Norma ASTM D 2041-00 Método estándar de prueba para Gravedad específica teórica máxima y densidad de mezclas bituminosas de pavimentación1 1 Alcance
1.1 Este método cubre cubre la determinación de la gravedad específica específica teórica máxima y densidad de mezclas bituminosas no compactadas a 25 º C (77 ºF). 1.2 Este estándar no propone nombrar todo lo concerniente a seguridad. Si alguno, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de este estándar establecer las apropiadas prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de limitaciones regulatorias antes de su uso. 2 Documentos referenciados referenciados
2.1 Estándares ASTM: C 670 Práctica para preparación de presentación de precisión y sesgo para métodos de ensayo para materiales de construcción2 D 979 Práctica para muestreo de mezclas bituminosas de pavimentación 3 D 4753 Especificación para evaluación, selección y especificación de balanzas y escalas para su uso en ensayos de Suelo. Roca y materiales de construcción relacionados 4 E 1 Especificación para termómetros ASTM 5 E 12 Terminología relativa a densidad y gravedad específica de sólidos, líquidos y gases 6 3 Terminología
3.1 Los términos “gravedad específica” y “densidad” usados en este método de ensayo están de acuerdo con terminología E 12. 3.2 Definiciones de términos específicos a este estándar: 3.2.1 Densidad, tal como es determinado por este método de ensayo . La masa de un metro cúbico de un material a 25 º C (77 ºF) en unidades SI 3.2.2 Presión residual, tal como es empleado por este método de ensayo . La presión en un vaso de vacío cuando vacío es aplicado. 3.2.3 Gravedad específica, tal como es determinada por este método de ensayo . La relación de una masa dada de material a 25 º C (77 º F) a la masa de un volumen igual de agua a la misma temperatura. 1
Este método de ensayo está bajo la jurisdicción del comité ASTM D04 en materiales de calles y pavimentos y es la responsabilidad directa del subcomité D04.21 en gravedad específica y densidad de mezclas bituminosas 2 Libro anual de estándares ASTM, Vol. 04.02 3 Libro anual de estándares ASTM, Vol. 04.03 4 Libro anual de estándares ASTM, Vol. 04.08 5 Libro anual de estándares ASTM, Vol. 14.03 6 Descontinuada; ver Libro anual de estándares ASTM. Vol. 15.05. Reemplazado por terminología E 1547
4 Resumen del método
4.1 Una muestra pesada de mezcla de pavimentación secada al horno en la condición suelta es colocada en un vaso de vacío calibrada tarada. Suficiente agua a la temperatura de 25 ºC (77º F) es añadida para sumergir completamente la muestra. Vacío es aplicado gradualmente para reducir la presión residual en el vaso de vacío a 4 kPa (30 mm de Hg) o menos y entonces es sostenida por 15 ± 2 mín. Al final del periodo de vacío, el vacío es gradualmente retirado. El volumen de la muestra de mezcla de pavimentación se obtiene por inmersión del contenedor de vacío con la muestra en un baño de agua y pesando o llenado completamente el nivel del contenedor de vacío de agua y pesado al aire. Ambas, la temperatura y la masa son medidas a su vez. A partir de esta masa y volumen medidos, la gravedad específica o densidad a 25 º C es calculada. 5 Significado y uso .
5.1 La gravedad específica teórica máxima y densidad de mezclas bituminosas de pavimentación son propiedades fundamentales cuyos valores están influenciadas por la composición de la mezcla en términos de tipo y montos de agregados y materiales bituminosos. 5.1.1 Gravedad específica máxima es usada (1) en el cálculo de vacíos de aire en mezclas bituminosas de pavimentación compactadas,(2) en el cálculo del monto de bitumen absorbido por el agregado, y (3) proveer valores de referencia para la compactación de mezclas bituminosas de compactación. 6 Aparatos
6.1 Contenedores : 6.1.1. Tazón de vacío . Cualquiera de dos, un tazón de metal o plástico con un diámetro de aproximadamente 180 a 260 mm (7 a 10.25 pulg) y altura de tazón de al menos 160 mm (6.3 pulg) deberá estar equipada con una cubierta transparente adaptado con un relleno de hule y una conexión para la línea de vacío. Ambos, el tazón y la cubierta deben ser lo suficientemente resistentes para soportar las presiones de vacío aplicada sin deformación visible. La conexión de manguera deberá estar cubierta con una pequeña pieza de malla para minimizar la pérdida de algún material fino. Nota 1: La cubierta transparente debe permitir observar el retiro de las burbujas de aire
6.1.2 Frasco de vacío para pesado en aire solamente , Un frasco volumétrico de vidrio de grueso espesor, con una capacidad de aproximadamente 4000 mL, sellada con un tapón de hule con una conexión a la línea de vacío. La manguera de conexión e en el frasco deberá estar cubierta con una pequeña pieza de malla de alambre fino para minimizar la pérdida de algún material fino. 6.2 Balanza . Capaz de tomar lecturas al más cercano 0.1 g y conforme a los requerimientos de la especificación D 4753. Clase GP2. Si mediciones bajo agua serán tomadas, entonces la balanza deberá estar equipada con un aparato de suspensión aceptable y que permita sostener el pesado de la muestra mientras está suspendida del centro de la balanza.
