Todos Los Ensayos de Asfalto

INFORME DE ENSAYOS DE LABORATORIO 2011

UMSS –FCYT Laboratorio de Pavimentos y Asfaltos

[1]

INDICE

1.- REDUCCION DE MUESTRAS DE AGREGADO A TAMAÑO DE ENSAYO: 4

1.1- OBJETIVO: 4

1.2.- MÉTODOS DE CUARTEO: 4

1.2.1.- Cuarteo Mecánico: 4

1.2.2.- Cuarteo manual: 4

1.3.- EQUIPO Y MATERIALES: 4

1.4.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO: 4

2.- GRANULOMETRIA DE AGREGADOS 6

2.1.- OBJETIVOS: 6

2.2.- EQUIPOS Y MATERIALES 7


2.4.- MEMORIA DE CÁLCULO 9

2.5.- GRANULOMETRIA DE AGREGADOS 10

2.6.- COMBINACION GRANULOMETRICA 13

3.- MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD, GRAVEDAD ESPECÍFICA 16 3.1.- OBJETIVO 16

3.2.-DEFINICIONES 16

3.3.- EQUIPO Y MATERIALES 17 3.4.- EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS 19

3.4.1.-Extracción de muestras

3.4.2.- Tamaño de la muestra a ensayar

3.4.3.- Preparación de la muestra de ensayo

3.5.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 20

3.5.1.- Pesada al aire ambiente del árido saturado superficialmente seco

3.5.2.- Pesada sumergida

3.5.3.- Pesada al aire ambiente del árido seco


Pág.



[2]

4.- MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD, GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGUA EN ÁRIDOS FINOS 24

4.1.- OBJETIVO: 24 4.2.-DEFINICIONES 24

4.3.- EQUIPO Y MATERIALES 24

4.4.-EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS 26



5.- MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DEL ASFALTO 34

5.1.- OBJETIVO: 34

5.2.-EQUIPOS Y MATERIALES 34



6.- ENSAYO DE PENETRACION EN ASFALTOS 38

6.1.- OBJETIVO: 38


6.3.- PREPARACION DE LA MUESTRA 39

6.4.- CONDICIONES DE ENSAYO 39



6.7 ANEXOS 42

7.-ENSAYO DE DUCTILIDAD PARA ASFALTOS 43

7.1.- OBJETIVO: 43




7.5.- ANEXOS 46

8.- METODO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA DEFORMACION

PLASTICA DE MEZCLAS ASFALTICAS UTILIZANDO EL APARATO “MARSHALL” 47



[3]

8.1.- OBJETIVOS 47

8.2.- RESUMEN DEL METODO 47

8.3.- EQUIPO Y MATERIALES 47

8.4.- EXTRACCION Y PREPARACION DE LA MUESTRA: 48





[4]

1.- REDUCCION DE MUESTRAS DE AGREGADO A TAMAÑO DE ENSAYO:

“CUARTEO DE MUESTRA”

ASTM C 702 -98

1.1- OBJETIVO:

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

1.2.- MÉTODOS DE CUARTEO:

- Existen dos métodos de cuarteo de material que son:

1.2.1.- Cuarteo Mecánico:

- Este se lo realiza con un cuarteador de muestra que debe de tener un número igual de conductos pero

no menos de un total de ocho conductos para agregado grueso y doce para agregado fino, los cuales

descargan alternadamente a cada lado del cuarteador.

1.2.2.- Cuarteo manual:

- Como su nombre lo indica este se lo realiza de forma manual reduciendo la muestra con ayuda de

algunos implementos.

- Este es el método que se utilizo en el ensayo para la reducción de la muestra.

1.3.- EQUIPO Y MATERIALES:

El equipo empleado es:

- Una regla

- Una brocha

- Cucharon

1.4.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO:

Con ayuda de un cucharon coloque la muestra original

en una superficie dura limpia y nivelada donde no se

produzca ninguna perdida del material.

Mezclar la muestra y apilarlo con una forma cónica.

Con mucho cuidado se va aplanando la muestra de tal

manera que se obtenga un espesor uniforme.



[5]

El diámetro debe ser aproximadamente de cuatro a

ocho veces el espesor

Divida en cuatro partes iguales con ayuda de la regla

Seleccione dos cuartos diagonalmente opuestos y los

otros dos deberán ser retirados y con ellos todo el

material fino que se encuentre en los espacios divididos

con ayuda de la brocha

Mezclar nuevamente la muestra, apilarlo y realizar

nuevamente los pasos anteriores hasta reducir la

muestra a tamaño de ensayo deseado.

Al momento del cuarteo asegúrese de retirar cualquier

tipo de material orgánico de la muestra ya sean hojas,

ramas, etc.



[6]

1.5 ANEXOS:

APILADO DEL MATERIAL DIVIDIR EL MATERIAL EN 4 PARTES IGUALES

CUARTEO DE AGREGADO GRUESO

SELECCIÓN DE MUESTRA CUARTEO DE AGREGADO FINO



[7]

2.- GRANULOMETRIA DE AGREGADOS

“COMBINACION DE AGREGADOS”

ASTM C136 – 01; AASHTO T27 – 99

2.1.- OBJETIVOS:

Determinar la distribución de los tamaños de las partículas de agregado fino y grueso mayores a 0,075

mm. Mediante un proceso de tamizado

Determinar la combinación granulométrica para la dosificación de las briquetas de mezcla asfáltica de

tal forma que la combinación granulométrica este dentro de los límites granulométricos establecidos.

2.2.- EQUIPOS Y MATERIALES:

2.2.1.- Balanza eléctrica:

- De 0.01 gr. De precisión para muestras de hasta 200gr.

2.2.2.- Juego de Tamices:

- Con aberturas en cada tamiz según la siguiente tabla:

Designación de Tamices para Agregado Grueso

Designación de Tamices para Agregado Fino

sistema métrico

sistema habitual Norteamericano

sistema métrico

sistema habitual Norteamericano

63 mm. 2 1/2” *2.36 mm. Nº 8

50 mm. 2” *1.18 mm. Nº 16

37.5 mm. 1 1/2” *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

* Tamices utilizados en el ensayo

2.2.3.- Otros accesorios:

- Se emplearan también otros utensilios como ser:

o Espátula

o Brocha

o Recipientes



[8]


Antes de realizar el ensayo se debe de eliminar todo tipo de impurezas (material orgánico) y toda

partícula fina menor a a 0.075 mm. Para ello se procederá a lavar bien la muestra y secarla muy bien. (se

recomienda dejarlo secar 24 Hrs. a temperatura ambiente o secarlo en un horno.)

Se realiza el cuarteo del material para determinar una cantidad de muestra apropiada según la siguiente

tabla:

Tamaño máximo de las partículas Tamiz Nº

Masa de muestra mínima

63 mm. 2 1/2” 35 kg.

50 mm. 2” 20 kg.

37.5 mm. 1 1/2” 15kg.

25 mm. 1” 10 kg.

19 mm. 3/4” 5 kg.

*12.5 mm. 1/2” 2kg.

**9.5 mm. 3/8” 1 kg.

4.75 mm. o menos Nº 4 0.3 y/o 0.5 kg.

