Contenido de Cemento Asfaltico2 (Minimo Recubrimiento Asfaltos)

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS ING. LUIS ANTONIO MENDOZA ROMAN

CONTENIDO DE CEMENTO ASFALTICO PARA CARPETAS En la determinación del contenido de Cemento Asfáltico (C.A.) en el proyecto de las Mezclas Asfálticas se determinarán: 1.- El Contenido Mínimo de Cemento Asfáltico. 2.- El Contenido Optimo de Cemento Asfáltico.

DETERMINACION DEL CONTENIDO MINIMO DE CEMENTO ASFALTICO POR EL PROCEDIMIENTO DEL AREA SUPERFICIAL Uso: 

En materiales graduados que contienen cierta cantidad de finos.

Procedimiento: 

Se determina la composición granulométrica del material pétreo. Para el calculo del contenido de cemento asfáltico el método se basa en la estimación de la superficie de los agregados agregados pétreos por cada kilogramo kilogramo de material. material. Para hacer dicha estimación estimación se hace uso de las siguientes constantes de área en metros cuadrados por kilo de material pétreo. Material pasa malla 1-1/2"

y se retiene en 3/4"

0.27 m2/kg mat.

Material pasa malla 3/4"

y se retiene en #4

0.41 m2/kg mat

Material pasa malla #4 Material pasa malla #40

y se retiene en #40 y se retiene en #200

2.05 m2/kg mat 15.38 m 2/kg mat.

Mmaterial pasa malla #200 



53.30 m 2/kg mat.

Cada una de las constantes anteriores se multiplican por los porcentajes de partículas entre las mallas correspondientes, dando por resultado que se obtengan determinadas superficies por kilogramo de material. Se suman todas las superficies calculadas y el resultado se multiplica por el Indice Asfáltico, que varía de 0.0055 a 0.0100, de acuerdo con la rugosidad y la porosidad de los agregados, de acuerdo a la siguiente tabla:

Material pétreo Redondeados Sub-angulosas Angulosas

Absorción 0.0 a 2.5 % 0.0055 0.0065 0.0075

Indice Asfáltico Absorción Absorción 2.6 a 5.0 % Mayor de 5.0% 0.0065 0.0075 0.0075 0.0085 0.0085 0.0100

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EJEMPLO: Supóngase que los agregados pétreos tienen la siguiente composición granulométrica. Mat. pasa la malla de 3/4" Mat. pasa la malla # 4 Mat. pasa la malla # 40 Mat. pasa la malla # 200

y se retiene en Malla #4 y se retiene en Malla #40 y se retiene en Malla #200

35% = 0.35 45% = 0.45 15% = 0.15 5% = 0.05 100% = 1.00

Multiplicando estos porcentajes por las constantes de área se tiene: 0.35 0.45 0.15 0.05

X X X X

0.41 = 2.05 = 15.38 = 53.30 =

SUMA =

0.144 m2/kg 0.925 m2/kg 2.310 m2/kg 2.680 m2/kg

de de material pétreo. de de material pétreo. de material pétreo. de material pétreo.

6.059 m2/kg de mate aterial pétreo.

Para este ejemplo se considerará un Indice Asfáltico de 0.008. El contenido de cemento asfáltico será igual a 6.059 x 0.008 = 0.0485 kilogramos de cemento asfáltico por cada kilogramo de material pétreo, o sea 4.85 Kg de cemento asfáltico por cada 100 Kg de material pétreo, o lo que es lo mismo, 4.85% de Cemento Asfáltico en peso. Lo dicho con anterioridad puede presentarse en la fórmula siguiente: p = (0.41 nG + 2.05 ng + ng + 15.38 nA + 53.30 nF ) donde: p = porcentaje mínimo de cemento asfáltico. n = índice asfáltico según la absorción del material. G = porcentaje de material entre la malla 3/4 " y la No. 4 g = g = porcentaje de material entre la malla No.4 y la No. 40 A = porcentaje de material entre la mata No.40 y la No. 200 F = F = porcentaje de material que pasa a la No. 200 El porcentaje de cemento asfáltico, obtenido debe convertirse a cantidad mínima de producto asfáltico con respecto al material pétreo en volumen, ya sea un rebajado o una emulsión asfáltica, que se vaya a emplear, tomando en cuenta el contenido de residuo asfáltico del mismo, el cual se calculará de acuerdo a la siguiente expresión: MAV



P RA  d RS RA  0

En donde: -2-


MAV

Cantidad mínima de producto asfáltico con relación al material pétreo suelto, en litros por metro cúbico.

PRA

Proporción mínima de residuo asfáltico en peso con relación a del material pétreo, en por ciento (porcentaje de cemento asfáltico).

d

Peso volumétrico del material pétreo seco suelto, en kilogramos por metro cúbico.