6.3 Bomba de vacío o aspirador de agua . Capaz de evacuación de aire desde el vaso de vacío a una presión residual de 4.0 kPa (30 mm de Hg) o menos. 6.3.1 Cuando la bomba de vacío es usada, una trampa aceptable deberá ser instalada entre el vaso de vacío y la fuente de vacío para reducir el monto de vapor de agua ingresando a la bomba de vacío. 6.4 Manómetro de presión residual o un calibrado medidor de presión absoluta . Este manómetro o calibrado medidor de presión absoluta deberá ser usado para confirmar la presión especificada que es aplicada al contendor y será capaz de medir la presión residual de 4.0 kPa (30 mm de Hg) o menos. Este estará conectado al final de la línea de vacío usando un tubo apropiado y cualquiera de dos, conexión “T” en la parte superior del contenedor o utilizando una abertura separada (desde la línea de vacío) en laparte superior del contenedor conectada a la manguera. Evite daño, el manómetro o medidor por si mismo no estará situado en la parte superior del vaso pero adyacente a este. Nota 2 Presión residual en el vaso de vacío en milímetros de mercurio es la diferencia en la altura de mercurio.
6.5 Manómetro o medidor de vacío . Aceptable para medir el vacío que está siendo aplicado a la fuente del vacío. Este aparato puede ser conectado directamente a la fuente de vacío o estar cercano a la línea de vacío a la fuente Nota 3. El pie de (de la junta) un manómetro residual de vacío ocasionalmente adquiere una o más burbujas de aire que introduce error dentro de la lecturas de presión residual. El medidor de vacío adicional o manómetro provee un medio que rápidamente detecta diferencias entre los dos medidores de vacío.
6.6 Termómetros . Termómetros líquido en vidrio calibrados de rango aceptable con sub divisiones y escala máxima de error de 0.5 ºC (0.9 ºF) o algún otro instrumento termométrico de igual exactitud, precisión y sensitividad debe ser usado. Termómetros deben estar conforme a los requerimientos de especificación E1. 6.7 Baño de agua . Capaz de mantener por algún medio, una temperatura constante entre 20 y 30 ºC (70 a 85 ºF). El baño de agua tiene que ser aceptable para la inmersión del contenedor suspendido con su muestra desairada, 6.8 Válvula de sangrado ajustada al juego de vacío para facilitar ambos, el ajuste del vacío que esté siendo aplicado al vaso de vacío y el lento retiro de la presión de vacío. 6.9 Aparato de agitación mecánica. Capaz de aplicar un suave pero consistente agitación de la muestra. Este aparato estará equipado con un medio firmemente sujeto al contenedor de tal forma que este no mueva la superficie del aparato. Nota 4 Si franjas ( son asfalto es un problema, el aparato puede ser equipado con un control de velocidad
6.10 Horno. Capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5 ºC. Este horno se necesita cuando otras muestras que las mezclas preparadas en laboratorio usando agregado secado en horno es ensayado.