* Cantidad de muestra mínima utilizada para el agregado Grueso

** Cantidad de muestra mínima utilizada para el agregado Fino

Verificar que el juego de tamices estén completamente limpios

y libres de partículas retenidas, además asegurarse que estén

ordenados.

Colocar la muestra en la tamizadora por aprox. 5 - 10 min.

Al concluir el tamizado agitar un poco el juego de tamices para

asegurarse que las partículas se acomoden o terminen de pasar

los tamices.

Luego proceder a pesar el material retenido por cada tamiz con

ayuda de la balanza eléctrica, empezando siempre por el tamiz

de mayor abertura.

No olvidar siempre limpiar bien la bandeja de pesaje y tarar la

balanza tras cada medición.

Una vez terminado el pesaje de todas las muestras de procederá

a realizar el calculo correspondiente para generar la curva

granulométrica.

Realizar el mismo procedimiento para todos los agregados que

se tengan, una vez obtenidas las curvas granulométricas de los

diferentes agregados determinar una combinación

granulométrica deseada para la preparación de mezcla asfáltica.



[9]

2.4.- MEMORIA DE CÁLCULO:

Sume y registre todas las fracciones retenidas de todos los tamices, esta suma no debe diferir de la masa

inicial registrada en mas de 3% para agregados finos y de 0.5 % para los áridos gruesos

Si esta especificación no se cumple se rechaza el ensayo y se realiza otro con una muestra gemela.

Calcular la masa retenida acumulada en cada tamiz.

Calcule el porcentaje retenido en cada tamiz.

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

tamiz

Graficar la curva granulométrica en un sistema de coordenadas ortogonales cuya abscisa en escala

logarítmica indique las aberturas nominales de los tamices y en las ordenadas a escala lineal los valores

de los porcentajes que pasan cada tamiz.



[10]

0

20

40

60

80

100

120

0.010 0.100 1.000 10.000 100.000

GRANULOMETRIA

GRANULOMETRIA

2.5.- GRANULOMETRIA DE AGREGADOS:

214.7 Gr.

2383.9 Gr.

2169.2 Gr.

Tamiz Nº Diametro (mm)Masa Retenida

(Gr)

Masa Retenida

Acumulada (Gr)% Retenido % Que Pasa

1" 25.000 0.000 0.000 0 100

3/4" 19.000 0.000 0.000 0.000 100.000

1/2" 12.500 1093.400 1093.400 50.408 49.592

3/8" 9.500 589.900 1683.300 77.604 22.396

Nº 4 4.750 463.100 2146.400 98.953 1.047

Nº 8 2.000 17.300 2163.700 99.751 0.249

Nº 16 1.180 0.500 2164.200 99.774 0.226

Nº 30 0.600 0.100 2164.300 99.779 0.221

Nº 50 0.300 0.100 2164.400 99.783 0.217

Nº 100 0.150 0.300 2164.700 99.797 0.203

Nº 200 0.075 1.100 2165.800 99.848 0.152

Bandeja 0.000 3.300 2169.100 100 0

2169.100

Descripcion de la Muestra: Agregado grueso (3/4").

ANALISIS GRANULOMETRICO ASTM E40 AASHTO T27-99

A. DATOS GENERALES

Proyecto: GRANULOMETRIA DE AGREGADOS

Ubicación: LABORATORIO UMSS Fecha:Ju/25/Agosto/2011

Identificasion de la muestra: GRAVA

B. DATOS TECNICOS

Masa del Recipiente

Masa de la Muestra Seca + Recipiente

Masa de la muestra Seca



[11]

0

20

40

60

80

100

120

0.010 0.100 1.000 10.000 100.000

GRANULOMETRIA

GRANULOMETRIA

214.7 Gr.

1881.3 Gr.

1666.6 Gr.


(Gr)

Masa Retenida


1" 25.000 0.000 0.000 0 100

3/4" 19.000 0.000 0.000 0 100

1/2" 12.500 0.000 0.000 0 100

3/8" 9.500 9.000 9.000 0.54 99.46

Nº 4 4.750 755.700 764.700 45.88 54.12

Nº 8 2.000 493.100 1257.800 75.47 24.53

Nº 16 1.180 170.300 1428.100 85.69 14.31

Nº 30 0.600 63.700 1491.800 89.51 10.49

Nº 50 0.300 38.400 1530.200 91.82 8.18

Nº 100 0.150 41.000 1571.200 94.28 5.72

Nº 200 0.075 38.600 1609.800 96.59 3.41

Bandeja 0.000 53.700 1666.600 100.00 0.00

1663.500


A. DATOS GENERALES



Descripcion de la Muestra: Agregado medio ( 3/8").

Identificasion de la muestra: GRAVA

B. DATOS TECNICOS

Masa del Recipiente





[12]

0

20

40

60

80

100

120

0.010 0.100 1.000 10.000 100.000

GRANULOMETRIA

GRANULOMETRIA

214.7 Gr.

2218.9 Gr.

2004.2 Gr.


(Gr)

Masa Retenida


1" 25.000 0.000 0.000 0 100

3/4" 19.000 0.000 0.000 0 100

1/2" 12.500 4.300 4.300 0.20 99.80

3/8" 9.500 38.800 43.100 1.99 98.01

Nº 4 4.750 241.100 284.200 14.18 85.82

Nº 8 2.000 243.000 527.200 26.30 73.70

Nº 16 1.180 176.100 703.300 35.09 64.91

Nº 30 0.600 162.000 865.300 43.17 56.83

Nº 50 0.300 467.000 1332.300 66.48 33.52

Nº 100 0.150 470.800 1803.100 89.97 10.03

Nº 200 0.075 145.500 1948.600 97.23 2.77

Bandeja 0.000 51.900 2004.200 100.00 0.00

2000.500



A. DATOS GENERALES



Descripcion de la Muestra: Agregado fino (Arena).

Identificasion de la muestra: ARENA

B. DATOS TECNICOS

Masa del Recipiente




[13]

2.6.- COMBINACION GRANULOMETRICA:

- La combinación que se utilice debe caer dentro los límites especificados en la siguiente tabla:

LIMITES GRANULOMETRICOS

Tamaño de tamiz Limites Especificados

25 mm. 1” 100.000 100.000

19 mm. 3/4” 76.000 100.000

12.5 mm. 1/2” 68.000 86.000

9.5 mm. 3/8” 57.000 77.000

4.75 mm. Nº 4 40.000 60.000

2.36 mm. Nº 8 26.000 46.000

1.18 mm. Nº 16 17.000 37.000

0.60 mm. Nº 30 11.000 27.000

0.30 mm. Nº 50 8.000 19.000

0.15 mm. Nº 100 3.000 16.000

0.075 mm. Nº 200 1.000 7.000

LA COMBINACION UEILIZADA ES LA SIGUIENTE:

45 20 35Granulometria

Combinada

45.000 20.000 35.000 100.000 100.000 100.000

45.000 20.000 35.000 100.000 76.000 100.000

22.316 20.000 34.931 77.247 68.000 86.000

10.078 19.892 34.305 64.275 57.000 77.000

0.471 10.823 30.037 41.331 40.000 60.000

0.112 4.906 25.793 30.811 26.000 46.000

0.102 2.862 22.718 25.682 17.000 37.000

0.100 2.098 19.889 22.086 11.000 27.000

0.098 1.637 11.734 13.468 8.000 19.000

0.091 1.145 3.512 4.748 3.000 16.000

0.068 0.682 0.971 1.721 1.000 7.000

0.000 0.000 0.000 0.000

Limites Especificados



[14]