R

Residuo qu que co contiene el ma materia rial asf asfált áltico, en por por ci ciento, respec pecto a su volumen (residuo asfáltico o cemento asfáltico producto de la prueba de destilación).

SRA

Peso específico relativo o densidad del residuo asfáltico, número abstracto.

o

Peso especifico del agua, considerando para estos fines de un kilogramo por litro

El porcentaje de cemento asfáltico calculado debe emplearse únicamente como guía par para a la dete determ rmin inac ació ión n prác prácti tica ca por por medi medio o de la prue prueba ba de comp compre resi sión ón axia axiall no confinada.

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DETERMINACION DEL CONTENIDO MINIMO DE CEMENTO ASFALTICO BASADO EN LA DISTRIBUCION DE TAMAÑO DE LAS PARTICULAS En ésta determinación se hace uso de la fórmula siguiente: p = 0.020 a + 0.045 b + cd en la cual: p a b c d

= = = = =

porc porcen enta taje je de C.A. C.A. expr expres esad ado o con con resp respec ecto to al peso peso del del mat mater eria iall porc porcen enta tajje de de mat mater eriial rete reteni nido do en la malla alla # 10. 10. porc porcen enta taje je de mate materi rial al que que pas pasa a la la mal malla la # 10 10 y se se ret retie iene ne en la # 200 200.. porcentaje que pasa la malla # 200. coeficiente as asfáltico qu que va varía co con la las ca características de del ma material de de acuerdo con los datos de la tabla que sigue:

Material Gravas y arenas de río o materiales redondeados de baja absorción. absorción. Gravas trituradas de baja absorción. Rocas trituradas de absorción media dia. Rocas trituradas de alta absorción.

d 0.15 0.20 0.30 0.35

Para expresar el cemento asfáltico sobre la base de producto asfáltico se procede de la misma manera del método anterior.

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DETERMINACION DEL CONTENIDO OPTIMO DE CEMENTO ASFALTICO La determinación del Contenido Optimo de Cemento Asfáltico puede llevarse a cabo por varios procedimientos. Se verán aquí dos de ellos: 1.- Por medio de la prueba de Compresión Axial no Confinada. 2.- Por medio del Método de Marshall.

DETERMINACION DEL CONTENIDO OPTIMO DE ASFALTO POR PRUEBAS DE COMPRESION AXIAL NO CONFINADA EQUIPO: 

Molde metálico con las siguientes características, de acuerdo al tamaño máximo del material por emplear:

CARACTERISTICA S Diámetro Altura Otras

TAMAÑO MÁXIMO DEL MATERIAL Menor de 3/8" Mayor de 3/8" 4” (interior) 5” (interior) 7” 8.5” Previsto de una base metálica removible y una placa circular para la compactación, con el diámetro ligeramente menor que el diámetro interior del cilindro, que se pueda sujetar a la cabeza de aplicación de la carga.



Una máquina de compresión para hacer lecturas a cada 10 Kg.



Una varilla metálica de 1.9 cm (3/4") de diámetro y 30 cm de longitud con punta de bala para el picado del material en el molde.



Un pisón metálico metálico de 2.5 kg. de peso con superficie circular circular de apisonado de 5.08 cm (2") de diámetro, provisto de una guía tubular de lámina de 35 cm de longitud.



Una cuchara de albañil.



Charolas de lámina.



Balanza de 10 kg. de capacidad con sensibilidad de (1) gramo.



Una balanza con sensibilidad de un centésimo (0.01) de gramo.



Un horno con temperatura controlable.



Un termómetro con variación de 10 a 150ºC.



Vasos de precipitado.

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PROCEDIMIENTO: 1) La elaboración elaboración de la la mezcla, mezcla, se lleva lleva de acuerdo acuerdo a lo siguiente: siguiente: a) Fijada Fijada la granulomé granulométri tria a de la mezcla mezcla asfálti asfáltica, ca, se determi determinará nará el porcentaj porcentaje e en peso de los siguientes tamaños en que ha sido separado previamente el material pétreo. Material retenido en malla de 1/2" Material retenido en ma malla de 1/4 1/4" Material retenido en malla # 10 10 Material retenido en malla # 40 Material que pasa la malla # 40

y que pa pasa la malla de de 1/ 1/2" y que pasa la malla de 1/4" y que pasa h malla # 10

b) Se determina determina el tamaño tamaño del espécimen espécimen de la prueba prueba de acuerdo acuerdo a lo siguiente: siguiente: TAMAÑO DEL AGREGADO MAYOR 3/8” IGUAL O MENOR 3/8”

