio de Asfaltos y Pavimentos

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6.

MEMORIA DE CÁLCULO 6.1. Temperatura de mesclado y compactación

CURVA VISCOSIDAD Vs. TEMPERATURA 10000

1000

t S c D A 100 D I S O C IS V 10

1 225

235

245

255

265

275

285

295

305

315

325

TEMPERATURA ºF

Para 170 ± 20 cst TMesclado= (281 – 297) ºF (138.3 – 147.2) ºC Para 280 ± 30 cst TCompactación= (265 – 275) ºF (129.4 - 135) ºC 6.2. Primera aproximación del contenido de asfalto Recomendaciones del instituto del asfalto de EE. UU.- la fórmula de Mac kenson y Frickstad calcula el porcentaje de asfalto a utilizarse en una mezcla asfáltica el cual propone la siguiente relación empírica:

P  0.035 * a  0.045 * b  X * c  F 0.15*c, cuando 11-15 % pasa tamiz N° 200

X

0.18*c, cuando 6-10 % pasa tamiz N° 200 0.2*c, cuando < 5% pasa tamiz N° 200

Donde: P= % de asfalto en peso de la mezcla a= % de agregado retenido en el tamiz #8 b= % de agregado que pasa el tamiz #8 y es retenido en el #200 c= % de agregado que pasa el tamiz #200 El valor de F varía de 0.0% a 1.5% y ocasionalmente llega a 2.0%, cuando el agregado es muy poroso. Generalmente el valor “F”, está comprendido entre 0.7 a 1.0%. Este método empírico se recomienda tan solo si no se tiene un equipo de laboratorio disponible.

P= P=

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6.3. Especificaciones Marshall de diseño

Tráfico liviano

Especificación del Método Marshall

Min.

Máx.

Tráfico Mediano Mín.

Máx.

Tráfico Pesado Mín.

Máx.

Compactación, numero de golpes en cada extremo da la probeta “briqueta” Estabilidad Newtons

3336

5338

8006

Libras

750

1200

1800

Flujo 0,25 mm (0,01”)

8

18

8

16

8

14

% de vacíos de aire

3

5

3

5

3

5

% de vacios llenos de asfalto (VFA)

70

80

65

78

65

75

35

50

75

Tabla N°1 Criterios de Instituto del Asfalto para el Diseño Marshall Fuente: Principios de construcción de pavimentos de mezclas asfálticas en caliente (MS-22) pag. 82

% de vacios en el agregado mineral VMA Tamaño máx. nominal de partículas

% de vacios de aire

Tamiz

3.0

4.0

5.0

Nº 16

21.5

22.5

23.5

Nº 8

19.0

20.0

21.0

Nº 4

16.0

17.0

18.0

3/8

14.0

15.0

16.0

½

13.0

14.0

15.0

¾

12.0

13.0

14.0

1

11.0

12.0

13.0

1½

10.0

11.0

12.0

2

9.5

10.5

11.5

2½

9.0

10.0

11.0

Tabla N°2 Porcentaje mínimo de VMA Fuente: Principios de construcción de pavimentos de mezclas asfálticas en caliente (MS-22) pag. 82

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6.4. Determinación de cantidades necesarias de agregado y asfalto para la confección de los moldes o briquetas Peso total de la Briqueta: ASFALTO % de Asfalto

gr

AGREGADOS

Asfalto (gr)

Grava de

Grava de

Grava de

Arena

6.5. Determinación del Espesor, Densidad Real y Gravedad Especifica de Bulk de la mezcla Compactada ESPESOR y/o ALTURA DE LAS PROBETAS “BRIQUETAS” % de Asfalto

Altura de las Probetas o Briquetas H1 (cm)

H2 (cm)

H3 (cm)

H4 (cm)

Promedio (cm)

DENSIDAD REAL Y GRAVEDAD ESPECIFICA DE BULK DE LA MEZCLA COMPACTADA (ASTM D 2726-04) % Asfalto

MS

MSSS

MSUM

G (kg/m3)

Donde: G= Densidad Real Gmb= Gravedad especifica de bulk de la mezcla compactada 6.6. Determinación de la estabilidad y flujo con el equipo Marshall

% Asfalto

Lectura del Dial

Estabilidad libras

Índice de Flujo 0.01"