2.7.- ANEXOS:

Colocado de la muestra en los tamices

Preparación de los tamices Tamizado de la muestra

0.000

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

0.010 0.100 1.000 10.000 100.000

Po

rce

nta

je q

ue

Pas

a

Diametro de las Particulas (mm)

Combinación Granulometrica

GRANULOMETRIA COMBINADA

Limite Inferior

Limite Superior



[15]

DESMONTE DE TAMICES PARA PESAJE PREPARACION PARA PESAJE

DISTINTOS PESAJES DEL ENSAYO



[16]

3.- MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD, GRAVEDAD ESPECÍFICA

Y ABSORCIÓN DE AGUA EN ÁRIDOS GRUESOS

ASTM C 127-01 AASHTO T85-91

3.1.- OBJETIVO:

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

- Es aplicable a los áridos gruesos de densidad neta entre 2000 y 3000 kg/m³, que se emplean en el análisis de

suelos, elaboración de hormigones y obras asfálticas.

3.2.-DEFINICIONES

a) Árido Grueso

Material árido retenido en el tamiz de 4.75 mm (Nº4) en el caso de suelos y hormigones, y en el tamiz de

2.36 mm (Nº8) cuando se utilizan en asfaltos.

b) Huecos

Espacios vacios entre las partículas de un material de árido.

c) Poros

Espacios vacios interiores de una partícula de material árido.

Poro accesible: poro permeable o abierto.

Poro inaccesible: poro impermeable o cerrado.

d) Densidad ()

Es el cociente entre la masa (m) y el volumen (v) de un material pétreo a una temperatura especificada, se

expresa en kg/m³.

Densidad real (R): Densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas de material

árido, más el volumen de los poros accesibles e inaccesibles de estas partículas.

o Densidad real del árido seco (RS): Densidad real en que se considera solamente la masa del árido

seco.

o Densidad real del árido saturado superficialmente seco (RT): Densidad real se considera la masa

del árido seco más la masa del agua que llana los poros accesibles.

Densidad neta (N): 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.



[17]

Se expresa como porcentaje referido a la masa del pétreo seco.

f) Árido seco

Material sacado en horno hasta masa constante. Esta condición se obtiene cuando dos pesadas sucesivas,

separados por una hora de secado a 110 ± 5ºC, difieren en un porcentaje igual o inferior al 0.1 % de la

menor mas 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 la 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 específica Bulk (Gsb)

Es la proporción de el peso en el aire entre unidad de volumen de agregado (incluyendo los vacios

permeables e impermeables en las partículas, pero no incluyendo los vacios entre las partículas) para el

peso al aire de un volumen equivalente de agua destilada libre de gas a una temperatura determinada.

j) Gravedad específica superficialmente seca de Bulk (Gsssb)

Es la proporción de la masa en el aire entre la unidad de volumen de agregado, incluyendo la masa de los

vacios llenos de agua lo cual se logra sumergiendo el agregado en agua.

3.3.- EQUIPO Y MATERIALES

3.3.1.- Balanza

La balanza estará equipada con un aparato adecuado para suspender el contendor 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 gramos.

3.3.2.- Horno Balanza Eléctrica



[18]

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

3.3.3.-Canastillo “Porta Muestra”

De alambre de acero inoxidable los 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.

3.3.4.-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.

Horno Eléctrico

Canastillo “Porta-muestra”

Recipiente para determinar el peso sumergido de la muestra “Estanque”



[19]

3.3.5.- Recipientes

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

de ensayo.

3.4.- EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS

3.4.1.-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))

3.4.2.- Tamaño de la muestra a ensayar

Es la cantidad mínima de muestra para el ensayo se determina según la tabla Nº1, en función del tamaño

máximo nominal del árido.

CANTIDAD MÍNIMA DE MUESTRA SEGÚN TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DEL ÁRIDO

Tamaño máximo nominal Cantidad mínima de muestra

mm ASTM kg

12.5 o menos 1/2'' 2

19 3/4'' 3

25 1'' 4

37.5 1(1/2)'' 5

50 2'' 8

63 2(1/2)'' 12

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

Recipientes para realizar los pesajes correspondientes



[20]


Puede emplear el material proveniente del ensayo de tamizado, debidamente homogeneizado.

Elimine por tamizado las partículas inferiores a 4.75 mm (Nº4), en el caso de hormigones y suelos y las

partículas inferiores a 2.36 mm (Nº 8), en el caso de asfaltos.

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 ± 5ºC.

Enfrié la muestra al aire a temperatura ambiente por un periodo de 24 ± 4 h.

Sumerja la muestra en agua a temperatura ambiente por un periodo de 24 ± 4 h.

3.5.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

Efectúe las siguientes pesadas a la muestra de ensayo:

3.5.1.- 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 con un paño hasta el

momento de pesar. Efectué toda la operación en el menor tiempo posible.

Determine inmediatamente la masa de agregado saturado superficialmente seco, por pesada al aire

ambiente, aproximando a 0.1gr. y registre su valor como Msss.

Separación de la muestra mediante el tamizado Tamiz Nº8 “Agregado grueso y fino”



[21]

a)

3.5.2.- Pesada sumergida

Coloque la muestra inmediatamente en el canastillo porta-muestra

Sumerja el canastillo en agua a 20 ± 3º C, por un periodo al menos de 3 min.

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

a) Muestra saturada después de 24 horas de inmersión

b) Seque la muestra con paño absorbente.

c) Enrolle la muestra y seque las partículas más grandes.

d) La condición saturada superficialmente seca se logra cuando las

partículas presentan un color opaco.

e) Determinar la masa saturada superficialmente seca y regístrela como

Msss

b)

c) d) e)

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 min y regístrela como Msum



[22]

3.5.3.- 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 ± 5ºC.

Enfríe la muestra a 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 en el aire ambiente, aproximadamente a 0.1 gr.

Registre su valor como Ms

3.6.- MEMORIA DE CÁLCULO

DATOS

Ms = 1028.8 gr. Ms = Peso del árido grueso seco

Msum = 640.8 gr. Msum = Peso del árido grueso sumergido

Msss = 1031.2 gr. Msss = Peso del árido grueso superficialmente seco

DENSIDAD DEL ÁRIDO GRUESO

Densidad real del pétreo saturado superficialmente seco (R)

R/V

a) Retire la muestra del canastillo porta-muestra

b) Secar la muestra hasta masa constante en horno a una temperatura de 110 ± 5ºC.

c) Enfríe la muestra a temperatura ambiente y determine la masa de la muestra seca

regístrela como Ms



[23]

Densidad real del árido seco (RS)

R/V

Densidad neta (N)

R/V

Absorción de agua (α)

GRAVEDAD ESPECÍFICA DEL ÁRIDO GRUESO

Gravedad específica saturada superficialmente seca de Bulk ( Gsssb)

R/V

Gravedad específica seca de Bulk (Gsb)

R/V

Gravedad específica seca aparente de Bulk (Gsa)

R/V



[24]

4.- MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD, GRAVEDAD

ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN DE AGUA EN ÁRIDOS FINOS

ASTM C 128-01 (Reapproved2003) AASHTO T84-00

4.1.- OBJETIVO:

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

Es aplicable a los áridos finos de densidad neta entre 2000 y 3000 kg/m³, que se emplean en el análisis de

suelos, elaboración de hormigones y obras asfálticas.