TAMAÑO DE LA MUESTRA (KG.) 4 2

c) Se deberá de de elaborar seis especímene especímeness (del tamaño tamaño de la muestra muestra correspondien correspondiente) te) para el desarrollo de la prueba. d) Se tomarán tomarán de cada uno de los tamañ tamaños os mencionad mencionados os la cantidad cantidad de muestra muestra que resulte de multiplicar el porcentaje en peso de cada fracción por el peso total de la muestra, (4 o 2 kilogramos, según lo que corresponda). e) Las fracciones fracciones ya pesadas pesadas se mezclan mezclan previamente previamente a la adición adición del producto producto asfáltico. asfáltico. f) La cant cantid idad ad de prod produc ucto to asfá asfáltltic ico o que que debe deberá rá agre agrega gars rse e a cada cada una una de las las seis seis muestras, se calculará sobre la base del contenido mínimo de asfalto, (expresado como cement cemento o asfálti asfáltico) co) que se determ determinó inó previame previamente nte (por el método método descrip descripto to anteriormente). g) Esta Estass cant cantiidade dadess de prod produc ucto to asfá asfáltltic ico o debe deberá rán n corr corres espo pond nder er a los sigu siguie ient ntes es contenidos de cemento asfáltico, expresados como porcentajes del peso del material pétreo. Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado

-0.5% Neto + 0.5% + 1.0% + 1.5% + 2.0%

h) A cada una de las muestras muestras de material material pétreo pétreo se incorporará incorporará la cantidad cantidad calculada calculada de producto asfáltico, más un pequeño exceso correspondiente al producto que quede adherido a la charola, que puede llegar a ser de medio por ciento (0.5%) de producto. Terminadas estas operaciones, se colocará una tarjeta de identificación que indique el

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porc porce entaj ntaje e de asf asfalto alto que que corr corres espo pond nda a a cada cada mues muesttra, ra, y se det determi ermina nará rá prácticamente dicho porcentaje por el procedimiento que se indica más adelante. 2) La compactación compactación de los especím especímenes enes se llevará llevará a cabo por por cualquiera cualquiera de los dos dos tipos de carga:

CARACTERISTICAS NUMERO DE CAPAS NUMERO DE GOLPES PARA PICADO DE POR CAPA COMPACTACIÓN DE LA MUESTRA

TIPO DE CARGA ESTATICA DINAMICA 3 3 25 25 CARGA COMPRESIÓN KG/CM2

DE COMPACTACIÓN CON DE 40 PISON 4” DIAMETRO: 25 GOLPES COMPACTACIÓN CON PISON 5” DIAMETRO: 40 GOLPES

TIEMPO DE CARGA (COMPRESIÓN AMPLICADA). RELACIÓN ALTURA – DIAMETRO ESPECIMEN TOLERANCIA EN ALTURA COMPACTADAS

2 MIN

CARGA ADICIONAL DE COMPRESIÓN DE 40 – 60 KG/CM2 2 MIN

1.25

1.25

5 MM.

5 MM.

Recomendaciones: a) Se colocará colocará el material material en el molde, molde, previamente previamente calentado calentado (aproximado (aproximado 50ºC). 50ºC). b) Para Para decid decidir ir cual método método es el que debe ser util utiliz izad ado, o, deberán deberán compac compacta tarse rse por ambos procedimientos dos muestras elaboradas con el contenido de asfalto calculado por el procedimiento indicado y elegir aquel que dé especímenes con mayor peso volumétrico y menor número de partículas fracturadas. c) Se dejará dejará enfria enfriarr el espécime espécimen n con el molde, molde, se extraerá extraerá de éste éste y se mantendrá mantendrá a la temperatura ambiente el tiempo necesario para que adquieran dicha temperatura todos los especímenes elaborados. d) Para el caso de compactac compactación ión con carga carga dinámica, dinámica, una vez vez compactada compactada cada cada capa y antes de colocar la capa siguiente siguiente de mezcla, mezcla, se procederá procederá a escarificar escarificar la superficie superficie con la varilla metálica para obtener un buena liga entre ambas capas.

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3) Prueba de los especíme especímenes.nes.- El espécime espécimen n ya frío compactado compactado por cualquiera cualquiera de los los dos proce procedim dimie iento ntoss ante anteri riorm orment ente e indi indicad cados os,, se proba probará rá a la compre compresi sión ón sin sin confi confina nar, r, aplicando la carga uniforme y lentamente hasta alcanzar la de ruptura. Se calculará la resistencia unitaria para la carga máxima registrada en cada uno de los especímenes especímenes probados y con estos datos se formará una gráfica en cuyas ordenadas se anotarán las resistencias obtenidas y en cuyas abscisas se anotarán los contenidos de asfalto expresados sobre la base de cemento asfáltico y referidos al peso del agregado pétreo tal como se indica en la figura que sigue: El contenido óptimo se localiza dentro de la curva correspondiente al 2do máximo.

