UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC LABORATORIO DE TECNOLOGIA DE ASFALTO ENSAYO DE PENETRACIÓN
ENSAYO DE PENETRACIÓN Ospino Gómez Luis Ángel, Ruiz Perez Eddie Farid, Parejo Manuel, Padilla Fabián, Cárdenas Juan Nicolás Laboratorio de tecnología del asfalto, Grupo FD, Programa de Ingeniería Civil, Universidad de la Costa CUC.
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Félix Pérez Morales 22 de febrero del 2019 RESUMEN El cemento asfaltico es un material aglomerante sólido o semisólido de color negro o pardo oscuro, que se ablanda gradualmente al calentarse y cuyos constituyentes predominantes son hidrocarburos pesados, que se obtienen de la refinación del petróleo. Se sabe que el cemento asfaltico tiene ciertos requisitos para ser utilizado, todos los ingenieros deben tener en cuenta las capacidades de cada tipo de cemento asfaltico, donde y cuando deben ser utilizados. Para poder conocer sus características se realizan una gran variedad de ensayos, los cuales se practican rigiéndose de la norma inv, este manual es de gran utilidad para el ingeniero ya que guiándonos de la norma, los resultados de l os ensayos aplicados sobre el producto tendrán una eficacia del 100% siempre y cuando todo se haga con las normas debidas y en un laboratorio con buenas condiciones. P alabr alabr as claves: claves: cemento, asfalto, norma y aglomerante.
AB STR ACT AC T
Asphalt cement is a solid or semi-solid binder material of black or dark brown color, which can be described described adequately. It is known that asphalt cement has certain requirements to be used, all engineers must take into account the capabilities of each type of asphalt cement, where and when they should be used. This is a very useful manual for the engineer and guiding us from the standard, the results of the tests. 100% provided that the proper standards are met and in a laboratory with good conditions.
K eywo eyworr ds: cement, asphalt, norm and binder.
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I.
INTRODUCCIÓN del territorio nacional, en proximidades a sus fuentes, con resultados que van de muy buenos a pésimos. Se aplica a todos aquellos materiales, encontrados en la naturaleza, que contienen alguna proporción de crudos de petról eo en forma sólida o líquida. De aquí surge una gran cantidad de fuentes de material que al igual que los crudos súper pesados tienen muy poca aplicación industrial, y aun cuando contienen ciertos porcentajes de solventes su procesamiento costoso, comparado con la baja rentabilidad que podrían brindar los productos de refinación cemento asfaltico: es un material aglomerante sólido o semisólido de color negro o pardo oscuro, que se ablanda gradualmente al calentarse y cuyos constituyentes predominantes son hidrocarburos pesados, que se obtienen de la refinación del petróleo El cemento asfaltico es comúnmente usado en la construcción de pavimentos para carreteras, autopistas, calles, aeropuertos, áreas de estacionamiento, entre otros; para ello se mezcla con agregados (mezclas en caliente), obteniéndose los denominados concretos asfalticos para pavimentación. Es utilizado también en la industria impermeabilizante y pintura asfáltica, revestimiento de diques, canales y materia prima para las emulsiones asfálticas. El cemento asfaltico a temperatura ambiente, es semisólido y altamente viscoso, por lo que se requiere licuarlo temporalmente por calentamiento, para su manejo durante las operación de construcción, tales co mo, bombeo por tubería, transporte de cisternas, mezcla con agregado, Etc.
El ensayo de penetración del asfalto nos permite medir la dureza o consistencia de un material asfáltico. El cual consiste en la penetración de una aguja normalizada de 100 g la cual se introduce en un reci piente con cemento asfáltico a una temperatura de referencia de 25°C por un tiempo de 5 segundos, midiéndose después la penetración de la aguja en unidades de 0.1 mm. El resultado del ensayo será promediado por tres resultados los cuales no varíen por más de 4 y se consultara con la tabla en la norma para poder calcular con qué tipo de asfalto se trabajó.
II.
OBJETIVOS
El objetivo de este ensayo es determinar la consistencia de los materiales asfalticos solido o semisólido en donde el principal componente es el asfalto.
III.
.