4.2.-DEFINICIONES

k) Árido Grueso

Material árido retenido en el tamiz de 4.75 mm (Nº4) en el caso de suelos y hormigones, y en el tamiz de

2.36 mm (Nº8) cuando se utilizan en asfaltos.

l) Huecos

Espacios vacios entre las partículas de un material de árido.

m) Poros

Espacios vacios interiores de una partícula de material árido.

Poro accesible: poro permeable o abierto.

Poro inaccesible: poro impermeable o cerrado.

n) Densidad ()

Es el cociente entre la masa (m) y el volumen (v) de un material pétreo a una temperatura especificada, se

expresa en kg/m³.

Densidad real (R): Densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas de material

árido, más el volumen de los poros accesibles e inaccesibles de estas partículas.

o Densidad real del árido seco (RS): Densidad real en que se considera solamente la masa del árido

seco.

o Densidad real del árido saturado superficialmente seco (RT): Densidad real se considera la masa

del árido seco más la masa del agua que llana los poros accesibles.

Densidad neta (N): Densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas de material

pétreo más el volumen de los poros inaccesibles.



[25]


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.

o) Árido seco

Material sacado en horno hasta masa constante. Esta condición se obtiene cuando dos pesadas sucesivas,

separados por una hora de secado a 110 ± 5ºC, difieren en un porcentaje igual o inferior al 0.1 % de la

menor mas determinada.

p) 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.

q) Gravedad específica seca Aparente (Gsa)

Es la proporción de el peso al aire entre la 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.

r) Gravedad específica Bulk (Gsb)

Es la proporción de el peso en el aire entre unidad de volumen de agregado (incluyendo los vacios

permeables e impermeables en las partículas, pero no incluyendo los vacios entre las partículas) para el

peso al aire de un volumen equivalente de agua destilada libre de gas a una temperatura determinada.

s) Gravedad específica superficialmente seca de Bulk (Gsssb)

Es la proporción de la masa en el aire entre la unidad de volumen de agregado, incluyendo la masa de los

vacios llenos de agua lo cual se logra sumergiendo el agregado en agua.

4.3.- EQUIPO Y MATERIALES

4.3.1.-Balanza

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

Balanza Eléctrica



[26]

4.3.2.-Horno

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

4.3.3.- Recipientes

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

de ensayo.

4.3.4.- Matraz

Es un matraz aforado en el que se pueda introducir fácilmente la muestra de ensayo. 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 del pétreo fino. Se recomienda

emplear un matraz de 500 cm³ de capacidad. También puede emplearse un picnómetro.

Horno Eléctrico

Recipientes para realizar los pesajes correspondientes

Matraz de 500ml.



[27]

4.3.5.- Molde – Cono

Con forma tronco – cónica, de 40 ± 3mm de diámetro en la parte superior, 90 ± 3mm de diámetro en la

parte inferior y 75 ± 3mm de altura. Confeccionado por una plancha metálica de un espesor igual o

superior a 0.8mm.

4.3.6.- Pisón

Es una varilla metálica, con uno de sus extremos de sección plana y circular, de 25 ± 3mm de diámetro.

Debe tener una masa de 340 ± 15 gr.

4.4.-EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS

4.4.1.- 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))

4.4.2.-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.


Corte el material retenido en tamiz de referencia (tamiz Nº4 para hormigón y tamiz Nº8 para mezclas

asfálticas).

Molde - Cono

Pistón de 340 gr.



[28]

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.


Llene el matraz solamente con agua a una temperatura de 20 ± 3ºC hasta la marca de calibración. Mida y

registre la masa del matraz con agua (Ma).

Llene con agua a 20 ± 3ºC 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)

Separando la muestra en el tamiz de referencia

a) Muestra más agua hasta la marca de calibración

b) Registrar la muestra más agua como Mm



[29]

Coloque la muestra en el matraz y cúbrala con agua a una temperatura de 20 ± 3ºC, hasta alcanzar

aproximadamente 2/3 del volumen del matraz.

Seque el árido en horno a una temperatura de 110 ± 5ºC

Cubra el árido en su totalidad con el mínimo de agua a una temperatura ambiente para asegurar su

saturación en un periodo de 24 ± 4 h.

a) b) c) d)

Agite el matraz a fin de eliminar burbujas de aire golpeando ligeramente con la palma de la mano. En

caso de pétreos muy finos, se debe utilizar una bomba de vacío.

Deje reposar durante 1 hora manteniendo a una temperatura de 20 ± 3ºC.

Eliminar el exceso de agua con cuidado para evitar la pérdida de finos, extienda la superficie sobre una

superficie plana comenzando la operación de desecar dirigiendo sobre ella una corriente moderada de

Llenado de agua al matraz mas el árido hasta la marca de calibración

a) Pesado del matraz mas la muestra más agua (Mm)

b) Extracción del árido saturado para ser secado

c) Lavado de las partículas finas para evitar pérdidas en el peso.

a) Colocar la muestra en el matraz con la ayuda de un

embudo de papel para evitar la pérdida de muestra.

b) Muestra ingresando a través del embudo al

matraz

b) a)



[30]

aire caliente y remover con frecuencia para garantizar el secado homogéneo hasta llegar a su condición

suelta.

Saque la muestra del matraz, evitando pérdidas de material, y séquela hasta masa constante en horno a

una temperatura de 110 ± 5ºC. déjela enfriar a una temperatura ambiente. Determine y registre la masa

de la muestra de ensayo en condición seca (Ms)

Sostenga el molde cónico firmemente sobre una superficie lisa, plano y no absorbente, con su diámetro

mayor hacia abajo, llénelo con el árido en condición suelta en una capa y enrase.

a) Eliminación del exceso de agua, evitando la pérdida de finos

b) Secado de la muestra en una hornilla eléctrica

c) Operación de desecado removiendo la muestra

d) Proceso de eliminación de agua por evaporación

e) Masa seca al final del proceso

a) Vaciado de la muestra al cono

b) Vaciado de la segunda capa de muestra después del apisonado

a) b) c)

d) e)



[31]

Compacte suavemente con 25 golpes de pisón uniformemente distribuidos sobre la superficie, en cada

golpe deje caer el pisón libremente desde una altura de 5mm sobre la superficie del árido. Dicha altura

debe conservarse, ajustándola a la nueva elevación de la muestra después de cada golpe.