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DETERMINACION DEL CONTENIDO OPTIMO DE CEMENTO ASFALTICO POR EL METODO DE MARSHALL Este método está limitado al proyecto y control de mezclas asfálticas elaboradas en planta estaci estacionar onaria, ia, en calien caliente, te, emplean empleando do cement cemento o asfált asfáltico ico.. Con la prueba prueba de Marshal Marshalll se determinan los valores de estabilidad y de flujo en especímenes cilindricos, compactados axialmente axialmente con un sistema sistema determinado y probados probados a sesenta grados centígrados centígrados (60°C) El valor de estabilidad se determina midiendo la carga necesaria para producir la falla del espécimen, aplicada en sentido normal a su eje La deformación vertical producida en el espécimen por dicha carga será el valor del flujo El valor de estabilidad expresa la resistencia estructural de la mezcla compactada, y está afectado principalmente por el contenido de asfalto, la composición granulométrica y el tipo de agregado. Principalmente el valor de esta estabi bililida dad d es un indi indice ce de la cali calida dad d del del agre agrega gado do.. El valo valorr de fluj flujo o repr repres esen enta ta la deformación requerida, en el sentido del diámetro del espécimen, para producir la fractura. Este valor es una indicación de la tendencia de la mezcla para alcanzar una condición plástica, y consecuentemente de la resistencia que ofrecerá la carpeta asfáltica a deformarse bajo la acción de las cargas impuestas por los vehículos. El equipo necesario para la elaboración y prueba de los especímenes es el que sigue: Un molde de compactación provisto de un collarín y de una placa de base, un sostén del del mold molde e de comp compac acta taci ción ón para para suje sujeta tarr firm firmem emen ente te el mold molde, e, un pist pistón ón de compactación con superficie circular de apisonado de nueve punto ochenta y cuatro centímetros (9.84 cm =1.7/8") de diámetro, equipado con una pesa deslizante de cuatro punto quinientos treinta y seis kilogramos (4.356 kg = 10 lbs.) cuya altura de caída es de cuarenta y cinco punto siete centímetros (45.7 cm = 18"). Una máquina de compresión Marshall accionada con motor eléctrico que permite aplicar cargas por medio de una cabeza de prueba con forma de anillo seccionado a una velocidad de cinco punto cero ocho centímetros sobre minuto (5.08 centímetros/min. = 2" min.). Está equipada con un anillo calibrado para determinar el valor de las cargas y un extensómetro extensómetro para medir las deformaciones deformaciones del anillo. Un medidor de flujo, un tanque de saturación con dispositivo eléctrico para mantener constante la temperatura del agua, hornilla eléctrica para calentar los agregados, un termómetro blindado para registrar temperaturas entre diez y doscientos grados centigrados (10-200°C), una balanza con capacidad de 20 kilos y sensibilidad de un gramo, una cuchara de albañil, un baño de agua para calentar el pisón de compactación y el molde, una espátula y charolas. Véase figura de la hoja siguiente. ELABORACION DE LOS ESPECIMENES Con relación a la elaboración de los especimenes se consideran los siguientes conceptos: a) Fijada la granulometria de la mezcla asfáltica, se determinará el porcentaje en peso de los siguientes tamaños en que ha sido separado previamente el material pétreo: Material retenido en la malla de 1/2" Material que pasa la malla de 1/2" y se retiene en la de 1/4" Material que pasa la malla de 1/4" y se retiene en la # 10 Material que pasa la malla # 10 y se retiene en la # 40 Material que pasa la malla # 40 -9-


Para cada contenido de cemento asfáltico se fabricarán tres especímenes cada uno de los cuales requieren mil doscientos gramos (1200 gramos) de agregado pétreo. Se toma de cada uno de los tamaños mencionados la cantidad de muestra que resulta de multiplicar el porcentaje en peso de cada fracción por el peso total de la muestra. Las fracciones ya pesadas pesadas se mezcla mezclarán rán previam previament ente e a la adición adición del cement cemento o asfált asfáltico ico.. La cantid cantidad ad de cemento asfáltico que deberá agregarse a cada muestra se calculará sobre la base de contenid contenido o mínimo mínimo de cement cemento o asfálti asfáltico co que se determi determina na como ya se ha indicad indicado o con anterioridad. Las cantidades de cemento asfáltico deberán corresponder a los siguientes porcentajes de cemento asfáltico. Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado

-1.00% neto 0.50% 1.00% 1.50% 2.00%

Se mezc mezcla lará rán n los los agre agrega gado doss y el ceme cement nto o asfá asfáltltic ico, o, cale calent ntad ados os prev previa iame ment nte e a las las temp temper erat atur uras as de cien ciento to sete setent nta a y cinc cinco o grad grados os cent centíg ígra rado doss y cien ciento to vein veinte te grad grados os centígrados, respectivamente, hasta obtener una distribución uniforme del cemento asfáltico. La temperatura de la mezcla no debe ser menor de 100°C al momento de elaborar el espécimen. En ningún caso la mezcla deberá ser recalentada. b) Para compactar los especímenes de mezcla asfáltica se procederá así: El pisón de compactación y el molde se calentarán en un baño de agua hirviendo. Una vez caliente se sacará el equipo del baño y se colocará un papel filtro en el fondo del molde y se llenará éste con la mezcla caliente. Se apoyará el pisón sobre la mezcla y se aplicarán cincuenta (50) golpes con la pesa deslizante. La cara del pisón será mantenida paralela a la base del molde durante el proceso de compactación. Se quitará el collarín y se invertirá la posición del molde; se colocará el collarín y se aplicarán otros cincuenta cincuenta (50) golpes en el espécimen. El proce proceso so de compac compacta taci ción ón anteri anterior ormen mente te descr descritito o se apli aplica cará rá al estu estudi dio o de mezc mezcla lass proyectadas para recibir presiones de contacto que no excedan de siete kilogramos por centímetro cuadrado (7 kg/cm 2 = 100 Ibs/pulg 2). El número de golpes en cada cara del espécimen espécimen deberá aumentarse aumentarse a setenta y cinco (75) cuando las mezclas mezclas se proyecten proyecten para recibir presiones de contacto comprendidas entre siete y catorce kilogramos por centímetro cuadrado (7 a 14 kg/cm2 = 100 a 200 lbs/pulg 2). Se removerá el collarín y la placa de base, y el molde con su contenido se sumergirá en agua fría por un tiempo mínimo de dos (2) minutos. Se extraerá el espécimen del molde, se indentificará y se dejará enfriar a la temperatura temperatura ambiente durante 12 a 24 horas. Los especímenes compactados compactados deberán tener una altura de seis punto treinta y cinco centímetros (6.35 cm = 2 1/2"), con una tolerancia de tres punto dos milímetros (3.2 mm = 1/8"), y en caso contrario deberá repetirse el proceso. PRUEBA A COMPRESION DE LOS ESPECIMENES La prueba de los especímenes comprende la determinación del peso volumétrico y la determinación determinación de la estabilidad estabilidad y flujo de los mismos mismos La determinación determinación del peso volumétrico volumétrico del espécimen ya compactado se hará dividiendo el peso entre el volumen. Los valores de - 10 -


estabilidad y flujo se determinarán ensayando los especímenes en el aparato Marshall, siguiendo el procedimiento siguiente: Se sumerge el espécimen en el tanque con agua a la temperatura de sesenta grados centígrados (60°C) con medio grado de tolerancia y se mantendrá ahí durante veinte a treinta minut minutos. os. Mien Mientr tras as los los espe especí címe mene ness se encue encuent ntran ran en el tanq tanque ue de agua, agua, se limpi limpia a la superficie superficie del anillo seccionado y se lubricarán los postes guía de tal manera que la sección superior del anillo seccionado se le deslice libremente, se ajustará a cero el extensómetro del anil anillo lo de carg carga. a. Term Termin inan ando do el perí períod odo o de inme inmers rsió ión n en agua agua cali calien ente te se saca sacará rá el espécimen del agua y se secará su superficie. Se colocará el espécimen entre las dos secciones de la cabeza de prueba y se centrará el conjunto en la máquina de compresión. Se colocará el medidor de flujo en el poste guía y se ajustará a cero su carátula. Se aplicará la carga al espécimen a una velocidad constante de cinco centímetros sobre minuto hasta que la falla del espécimen ocurra. La carga máxima aplicada para producir la falla del espécimen a la temperatura de sesenta grados centígrados (60°C) se debe registrar como el valor de la estabilidad Marshall. Mientras la prueba se lleve a cabo se debe sostener firmemente el medidor de flujo sobre el poste guía y se removerá tan pronto se haya aplicado la carga máxima. anotándose la deformación sufrida por el espécimen. Esta lectura en milimetros expresa el valor del flujo. Se promediarán los valores de estabilidad y de flujo de los tres especímenes con el mismo contenido de cemento asfáltico, debiendo desecharse para el cálculo el valor que discrepe notablemente. La prueb prueba a anteri anteriorm ormen ente te descr descritita a debe debe compl complet etars arse e dent dentro ro de un perío período do de trei treint nta a segundos contados a partir del momento en que los especímenes sean sacados del tanque de agua caliente. La determinación del porcentaje óptimo de cemento asfáltico se hará de acuerdo con el criterio siguiente: a) Se calculará el promedio del peso volumétrico volumétrico de los especímenes de prueba elaborados elaborados con un mismo porcentaje de cemento asfáltlco. b) Se determinan determinan la densidad densidad teórica máxima y el porcentaje de vacíos para cada contenido contenido de cemento asfáltico c) Se calcula la relación entre volumen ocupado por el C.A. y el volumen total de huecos que existiría si el material pétreo del espécimen no contuviera C.A. Para esto último se utilizará la siguiente fórmula: Vo =