7 Muestreo
7.1 Obtenga la muestra de acuerdo con práctica D 979. 7.2 El tamaño de la muestra debe ser como sigue: Tamaño máximo nominal Del agregado, en mm 37.5 o mayor 19 a 25 12.5 o menor
Tamaño mínimo de muestra, g 5000 2500 1500
7.3 Tamaños de muestras mayores que alrededor de dos tercios del volumen del contenedor deberán ser ensayados en partes, con ninguna de las partes ensayadas menor que 1250 g 8 Calibración de los contenedores
8.1 Tazones. Calibrar el contenedor por determinación exacta de la masa del contendor inmersa en agua a 25 ± 0.5 ºC (77 ± 0.9 ºF). Designar esta masa como B. 8.1.1 Si el tazón es usado para pesado en aire, coloque la tapa volumétrica en el tazón mientras esté bajo agua. Remueva el tazón lleno con agua con la tapa puesta y seque antes de determinar la masa combinada del tazón, tapa y agua. Repita tres veces y promedie los resultados. Designe esta masa promedio como D. 8.2 Frascos. Calibrar el frasco volumétrico por determinar exactamente la masa del frasco lleno con agua a una temperatura de 25 ± 0.5 º C (77 ± 0.9 ºF). Designar esta masa como D. El llenado preciso del frasco deberá ser asegurado por el uso de una placa de cubierta de vidrio o similar placa plana transparente. 9 Procedimiento
9.1 Si la mezcla de pavimentación ha sido preparada en laboratorio usando agregados secados en horno, proceder a 9.2. Alguna otra muestra que necesite ser secada a masa constante (masas repetidas dentro de 0.1% para pesados consecutivos de 15 minutos) a una temperatura de 105 ± 5 ºC (221 ± 9 ºF). 9.2 Una vez que la muestra es secada y mientras ésta esta todavía caliente, separe las partículas de la muestra de la mezcla de pavimentación manualmente, tomando cuidados para evitar fracturar el agregado, de tal manera que las partículas de la porción del agregado fino no sean mayores que alrededor de 6 mm. Coloque la muestra directamente dentro de tazón tarado o frasco volumétrico. No use un contenedor dentro de un contendor. Pese el contenedor con la muestra y designar la masa neta (masa de la muestra solamente) como A. 9.3 Agregue suficiente agua a una temperatura de aproximadamente 25 ºC (77 º F) para cubrir la muestra completamente. Coloque la cubierta (tazones) o tapones (frascos) en el contenedor. 9.4 Coloque el contenedor con la muestra y agua en un aparato de agitación mecánica y asegure ésta a la superficie del aparato. Inicie el agitado e inmediatamente empiece a remover el aire atrapado en la muestra por incrementar gradualmente la presión de vacío hasta que el manómetro de presión residual lea 3.7 ± 0.3 kPa (27.5 ± 2.5 mm de Hg). El vacío será alcanzado dentro de 2 minutos. Una vez que el vacío es alcanzado, continúe el vacío y agitación por 15 ± 2 mín.
9.5 Gradualmente retire la presión de vacío usando la válvula de sangrado y proceda con una de las siguientes determinaciones: 9.5.1 Pesado en agua . Suspenda el tazón (sin tapa) y contenido en agua por 10 ± 1 mín. Entonces determine la masa. Mida y registre al temperatura del agua en el baño, designe la masa bajo el agua del tazón y la muestra como C. 9.5.2 Pesado en aire (tazón) . Lentamente sumerja el tazón y la muestra en un baño de agua por 10 ± 1 mín. La tapa será colocada en el baño de agua al mismo tiempo. Deslice la tapa sobre el tazón sin remoción del agua de tal forma de evitar algún entrampamiento de aire, entonces presione firmemente la tapa hacia abajo en el tazón. Remueva el tazón, muestra y tapa. Mida y registre la temperatura del agua en el tazón. Repita este procedimiento una segunda vez. Si el peso varía por más de 1.0 g, repita el procedimiento hasta que dos pesadas estén dentro de 1.0 g. Designe esta masa del tazón, tapa, agua y muestra como E. 9.5.3 Pesado en aire (frasco) . Lentamente llene el frasco con agua tomando el cuidado de no introducir aire dentro de la muestra. Coloque el frasco en un baño de agua por 10 ± 1 mín para estabilizar la temperatura sin sumergir la parte superior del frasco. Mida y registre la temperatura del agua en el frasco. Remueva los termómetros y llene completamente el frasco usando un placa de cubierta, tomando el cuidado de de no entrampar aire debajo de la placa de cubierta. La placa de cubierta será la misma utilizada durante la calibración del frasco. Limpie alguna humedad del exterior del contenedor y placa de cubierta. Determine la masa. Determine la masa del frasco, placa y su contenido completamente lleno con agua. Designar esta masa como E. 10 Cálculo
10.1 Calcule la gravedad específica máxima de la muestra como sigue: 10.1.1 Determinación usada por tazones bajo agua : Gmm =
A A
(1)
− (C − B)
Donde: Gmm = Gravedad específica máxima de la mezcla A = Masa de la muestra seca en aire, g B = Masa del tazón debajo del agua, g , y C = Masa del tazón y muestra debajo del agua, g. 10.1.2 Determinación de tazón al aire : Gmm =
A A + D − E
Donde: Gmm = Gravedad específica máxima de la mezcla A = Masa de la muestra seca en aire, g D = Masa de tapa y tazón con agua a 25 ºC (77 ºF), g , y E = Masa de tapa, tazón, muestra y agua a 25 ºC (77 ºF), g.