Remueva cuidadosamente todo el 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 saturada superficialmente seca, obtenga el tamaño

de muestra de ensayo requerido, pese y registre su m

a) Compactado de la muestra en la primera capa

b) Distribución de los 25 golpes en todo el área de la superficie del árido

c) Compactado de la última capa

a) Enrasado de la superficie, retirando el material excedente

b) Retiro del molde, el árido cae suavemente según su talud natural

a) b) c)

a) b)



[32]


DATOS

Ms = 470.70 gr. Ms = Peso del árido fino seco

Ma = 680.90 gr. Ma = Peso del matraz + peso del agua

Mm = 969.70 gr. Mm = Peso del matraz+ agua + muestra

Msss = 475.9 gr. Msss = Peso del árido fino saturado superficialmente seca

DENSIDAD DEL ÁRIDO FINO


R/V

Densidad real del árido seco (RS)

R/V

Densidad neta (N)

R/V



[33]


GRAVEDAD ESPECÍFICA DEL ÁRIDO GRUESO

Gravedad específica saturada superficialmente seca de Bulk ( Gsssb)

R/V

Gravedad específica seca de Bulk (Gsb)

R/V

Gravedad específica seca aparente de Bulk (Gsa)

R/V



[34]

5.- MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DEL ASFALTO

ASTM D70-03 AASHTO T228-04

5.1.- OBJETIVO:

Determinar la densidad del cemento asfáltico, mediante el uso de picnómetro a la temperatura requerida

5.2.-EQUIPOS Y MATERIALES

Picnómetro de 24 a 30ml de capacidad.

Balanza eléctrica de precisión de 0.1 gr.

Baño termostático capaz de mantener la temperatura requerida en un rango de ± 0.1 ºC.

Termómetro de -8 a 32ºC, con una precisión de 0.1ºC

Agua destilada.

5.2.3.- 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 minutos a la temperatura de ensayo. Retire en picnómetro y seque rápida y

cuidadosamente toda humedad superficial, determine la masa y desígnela como B, aproximando a 0.01

gr.

c) Determinar la masa de la probeta limpio y seco mas tapa “A”

d) Determinar la masa de la probeta más agua y tapa “B”

a) b)



[35]


Caliente una pequeña cantidad de material hasta una condición fluida, mediante la aplicación de calor en

forma suave: debe prevenir la pérdida por evaporación. Una vez que la muestra este suficientemente

fluida viértala dentro del picnómetro, limpio y seco, hasta aproximadamente la mitad

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.

a) Calentado del cemento asfáltico en hornilla eléctrica

b) Vierta la muestra de asfalto en si condición fluida en una probeta limpia y seca

c) Cuidar que el asfalto no toque las paredes de la probeta por encima del nivel

de referencia.

a) b) a)

Calentado del picnómetro antes de

del vaciado del asfalto



[36]

Enfríe el picnómetro y su contenido de 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 paño. Determine la masa y desígnela como D, aproximando a 0.01 gr.

Figura Nº4 Enfriado del picnómetro a

temperatura ambiente antes de ser

pesado

Figura Nº5 Pesado del picnómetro con

asfalto y agua destilada mas la tapa



[37]


DATOS

A = 65.10 gr. A = Peso del picnómetro limpio y seco

B = 104.50 gr. B = Peso del picnómetro + agua destilada

C = 90.00 gr. C = Peso del picnómetro + asfalto

D = 105.10 gr. D = Peso del picnómetro + agua destilada +asfalto

DENSIDAD DEL ASFALTO


R/V



[38]

6.- ENSAYO DE PENETRACION EN ASFALTOS

ASTM D 5 – 97, AASHTO T 49 – 97

6.1.- OBJETIVO:

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


6.2.1.- Penetrómetro:

- 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 gr. El peso total del vástago con aguja será de 50 ± 0,05 gr.

para cargas totales de 100 y 200 gr. Dependiendo de las condiciones en que se aplique el ensayo.

6.2.2.- Aguja de Penetración.-

- La aguja es de acero inoxidable templado y duro, debe tener aproximadamente 50 mm. De largo y

diámetro entre 1,00 y 1,02 mm.

- Debe ser simétricamente afilada en forma cónica con un ángulo entre 8: 40’ y 9: 40’ con respecto al

largo total del cono.

-La masa conjunta del casquete y la aguja será de 2,5 ± 0,05 gr.

6.2.3.- Capsulas:

- Deben ser de vidrio o metal de forma cilíndrica y con fondo plano con las siguientes dimensiones:

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

6.2.4.- Baño de agua:

- Deberá tener una capacidad mínima de 10 lts. Y un sistema apto para mantener una temperatura de

25:C con una tolerancia de ± 0.1:C

6.2.5.- 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.



[39]

6.2.6.- Aparato medidor de tiempo:

- Utilice cualquier aparato que mida el tiempo que este graduado en 0,1 s. O menos y cuya precisión

este dentro de ± 0,1 s para un intervalo de 60 s.

6.2.7.- Termómetros:

Se puede usar un termómetro de vidrio de rango adecuado con subdivisiones y escala máxima de error

de 0,1 :C.

6.2.8.- Hornilla

- Hornilla convencional de gas o eléctrica para fundir la muestra.

6.3.- PREPARACION DE LA MUESTRA:

Calentar la muestra (cemento asfaltico) cuidadosamente evitando calentamientos locales hasta que

llegue a fundirse, entonces revuelva constantemente subiendo la temperatura hasta no mas de 90:C

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.

Vierta la muestra en la capsula a una profundidad tal que cuando se enfrié a la temperatura del ensayo

la profundidad de la muestra sea al menos 10mm. Mayor que la profundidad a la cual se espera que la

aguja penetre.

Proteja la capsula contra el polvo cubriéndola con un vaso y deje enfriar a temperatura ambiente entre

15 y 30 :C. entre 1 a 1.5 Hrs. Para una capsula pequeña y 1.5 a 2 Hrs para una capsula grande.

Utilice el transportador de capsulas y coloque la muestra junto con este en el baño de agua

manteniéndolas a temperatura de ensayo por un tiempo de 1 a 1,5 Hrs para capsulas pequeñas y de

1,5 a 2 Hrs las capsulas grandes.

6.4.- CONDICIONES DE ENSAYO:

- Para distintas temperaturas se puede utilizar las siguientes condiciones de ensayo:

Temperatura ⁰C

Carga gr.

Tiempo seg.

0 200 60

4 200 60

45 50 5

46.1 50 5

- si no se tiene ninguna especificación puede también utilizar:

Temperatura ⁰C

Carga gr.

Tiempo seg.

25 100 5



[40]


A menos que se especifique otra cosa colocar un peso de 50 gr. sobre la aguja que en conjunto

formaran un peso total de 100 gr. ± 0,1 gr.

Para garantizar que se este trabajando a temperatura de ensayo puede realizarse este en el baño de

agua o retirar la capsula con el transportador asegurándose que este completamente cubierto por

agua a temperatura de ensayo.

Posicione la aguja descendiendo lentamente hasta que la aguja toque 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, o con ayuda de un papel verificar que la aguja este posicionada.

Se procede con la penetración de la muestra con las condiciones de ensayo requeridas.

Realice por lo menos tres penetraciones en la superficie de la muestra en un punto distanciado a por lo

menos 10 mm. De las paredes de las capsulas, y a no menos de 10 mm. Entre uno y otro

Si la penetración es mayor que 200 use un mínimo de tres agujas dejándolas en la muestra hasta

contemplar las tres penetraciones.

Calentar el cemento asfaltico Colocar la nuestra en baño de agua

Realizar el ensayo con el Penetrómetro



[41]


PENETRACION DEL ASFALTO

ASTM D 5- 97, AASHTO T 49 -97

A. DATOS GENERALES: Proyecto: ENSAYO DE LABORATORIO

Ubicación: U.M.S.S.