Dr ∗ Pa∗ 100∗ Df ∗ Da − 100 − Pa ∗ Da∗

=

Volumen Volumen de C.A. C.A. Volumentotal Volumentotal de huecos huecos

en que la que: Dr = Densidad relativa aparente del material pétreo. 3  = Peso volumétrico del espécimen en gr/cm . Da = Densidad relativa del C.A. (1.3 aprox.) Pa = Porcentaje de C.A. con relación al peso de la mezcla. - 11 -


d) Se corregirán los valores de estabilidad de los especímenes que no tengan la altura especificada de 6.35 cm multiplicando los valores obtenidos por los valores de corrección que siguen: ALTURA DEL FACTOR DE ALTURA DEL FACTOR DE ESPECIMEN CORRECCION ESPECIMEN CORRECCIO N 55 1.27 63.5 1 56 1.23 64 0.98 57 1.2 65 0.96 58 1.16 66 0.94 59 1.13 67 0.92 60 1.1 68 0.9 61 1.07 69 0.88 62 1.04 70 0.86 63 1.01 71 0.84 e) Se dibujarán las gráficas siguientes: Peso volumétrico Vs. contenido de C.A. Estabilidad Vs. contenido de C.A. Flujo Vs. contenido de C.A. Porcentaje de vacíos Vs. contenido de C.A. Huecos ocupados por el asfalto (Vo) Vs. Contenido de C.A.

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f) De los datos obtenidos de las gráficas indicadas, se calculará el contenido óptimo de C.A., promediando los siguientes valores: El contenido de C.A. correspondiente al mayor peso volumétrico. El contenido de C.A. correspondiente a la máxima estabilidad. El cont conten enid ido o de C.A. C.A. corres correspo pondi ndient ente e al valo valorr medio medio del del porce porcent ntaj aje e de vací vacíos os señalados en la tabla que sigue. El contenido de C.A. correspondiente al valor promedio del porcentaje de huecos ocupados por el C.A. señalado en la tabla que se indica a continuación.

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Prueba

Tipo de mezcla

Estabilidad Flujo Porc Porcie ient nto o de de vac vacío íoss

Con Con agr agreg egad ado o de de tamaño máximo de 3/4” Con agregado de tamaño máximo de 1/4” Porciento de huecos Con agregado de ocupados por él C.A. tamaño máximo de 3/4” Con agregado de tamaño máximo de 1/4”

Presión contacto de las llantas 7 kg/cm2 14 kg/cm2 225 kg min 450 kg min 4 mm Máx. 5 mm Máx. 3.0 – 5.0 3.0 – 5.0 5.0 – 7.0

6.0 – 8.0

75 - 85

75 - 82

65 - 75

65 - 72

Haciendo un resumen de todo lo dicho con respecto a las mezclas asfálticas se dirá que deben ser lo suficientemente estables con el fin de que no se vuelvan rugosas o vayan a presentar ondulaciones por la acción del tránsito o los efectos del frenado del mismo. La estabilidad estabilidad de la carpeta carpeta asfáltica se debe a la combinación combinación de dos cualidades cualidades que en cierto modo se encuentran presentes en todas las mezclas asfálticas: La fricción y la cohesión. Sin embargo, se encuentran más relacionadas a la fricción que a la cohesión, aunque esta última juega un papel importante en ciertos casos. Cierta cantidad de cohesión es necesaria a fin de que el pavimento trabaje satisfactoria satisfactoriamente mente.. Es bien conocido conocido que toda carpeta carpeta asfáltica asfáltica necesita cierta cantidad de tránsito o acción de amasado para que impida que el C.A. se muera y por lo tanto prolongar la duración de la carpeta. La acción continua de amasado causado por el tránsito tiende a remezclar los materiales y a conservarlos en su estado original. La cantidad óptima de C.A. debe ser determinada en un laboratorio por personas capacitadas, y ante todo, es obligación de primordial importancia establecer y mantener uniformidad en las operaciones de construcción de la carpeta asfáltica, ya que todas las técnicas de proyecto serán inútiles a menos que las operaciones de construcción sean cuida cuidados dosam ament ente e contr control olad adas as.. Algo Algo muy muy import important ante e es en el proye proyect cto o de las las carpe carpeta tass asfálticas, el recomendar el cemento asfáltico adecuado según el clima de la región y los mater materia iale less a empl emplear ear.. El grado grado de penet penetra raci ción ón del del C.A. C.A. jueg juega a import important ante e papel papel en el proyecto.