MÉTODO DE DISEÑO MARSHALL (continuación)

UMSS – FCYT Carrera de Ingeniería Civil Laboratorio de Asfaltos y Pavimentos

Gmb

GUIA DE ENSAYOS DE LABORATORIO “Diseño de Mesclas Asfálticas en Caliente (Método Marshall)” Laboratorio de Asfaltos y Pavimentos-Auxiliar: Egr. Remberto Huanca Fulguera

6.7. Gravedad Específica en Agregados Gruesos (ASTM C 127-01;AASHTO T 85-91)

6.8. Gravedad Específica en Agregados Finos (ASTM C 128-01;AASHTO T 84-00)

6.9. Gravedad Específica de Bulk (Gmb) (ASTM D 2726-04)

Donde: G=densidad real 6.10.Gravedad Específica Teórica Máxima (ASTM D 2041-03a)

Donde: Pmm: Peso Total de la Mezcla PS: Peso del Agregado Gse: Gravedad Específica Efectiva Pb: Peso del Asfalto GsaAsfalto=Gb: Gravedad Específica del Asfalto

6.11.Gravedad Específica de Bulk de la Combinación de Agregados Cuando la muestra se ensaya en fracciones separadas (por ejemplo, grueso y fino), el valor de la gravedad específica promedio se calcula con la siguiente ecuación:

Donde: GS: Gravedad Específica Promedio (Gsb; Gsa) G1.G2…..GN: Valores de Gravedad Especifica por fracciones P1, P2……PN: Porcentajes en pesos de la fracción

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GUIA DE ENSAYOS DE LABORATORIO “Diseño de Mesclas Asfálticas en Caliente (Método Marshall)” Laboratorio de Asfaltos y Pavimentos-Auxiliar: Egr. Remberto Huanca Fulguera

6.12.Gravedad Especifica Efectiva del Agregado

Donde: Gse: Gravedad Específica Efectiva Pb: Contenido de Asfalto del, Porcentaje del Peso Total de la Mezcla Gb: Gravedad Especifica del Cemento Asfaltico Gmm: Gravedad Específica Teórica Máxima 6.13.

Porcentaje de Asfalto Absorbido Pba

Donde: Pba: Porcentaje de Asfalto Absorbido por peso del agregado Gb: gravedad especifica del cemento asfáltico Gse: gravedad especifica efectiva del agregado Gsb: gravedad especifica bulk del agregado 6.14.Porcentaje de Asfalto Efectivo Pbe

Donde: Pbe: Contenido de asfalto efectivo, porcentaje por peso total de la mezcla Pb: Contenido de asfalto, porcentaje del peso total de la mezcla Ps: Contenido de agregado, porcentaje por peso total de la mezcla (100-Pb) Pba: Asfalto Absorbido, porcentaje por peso del agregado 6.15.Porcentaje de Vacios en el Agregado Mineral en Mezcla Compactada VMA

Donde: VMA: Porcentaje de vacios en el agregado mineral Gmb: Gravedad especifica de bulk de la mezcla compactada Gsb: Gravedad especifica de bulk del agregado Pb: Contenido de asfalto, porcentaje del peso total de la mezcla 6.16.Porcentaje de Vacios de Aire en la Mezcla Compactada VTM

Donde: VTM: Porcentaje de vacios de aire en la mezcla compactada Gmb: Gravedad especifica de bulk del espécimen compactado Gmm: Gravedad especifica teórica máxima de la mezcla 6.17.Porcentaje de Vacios Llenos de Asfalto VFA

Donde: VFA: Vacios llenos de asfalto, porcentaje de VMA VMA: Vacios en el agregado mineral, porcentaje del volumen de bulk VTM: Vacios de aire en la mezcla compactada, porcentaje del volumen total 6.18.Graficar las Curvas:  Contenido de Asfalto Vs Densidad (por unidad de peso)  Contenido de Asfalto Vs Estabilidad Marshall  Contenido de Asfalto Vs Flujo  Contenido de Asfalto Vs Porcentaje de Vacios, VTM  Contenido de Asfalto Vs Porcentaje de Vacios del Agregado Mineral, VMA  Contenido de Asfalto Vs Porcentaje de Vacios Llenos de Asfalto, VFA

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