Descripción de la muestra: Cemento asfaltico 85 - 100

Identificación de la muestra:

B. DATOS TECNICOS O CONDICIONES DE ENSAYO:

Temperatura de ensayo T= 25 :C

Tiempo de ensayo del Penetrómetro t= 5 seg.

Carga total para el ensayo q= 100 gr.

Tipo de cemento asfaltico Grado de penetración 85 - 100

C. MEMORIA DE CALCULO:

Nº de lectura

Lectura del Penetrómetro

Carga de ensayo gr.

Temperatura de ensayo

1 85 100 25 :C

2 100 100 25 :C

3 92 100 25 :C

4 90 100 25 :C

5

6

Promedio de penetración 91,75

Penetración en decima de mm. 9,175



[42]

6.7 ANEXOS:

Hornilla Eléctrica para calentar el asfalto

Penetrómetro

Ensayo de penetración del cemento asfaltico



[43]

7.-ENSAYO DE DUCTILIDAD PARA ASFALTOS

ASTM D 113 – 99, AASHTO T51 – 00

7.1.- OBJETIVO:

Determinar la longitud, medida en centímetros a la cual se alarga antes de romperse cuando dos

extremos de una briqueta se tracciona a velocidad y temperatura especificada.


7.2.1.- Moldes:

- Los moldes son de bronce o zinc, tienen un diseño similar al del grafico siguiente:

- Consta de cuatro piezas: dos clips y dos lados del molde

-Las especificaciones del molde requeridas son:

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 a30.3 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.


- Deberá tener una capacidad mínima de 10 lts. Y un sistema apto para mantener una temperatura de

25:C con una tolerancia de ± 0.1:C

7.2.3.- Ductilómetro:

-Para traccionar las briquetas de asfalto se puede usar cualquier aparato construido de modo que la

muestra se mantenga continuamente sumergida en agua.

7.2.4.- Termómetro:

- El termómetro a utilizar será ASTM 63 C con un rango de temperatura entre -8 y 32 :C



[44]


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 evitar que el

material a ensayar se adhiera a las paredes del molde y la base.

Caliente la muestra con cuidado previniendo calentamientos locales hasta que este suficientemente

fundida para verter, se preverá no exceder la temperatura de calentamiento a mas de 80 a 110 :C por

encima del punto de ablandamiento esperado.

Tamice la muestra fundida a través del tamiz Nº 50 (No realizado por falta de tamiz para este tipo de

procedimiento) luego continúe revolviendo y vierta el material dentro del molde.

Realice el llenado vertiendo el asfalto con un chorro delgado hacia atrás y hacia adelante, de extremo a

extremo hasta que el molde quede por sobre el nivel de llenado.

Durante el llenado cuide de no tocar el molde para evitar que este se distorsione.

Deje enfriar a temperatura ambiente por 30 a 40 min. Y luego coloque en el baño de agua a

temperatura de ensayo (25:C) por 30 min.

Proceder a retirar el excedente de las muestras con una espátula y un cuchillo caliente de tal manera

que quede enrasado en el molde.

Coloque nuevamente la muestra en el baño de agua a temperatura de ensayo durante 85 a 95 min.

Para luego proceder a desmoldar y ensayar la muestra.

Ya en el ensayo enganche los anillos de cada extremo de los clips a las clavijas del ductilómetro y

sepárelos a la velocidad especificada ( ) hasta la ruptura de la briqueta.

Mida la distancia en centímetros entre los clips traccionados en el momento de producirse la ruptura.

Durante el desarrollo del ensayo el agua en el estanque del ductilómetro cubrirá la briqueta a lo menos

2.5 cm. Y esta se atenderá continuamente a la temperatura especificada (25:C) con una tolerancia de

±0.5:C

Si durante el ensayo la muestra tiene una catenaria hacia abajo se procederá a regular la densidad del

agua añadiendo sal a esta para lograr que la muestra se mantenga lo más horizontal posible.



[45]


DUCTILIDAD DEL ASFALTO

ASTM D 5- 97, AASHTO T 49 - 97

A. DATOS GENERALES: Proyecto: ENSAYO DE LABORATORIO

Ubicación: U.M.S.S.

Descripción de la muestra: CEMENTO ASFALTICO 85 - 100

Identificación de la muestra:

B. DATOS TECNICOS O CONDICIONES DE ENSAYO:

Temperatura de ensayo T= 25 :C

Velocidad del ensayo V= 5 cm/min.

Tipo de cemento asfaltico Grado de penetración 85 - 100

C. MEMORIA DE CALCULO:

Nº de lectura

Longitud de alargamiento

Velocidad de ensayo

Temperatura de ensayo

1 245 5 cm/min. 25 :C

2 148 5 cm/min. 25 :C

3

4

5

6

Promedio 146,5 cm.



[46]

7.5.- ANEXOS:

PREPARACION DEL ENSAYO MUESTRA FALLIDA (PEGADO A LA BASE)

MUESTRA EN EL DUCTILOMETRO MUESTRA ESTIRADA

ROTURA DE LA MUESTRA



[47]

8.- METODO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA DEFORMACION PLASTICA DE MEZCLAS ASFALTICAS

UTILIZANDO EL APARATO “MARSHALL”

ASTM 1559 – 01; AASHTO T 245 – 97

8.1.- OBJETIVOS:

Determinar la resistencia a la deformación plástica de la mezcla asfáltica para pavimentación.

Determinar el contenido óptimo de asfalto en la mezcla.

8.2.- RESUMEN DEL METODO:

- El procedimiento consiste en la elaboración de briquetas (probetas cilíndricas de 101.6 mm. De diámetro y

63.5 mm. De altura cuya preparación se basa en la norma: ASTM 1559 – 01; AASHTO T 245 – 97 rompiéndolas

posteriormente en la prensa Marshall determinando su estabilidad y flujo.

- Si se desea determinar el porcentaje de vacios de las mezclas, se determinaran previamente los pesos

específicos de los materiales empleados y de las briquetas compactadas antes del ensayo de rotura.

- Previa a la preparación de las briquetas es necesario determinar la granulometría de los áridos y la

combinación de estos, además de los pesos específicos de los mismos.asi como también del asfalto

- Para determinar el contenido óptimo de asfalto en la mezcla se harán varias briquetas con distintos

porcentajes de asfalto de tal forma que al graficar los valores obtenidos del ensayo se pueda determinar el

valor óptimo de asfalto en la mezcla.

8.3.- EQUIPO Y MATERIALES:

8.3.1.- Molde s de Compactación:

- Se conforman de una placa de base plana con su molde y collar de extensión cilíndricos. El molde

deberá tener un diámetro interior de 4” y una altura aproximada de 3”, la placa de base y el collarín

deberán ser intercambiables o sea que se deberán ajustar en los dos extremos de los moldes

8.3.2.- Extractor:

- Que sirva para sacar las briquetas del molde

8.3.3.- Martillo de compactación:

- Consiste en una cara circular de 100mm. De diámetro equipada con un peso de 4.515 ± 15 gr. (10lb) Y

construido de modo de obtener una altura de caída de 460 ± 2 mm.