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VERIFICACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTO ASFALTICO POR EL PROCEDIMIENTO DE EXTRACCIÓN POR MEDIO DE CENTRIFUGADO. El proc proced edim imie ient nto o de extr extrac acci ción ón por por medi medio o de cent centri rifu fuga gado do para para veri verififica caci ción ón de la granulometría consiste en someter a la muestra de prueba a un proceso de lavado con triclo tricloroet roetilileno, eno, tetracl tetraclorur oruro o de carbono carbono o benceno, benceno, utiliz utilizando ando un aparato aparato especia especialme lmente nte adaptado para el objeto, a efecto de obtener el agregado pétreo de la muestra libre de asfalto y determinar su composición granulométrica; así también, se obtiene la cantidad aproximada de asfalto contenido en la muestra, para estimar su proporción en peso con relación al del agregado pétreo de la mezcla. a) El equipo equipo y materiales materiales necesarios necesarios para efectuar efectuar esta prueba prueba son los siguiente siguientes: s: Aparato Aparato de extracción por centrifugado, centrifugado, que consiste consiste en un tazón semiesférico con tapa hermética, montado en un dispositivo que lo haga girar con una velocidad controlada superior a tres mil seiscientas (3,600) revoluciones por minuto; estará provisto de una cubierta hermética y de un accesorio para drenar el disolvente. Recipiente para depositar el disolvente drenado. Horno con dispositivo adecuado para mantener una temperatura comprendida entre cien y ciento cinco grados centígrados (100 y 105°C). Balanza con capacidad de cinco (5) kilogramos y aproximación de cero punto dos (0.2) gramos. Charolas redondas de treinta (30) centímetros de diámetro y dos punto cinco (2.5) centímetros de altura. Charolas rectangulares. Espátulas. Cucharones. Tricloroetileno o tetracloruro de carbono o benceno. Papel filtro de forma circular con perforación central y diámetro adecuado para apoyar en el borde superior del tazón del aparato de extracción. b) Para Para faci facililita tarr la homo homoge gene neiz izaci ación ón de la muestr muestra a se colo coloca ca ésta ésta en una charol charola a rect rectan angu gula larr y se disg disgre rega ga con con una una espá espátu tulla o un cuch cuchar arón ón,, sepa separa rand ndo o las las partículas de la mezcla cuanta sea posible y teniendo cuidado de no romper el agre agrega gado do pétr pétreo eo.. Si la mezc mezcla la no es sufi sufici cien ente teme ment nte e blan blanda da para para pode poderl rla a disgregar, disgregar, se calienta calienta durante el tiempo indispensable indispensable para que pueda manejarse, sin rebasar la temperatura de ciento cinco grados centígrados (105°C). c) El proced procedimi imient ento o de prueba prueba es el sigu siguien iente: te: c1) Se coloca la muestra muestra de prueba en el tazón del aparato aparato de centrifugado, centrifugado, se le vací vacía a un volum volumen en sufic suficie iente nte de tric triclo loroe roetitile leno no,, tetr tetracl acloru oruro ro de carbo carbono no o - 15 -


benceno, para cubrir la mezcla contenida en el tazón y se le deja en estas condiciones el tiempo suficiente para desintegrarla, el cual no será mayor de una (1) hora; en seguida se instala el tazón conteniendo la mezcla con el disolvente, en el aparato de centrifugado y se coloca sobre el borde del tazón un disco de papel filtro, cuyo peso seco, W p, en gramos, es conocido. A continuación se cubre el tazón con su tapa, se asegura ésta firmemente y se coloca a la salida del dren del aparato de extracción un recipiente adecuado para recibir la solución extraída. c2) Se pone en movimi movimiento ento el disposit dispositivo ivo de centri centrifug fugaci ación ón y gradualme gradualmente nte se incrementa su velocidad, pudiendo llegar a un máximo de tres mil seiscientas (3,600) revoluciones por minuto; se suspende el movimiento cuando deje de salir la solución por el dispositivo de drenaje. c3) Se deja que cese el movimi movimient ento o del aparato aparato,, se adicionan adicionan doscient doscientos os (200) centímetros cúbicos de tricloroetileno, tetracloruro de carbono o benceno y se repite el procedimiento indicado en el subpárrafo c2) de este párrafo. c4) c4)

Se realiz realiza a no menos menos de tres (3) veces veces el proced procedim imie ient nto o indi indica cado do en el subpárrafo c3) de este párrafo, hasta que el disolvente usado para la extracción salga limpio y no manche una tela de color claro.