(2)
10.1.3 Determinación por frasco Gmm =
A A + D − E
(3)
Donde: Gmm = Gravedad específica máxima de la mezcla A = Masa de la muestra seca en aire, g D = Masa de placa de cubierta y frasco lleno con agua a 25 ºC (77 ºF), g , y E = Masa de frasco, placa de cubierta, muestra y agua a 25 ºC (77 ºF), g. 10.2 Si la muestra será ensayada en varias partes, reporte los pesos de las gravedades específica máxima promedio para todas las partes ensayadas. 10.3 Si la temperatura del agua no fue de 25 º C (77 ºF), multiplicar la gravedad específica máxima por el apropiado factor de corrección de densidad (multiplicador) de tabla 1 o tabla 2. 11 Procedimiento suplementario para mezclas conteniendo agregado poroso
11.1 Si los poros de los agregados no están completamente sellados por la película bituminosa, ello pueden ponerse saturados con agua durante el procedimiento de vacío. Para determinar si esto ha ocurrido. Proceda como sigue después de completar el procedimiento de acuerdo con 9.5.1, 9.5.2 o 9.5.3. 11.1.1 Drene el agua del contendor. Para prevenir la pérdida de partículas finas, decante el agua a través del tamiz de 75 µ m (No. 200). 11.1.2 Quiebre varias de las piezas grandes de agregado y examine la superficie quebrada por humedad. Si aquí está alguna duda así tanto que sea que la mezcla haya absorbido agua, prosiga con este procedimiento en orden a determinar si esta corrección se necesita. 11.2 Si el agregado ha absorbido agua, extienda la muestra en una bandeja plana con una superficie no absorbente y colóquese enfrente de un ventilador para remover la humedad superficial. Rompa las aglomeraciones de mezcla con la mano, Revolver la muestra intermitentemente en tal forma que las partículas de agregado estén rodando sobre algo que simplemente movidos horizontalmente en la bandeja. Este proceso toma alrededor de 2 horas, tomar cuidados para prevenir la pérdida de partículas de mezcla. 11.3 Pese la bandeja y la muestra a intervalos de 15 min. Cuando la pérdida en masa sea menor que 0.05% para este intervalo, la muestra puede ser considerada estar con superficie seca. 11.4 Substituya la superficie de masa seca final por A y use este valor en el denominador de la ecuación presentada en la sección 10.
12 Reporte
12.1 Reporte la siguiente información: 12.1.1 Gravedad específica máxima, G mm al tercer decimal. 12.1.2 Tipo de mezcla 12.1.3 Tamaño de la muestra 12.1.4 Número de muestras 12.1.5 Tipo de contenedor 12.1.6 Tipo de procedimiento TABLA 1 Factores de corrección densidad-temperatura para ºC Temperatura Multiplicador Temperatura Multiplicador 21.0 1.000951 25.5 0.999870 21.5 1.000840 26.0 0.999738 22.0 1.000728 26.5 0.999604 22.5 1.000613 27.0 0.999466 23.0 1.000495 27.5 0.999327 23.5 1.000375 28.0 0.999186 24.0 1.000253 28.5 0.999042 24.5 1.000127 29.0 0.998897 25.0 1.000000 29.5 0.998748 TABLA 2 Factores de corrección densidad-temperatura para ºF Temperatura Multiplicador Temperatura Multiplicador 70 1.000929 78 0.999844 71 1.000795 79 0.999711 72 1.000682 80 0.999549 73 1.000543 81 0.999411 74 1.000423 82 0.999243 75 1.000277 83 0.999100 76 1.000152 84 0.998926 77 1.000000 85 0.998778
13 Precisión
13.1 Criterio para juzgar la aceptabilidad de los resultados obtenidos por pruebas de gravedad específica obtenidos por este método son dados como sigue:
Prueba y tipo de indicador
Desviación estándar, 1s
Rango aceptable de dos Resultados de prueba, d2s
Resultados de prueba obtenidos sin el uso de sección 11 A Precisión de un simple operador Precisión multilaboratorio
0.0080 0.0160
0.023 0.044
Resultados de prueba obtenidos con el uso de sección 11 (Para método del tazón solamente) B Precisión de un simple operador Precisión multilaboratorio
0.0064 0.0193
0.018 0.055
A
Bases de estimación: análisis de pares de resultados de prueba de 165 a 337 laboratorios participando en la Referencia de materiales de Laboratorio AASHTO (AMRL ) Programa de muestreo de habilidades. B Bases de estimación: 2 réplicas, 7 materiales, 20 laboratorios.
13.2 Las cifras dadas en columna 2 son las desviaciones estándar que han sido encontradas ser apropiadas para las condiciones de ensayo descrito en columna 1. Las cifras dadas en columna 3 son los límites que no deben ser excedidos por la diferencia entre los resultados de dos pruebas propiamente conducidas. 13.3 Los valores en columna 3 son los rangos aceptables para dos pruebas. Cuando más de dos resultados están siendo evaluados, los rangos dados en columna 3 pueden ser incrementados. Multiplicar la desviación estándar (s) en columna 2 por el multiplicador dado en tabla 1 de práctica C 670