[48]

8.3.4.-Pedestal de compactación:

- Consiste en un poste de madera de 205 x 205 x 455 mm. Cubierto con una placa de acero de 305 x305

x25 mm. Debe estar empotrado y quedar firmemente afianzada y a nivel.

8.3.5.- Sujetador de molde:

Consiste en un aro con resorte diseñado para mantener centrado y fijo el moldeen el pedestal durante

la compactación.

8.3.6.- Mordaza:

Son dos segmentos de cilindro (superior e inferior) con un radio interno de 51 ± 0.2 mm. Diseñado para

transmitir la carga.

8.3.7.- Maquina Marshall:

- Aparato eléctrico diseñado para aplicar carga a las probetas durante el ensayo a una velocidad de

deformación de 50± 1 mm/min. Esta equipada con un anillo de prueba calibrada para determinar la

carga aplicada de una capacidad superior a 25 kN y una sensibilidad de 45 N. 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.

8.3.8.- Horno:

- el horno debe de tener un termostato capaz de controlar y mantener la temperatura requerida.


Deberá ser controlado termostáticamente a 60 ± 1 :C y también contara con un fondo falso y un

termómetro centrado y fijo.

8.4.- EXTRACCION Y PREPARACION DE LA MUESTRA:

8.4.1.-Nuero de Briquetas:

- Preparar a lo menos 3 y de preferencia 5 briquetas para cada contenido de asfalto

8.4.2.- Temperatura de mezclado:

- Es la temperatura a la cual debe calentarse el cemento asfaltico para producir una viscosidad

de 170 ± 20 cSt.

8.4.3.- Temperatura de compactación:

- Sera aquella a la cual el cemento asfaltico alcanza una viscosidad de 280 ± 30 cSt.



[49]

8.4.4.-Preparacion de muestra:

- Pese en bandejas separadas para cada briqueta la cantidad necesaria de cada fracción para

producir muestra que de como resultado una briqueta compacta de altura igual a 65 mm.

Normalmente se requieren 1200 gr.

- Coloque las bandejas en el horno y caliente a una temperatura de aproximadamente 30 °C

sobre la temperatura de mezclado.

- Coloque el árido caliente en una bandeja y revuelva completamente, forme un cráter en el

árido y pese la cantidad necesaria de cemento asfaltico e incorpórela en la bandeja junto con

los áridos. Asegúrese que la temperatura en ese instante sea la de mezclado.

- Mezcle el asfalto y el árido tan rápido como sea posible hasta que de completamente

uniforme.

8.4.5.- Compactación de Briquetas:

- Prepare el molde y el martillo, limpiándolos completamente y calentándoles durante 15 min.

A una temperatura próxima a la de compactación

- Coloque un disco de papel filtro (papel común pintado con aceite sucio) cortado a medida,

suavice las paredes del molde con aceite.

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

- Llene el molde con la espátula acomodando la mezcla15 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, 75 en base al nivel de trafico proyectado)

golpes en un tiempo no superior a 90s.

- Saque la base y el collar, invierta y re ensamble el molde y aplique en la otra cara del molde el

mismo número de golpes.

- Después de compactar saque la base y deje enfriar la briqueta al aire. Si se desea puede

utilizar un ventilador. Normalmente se deja enfriar toda la noche.

8.4.6.- Determinación de densidad y espesor:

- Con ayuda de un calibrador sacar 4 espesores de cada briqueta y luego proceda a determinar

la densidad real de la mezcla asfáltica de acuerdo a la ASTM D 2726 - 04



[50]


Para briquetas confeccionadas con cemento asfaltico coloque estas en un baño de agua a 60 ± 1°C

durante 30 a 40 min antes de ensayar.

Limpie completamente la mordaza, la temperatura de esta debe mantenerse entre 21 °C y 38 °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 nuevamente

Si se usa un anillo de prueba para medir la carga aplicada asegúrese que el dial este 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 briqueta a una velocidad constante de deformación de 50 ± 1 mm/min. Hasta que

produzca la falla.

El punto de falla queda definido por la carga máxima obtenida el cual se define como la estabilidad

Marshall como el numero total de Newtons o libras necesarios para producir falla de la briqueta a 60°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 briqueta 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

briqueta del agua y no debe durar mas de 30 s.


8.6.1.- Temperatura de mezclado y compactación:

- De la curva de Viscosidad V.S. Temperatura obtenemos un rango de temperaturas tanto de mezclado

y compactación de:

Para 170 ± 20 cSt. TMezclado= (138.3 – 147.2) °C

Para 280 ± 30 cSt. TCompactacion= (129.4 – 135) °C



[51]

8.6.2.- Primera aproximación del contenido de asfalto:

- Se determina según la formula de Mac Kenson y Frickstad:

P = 0.035*A + 0.045*B + X*c + F

Del ensayo de granulometría obtenemos:

A = % Agregado retenido en el tamiz #8 = (100-30.811) = 69.189%

B = % que pasa el tamiz #8 y es retenido por el tamiz #200 = (100-1.721) – 30.811 = 67.468%

C = % q Agregado que pasa el tamiz #200 = 1.721%

Y el coeficiente F esta entre 0.7 y 1 % por lo tanto empleamos 0.85%

P = 0.035 * 69.189 + 0.045* 67.468 + 0.2 * 1.721 + 0.85

P= 6.65% redondeando P = 6.5%

8.6.3.- Determinación de cantidades necesarias de agregado y asfalto para l confección de briquetas:

Peso total de la briqueta: 1200 gr.

ASFALTO AGREGADOS

% de Asfalto Asfalto en gr.

45% 20% 35%

grava de 3/4" grava de 3/8" Arena

4 48 518.4 230.4 403.2

4.5 54 515.7 229.2 401.1

5 60 513.0 228.0 399.0

5.5 66 510.3 226.8 396.9

6 72 507.6 225.6 394.8

6.5 78 504.9 224.4 392.7

* Valores teóricos requeridos

Peso total de la briqueta: 1200 gr.

ASFALTO AGREGADOS

% de Asfalto Asfalto en gr.

45% 20% 35%

grava de 3/4" grava de 3/8" Arena

4 48 518.0 230.0 404.0

4.5 54 516.0 230.0 402.0

5 60 514.0 228.0 40.0

5.5 66 510.0 228.0 396.0

6 72 508.0 226.0 396.0

6.5 78 506.0 224.0 394.0

* Valores utilizados en el ensayo

X = 0.15, si 11 – 15% pasa el tamiz #200

X = 0.18, si 6 – 10% pasa el tamiz #200

X = 0.2, si < 5 % pasa el tamiz #200



[52]

8.6.4.- Determinación del espesor, Densidad Real y gravedad especifica de Bulk de la mezcla

compactada

ESPESOR y/o ALTURAS DE LAS PROBETAS "BRIQUETAS"

% de Asfalto

Altura de las probetas "Briquetas"

H1 (cm.) H2 (cm.) H3 (cm.) H4 (cm.) Promedio (cm)