c5) Se remueve la tapa tapa del tazón, se retira retira el disco de papel filtro filtro y se seca al aire evit evitan ando do perd perder er part partíc ícul ulas as del del mate materi rial al pétr pétreo eo que que teng tenga a adhe adheri rida das; s; a continuación, se le desprenden las partículas de agregado que sea posible y se depositan en el tazón. En seguida se seca en el horno el disco de papel filtro hasta peso constante y a una temperatura de cien a ciento cinco grados centígrados (100 a 105°C), se pesa y se registra su peso como W’ p, con aproximación de cero punto dos (0.2) gramos. c6) En un ambiente ambiente con una buena circulación circulación o extracción extracción de aire, aire, se coloca en un recipiente el agregado pétreo y se calienta lentamente para provocar la volatilización del disolvente utilizado y a continuación se coloca en el horno a una temperatura de cien a ciento cinco grados centígrados (100 a 105°C) hasta peso constante, después de lo cual se saca del horno, se deja enfriar y se dete determ rmin ina a el peso peso del del agre agrega gado do pétr pétreo eo,, regi regist strá ránd ndol olo o como como W1, con aproximación de cero punto dos (0.2) gramos. c7) Se determi determina na a la porción porción de agregado agregado pétreo pétreo libre libre de asfalto asfalto y secado al horno, con peso W 1, su composición granulométrica, para la cual se aplica el procedimiento que se indica en la cláusula (010-I) de este Libro 6, corrigiendo su peso para tomar en cuenta la pérdida de finos que pueda haber ocurrido, mediante la fórmula siguiente:

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Wg = w −

w∗W 100

−

A∗w 100  A

En donde: Wg

es el peso corregido del agregado pétreo para la determinación de la composición granulométrica, en gramos.

W

es el peso inicial de la muestra de la mezcla asfáltica, en gramos.

w

es el contenido de agua en la mezcla asfáltica, en por ciento.

A

es el contenido contenido de asfalto asfalto en la mezcla asfáltica, asfáltica, determinado determinado de acuerdo con cualquiera de los procedimientos descritos en los incisos (012-I.02) o (012-I.03) de este Capítulo, en por ciento.

d) Los cálculos cálculos y reportes reportes de esta esta prueba son los siguientes: siguientes: d1) Determinación de la composición granulométrica. d2) Para la determi determinaci nación ón del porcent porcentaje aje aproxima aproximado do de residuo residuo o de cemento cemento asfáltico contenido en la mezcla, el cálculo correspondiente se realiza mediante la siguiente fórmula:



A=

W −1 W 1 W ' p −W p 



100

En donde: A

es el el co contenido ap aproximado de de re residuo o cemento as asfáltico de de la la mezcla, en por ciento.

W

es el peso inicial de la muestra de mezcla asfáltica, en gramos.

W1

es el peso del agregado libre de asfalto, secado al horno, en gramos.

W’ p

es el peso seco del disco de papel filtro, después del centrifugado, en gramos.

Wp

es peso seco inicial del disco del papel filtro, en gramos.

e) La causa causa más frecuent frecuente e de error error en esa prueba, prueba, es la pérdida pérdida de finos finos durante durante el proceso de centrifugación centrifugación para extraer el asfalto a la mezcla, lo cual se origina por no asegurar debidamente la tapa al tazón.

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DETERMINACIÓN DE LA EXPRESICIÓN MATEMATICA PARA CONOCER POR CADA M 3, LA CANTIDAD, EN PESO O EN VOLUMEN, DEL AGLUTINANTE EN UNA MEZCLA ASFÁLTICA, PARA CUANDO ESTA DEPOSITADA EN EL TRAMO O EN LA PLANTA. PESO

VOLUMEN

CEMENTO ASFÁLTICO

Wa

1 M3 Ws

PETREO

a) PARA EL TRAMO s a

=

(1) Definición

1

m=Ws Wa C.A. =

Ws =

m=

a Ws

(2) Definición

Wa C.A.

Wa Wa =Wa C.A.

m

Wa =

1

Wa =

1

=

C.A.



1

1

C.A.



C.A.∗m m = C.A.1 1C.A. C.A.

C.A.∗m 1 C.A.

Para cuando el aglutinante es emulsión y en volumen C.A.∗m Wa = R∗m  1C.A. 

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Ve =

Pe

e

C.A.∗m Ve = R∗e  1 C.A. 

Ve = Volumen de emulsión Wa = Cantidad de cemento asfáltico en peso C.A. = Contenido de cemento asfáltico (adimensional) m

= Peso volumetrico de la mezcla en el tramo

R = Residuo asfáltico (adimensional) e

= Densidad de la emulsión

Pe = Peso de emulsión b) EN PLANTA Wa =Ws C.A.

.......... de la exp. (2)

m=Ws Ws C.A.=Ws  1C.A.  Ws =

d =

m 1C.A.

.......... (3) Definición

Ws Vm

Como Vm =1

d =Ws d =

m 1 C.A.

m= d  1C.A.  Wa =

d  1C.A. ∗C.A.  1C.A.  - 19 -


Wa = d ∗C.A.

Para cuando es emulsión y en volumen Wa =

Ve =

d ∗C.A. R

d ∗C.A. R∗e

Ve = Volumende la emulsión d

= Peso volumentrico seco suelto del petreo

C.A. = Contenido de cemento asfáltico R = Residuo de la emulsión (adimensional) e

= Densidad de la emulsión

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Contenido de Cemento Asfaltico2 (Minimo Recubrimiento Asfaltos)

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