4.0 6.575 6.68 6.68 6.57 6.626

4.5 6.36 6.4 6.51 6.325 6.399

5.0 6.33 6.31 6.28 6.3 6.305

5.5 6.11 6.215 6.18 6.155 6.165

6.0 6.75 5.96 6.1 6.06 6.218

6.5 6.19 6.235 6.27 6.175 6.218

DENSIDAD REAL Y GRAVEDAD ESPECIFICA DE BULK DE LA MEZCLA COMPACTADA

% Asfalto MS MSSS MSUM G (kg/m3) Gmb

4.0 1178.7 1196.8 687.4 2313.90 2.314

4.5 1171.9 1181.3 681.3 2343.80 2.344

5.0 1176.5 1181.3 685.9 2374.85 2.375

5.5 1169.5 1171.2 684.4 2402.42 2.402

6.0 1152.8 1155.3 671.6 2383.30 2.383

6.5 1177.6 1179 684.2 2379.95 2.380

8.6.5.- Determinación de la estabilidad y flujo con el equipo Marshall

% Asfalto Lectura del Dial

Estabilidad libras

Indice de Flujo 0.01"

4.00% 116 1101.92 10

4.50% 172 1632.07 8

5.00% 251 2377.36 8

5.50% 313 2960.38 10

6.00% 218 2066.98 10

6.50% 251 2377.36 10



[53]

8.6.6.- Gravedad Específica en agregados gruesos:

- Gravedad específica seca aparente: Gsa= 2.652

- Gravedad especifica seca Bulk: Gsb= 2.635

- Gravedad especifica saturada superficialmente seca de bulk: Gsssb= 2.641

8.6.7.- Gravedad Específica en agregados finos:

- Gravedad específica seca aparente: Gsa= 2.60

- Gravedad especifica seca Bulk: Gsb= 2.528

- Gravedad especifica saturada superficialmente seca de bulk: Gsssb= 2.556

8.6.8.- Gravedad especifica de Bulk (Gmb)

- Gravedad especifica de Bulk de mezcla compactada:

8.6.9.- Gravedad especifica Teórica máxima:

Gmm= 100/((%Asf/Gsa) + (% grueso/A)*(% fino/B))

A= Gsb + Gsa / 2 ; para agregado grueso A= 2.644

B= Gsb + Gsa / 2 ; para agregado fino B= 2.564

% de Asfalto

Gravedad Especifica

Teorica Maxima

Gmm

0.04 2.459

0.045 2.441

0.05 2.423

0.055 2.406

0.06 2.389

0.065 2.372

% de Asfalto

Gravedad Especifica de Bulk de la mezcla Compactada Gmb

0.04 2.314

0.045 2.344

0.05 2.375

0.055 2.402

0.06 2.383

0.065 2.38



[54]

*8.6.10.- Gravedad especifica efectiva del agregado

% de Asfalto

Gravedad Especifica Efectiva del Agregado Gse

0.04 2.611

0.045 2.611

0.05 2.611

0.055 2.611

0.06 2.611

0.065 2.611

*8.6.11.- Porcentaje de asfalto absorbido:

% de Asfalto

Porcentaje de Asfalto Absorbido

Pba

0.04 0.281

0.045 0.281

0.05 0.281

0.055 0.281

0.06 0.281

0.065 0.281

*8.6.13.- Porcentaje de asfalto efectivo:

% de Asfalto

Porcentaje de Asfalto Efectivo

Pbe

0.04 3.730

0.045 4.231

0.05 4.733

0.055 5.234

0.06 5.736

0.065 6.237



[55]

*8.6.14.- Porcentaje de vacíos en el agregado mineral:

% de Asfalto

% Vacios en el Agregado Mineral

VMA

0.04 14.299

0.045 13.640

0.05 12.956

0.055 12.430

0.06 13.582

0.065 14.150

*8.6.15.- Porcentaje de vacíos de aire en la mezcla compactada:

% de Asfalto

% Vacios de Aire en la Mezcla

Compactada VTM

0.04 5.879

0.045 3.964

0.05 1.990

0.055 0.164

0.06 0.248

0.065 -0.331

*8.6.16.- Porcentaje de vacíos Llenos de asfalto:

% de Asfalto

% Vacios Llenos de Asfalto VFA

0.04 58.887

0.045 70.938

0.05 84.638

0.055 98.677

0.06 98.173

0.065 102.342

* Los resultados de estos puntos se muestran también en la planilla siguiente par la determinación de las

curvas.



[56]



[57]

y = -262096x2 + 30242x + 1520.2

2300

2320

2340

2360

2380

2400

2420

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

De

nsi

ad K

g/m

3

% Contenido de Asfalto

Densidad vs. % Contenido de Asfalto

Den.vs%Asf

Polinómica(Den.vs%Asf)

y = -6E+06x2 + 681379x - 16735

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

Esta

bili

dad

(lb

)


Estabilidad vs. % Contenido de Asfalto

Est.vs.%Asf.

Polinómica(Est.vs.%Asf.)

CORRECCIÓN POR ESPESOR



[58]

y = 7142.9x2 - 704.29x + 26.1

8.500

9.000

9.500

10.000

10.500

11.000

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

Ind

ice

de

flu

jo


Flujo vs. % Contenido de Asfalto

Flujo vs. %Asf.

Polinómica(Flujo vs. %Asf.)

y = 167706x3 - 15767x2 - 3.9417x + 20.606

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

VTM

(%

)


%VTM vs. % Contenido de Asfalto

VTM vs. %Asf.

Polinómica (VTM vs.%Asf.)



[59]

y = -68731x2 + 9005.5x - 192.73

0

20

40

60

80

100

120

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

VFA

(%

)


%VFA vs. % Contenido de Asfalto

VFA vs. Asf.

Polinómica (VFAvs. Asf.)

y = 130768x3 - 10968x2 + 45.566x + 21.723

12

13

13

14

14

15

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

VM

A (

%)


%VMA vs. % Contenido de Asfalto

VMA vs. Asf.

Polinómica (VMAvs. Asf.)



[60]



[61]

y = -262096x2 + 30242x + 1520.2

2300

2320

2340

2360

2380

2400

2420

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

De

nsi

ad K

g/m

3


Densidad vs. % Contenido de Asfalto

Den.vs%Asf

Polinómica(Den.vs%Asf)

y = -6E+06x2 + 712463x - 17465

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

Esta

bili

dad

(lb

)


Estabilidad vs. % Contenido de Asfalto

Est.vs.%Asf.

Polinómica(Est.vs.%Asf.)

CORRECCIÓN POR VOLUMEN



[62]

y = 167706x3 - 15767x2 - 3.9417x + 20.606

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

VTM

(%

)


%VTM vs. % Contenido de Asfalto

VTM vs. %Asf.

Polinómica (VTM vs.%Asf.)

y = 7142.9x2 - 704.29x + 26.1

8.500

9.000

9.500

10.000

10.500

11.000

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

Ind

ice

de

flu

jo


Flujo vs. % Contenido de Asfalto

Flujo vs. %Asf.

Polinómica (Flujovs. %Asf.)



[63]

y = -68731x2 + 9005.5x - 192.73

0

20

40

60

80

100

120

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

VFA

(%

)


%VFA vs. % Contenido de Asfalto

VFA vs. Asf.

Polinómica(VFA vs. Asf.)

y = 130768x3 - 10968x2 + 45.566x + 21.723

12

13

13

14

14

15

4.5% 5.0% 5.5% 6.0% 6.5% 7.0%

VM

A (

%)


%VMA vs. % Contenido de Asfalto

VMA vs. Asf.

Polinómica (VMAvs. Asf.)

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