MARCO TEORICO Asfalto: es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras o autopistas. Viscosidad : La viscosidad es una propiedad importante de los líquidos que describe la resistencia del líquido al flujo y está relacionada con la fricción interna en el líquido. El tipo más común de comportamiento de flujo es el flujo de cizallamiento en el que las capas de líquido se mueven cada una en relación con la otra, en respuesta a una fuerza de cizallamiento. SPT: El ensayo de penetración estándar o SPT, es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotécnico Material aglomerante: Los aglomerantes son materiales capaces de mantener juntos a otros materiales sin reaccionar con ellos. Debido a esto, los materiales formados por un aglomerante y uno o más materiales aglomerados se denominan materiales compuestos Asfaltos comerciales : Los asfaltos naturales se han usado de diversas formas en algunos lugares
IV.
PROCEDIMIENTO
La muestra se sumergió en agua a temperatura ambiente para así lograr la temperatura estipulada por la norma para la realización del ensayo, dicha temperatura es de aproximadamente 25°C. Luego de que la muestra estuviese a la temperatura idónea se procedió a colocar en el penetrometro manual en el cual se haría el ensayo. La máquina de ensayo debe estar calibrada de tal forma que no genere problemas en la lectura y produzca posibles errores en la obtención de los datos. Se debe asegurar también de que la aguja de penetración este limpia y libre de impurezas,
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si la aguja presenta alguna partícula ajena a la muestra se debe limpiar inmediatamente con una sustancia controlable y permisible con el ensayo, en el caso de este laboratorio se uso tinner.
Ensayo de penetración
Preparada la muestra en la parte baja del penetrometro se procede a dejar caer la aguja de penetración de forma prudente y controlada de tal forma que la punta de la aguja roce la superficie de la muestra asfáltica, pero sin lograr introducirse en ella, este proceso debe realizarse por lo menos a 1cm de separación de los bordes laterales de la muestra para así realizar en el ensayo en un área centrada y homogénea.
Dato
Valor und
temp
25 °
tiempo
5 seg
Carga
100 gr
Perforación 1
53 mm
Perforación 2
54 mm
Perforación 3 56 mm Tabla 1 Datos obtenidos de la experiencia
Teniendo la aguja lista para el ensayo se consideran los tiempos de penetración estipulados por la norma, en este caso será de 5 segundos, controlados por uno de los integrantes del grupo mediante un cronometro.
Resultado del ensayo ) 80 M M60 (
Se realiza el ensayo de penetración 3 veces para obtener una mayor cantidad de datos, teniendo en cuenta que por cada vez que se terminaba de ensayar se debía limpiar la aguja del exceso de asfalto que podría contener está en su superficie.
N40 O I C A20 R T E 0 N E P
V.
54
56
1
2
3
ENSAYO
Como recomendaciones para la ejecución del ensayo de penetración de asfalto se tiene que:
53
Ilustración 1 Resultado del ensayo
Lleva la indumentaria adecuada para trabajar en un laboratorio, las muestras asfálticas tienden a provocar manchas en la ropa sino se manipula de forma adecuada. Utilizar equipo de seguridad adecuado dependiendo de la labor a desempeñar, los accidentes por minúsculos que sean siempre están en el rango de posibilidades. Al calentar muestras asfálticas se debe saber que esta desprende un olor característico que puede producir dolor de cabeza, mareos leves entre otros síntomas, es por eso que se recomienda prudencia a la hora de realizar ensayos de este tipo. Conocer y leer los lineamientos y recomendaciones que estipula la norma en la cual se basa dicho ensayo. INV E-706-07.
VI.
RESULTADOS Y ANALISIS
Luego de obtener los datos de la experiencia se procede a hacer los cálculos pertinentes
Ecuación 1
∑ .
53 + 54 + 56 = 54.33 3
METODOLOGIA
Una vez terminada la experiencia los datos obtenidos fueron los siguientes:
-
3
Comparación de cantidades
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Según la I.N.V.E 706-13 se deben comparar los siguientes valores con los resultados obtenidos en la experiencia
Donde “x” es el resultado del ensayo de penetración y σ es la desviación estándar de los resultados, primero se calculará la varianza para poder obtener una desviación estándar. Ecuación 3 varianza
= Tabla 2 Tolerancias
∑( − Ẋ)
Reemplazamos
El resultado obtenido del promedio de las perforaciones fue de 54.33 por lo cual según la tabla de tolerancias estamos situados en el grupo donde la penetración fue entre 50 a 149mm, cuyo valor mínimo fue de 53mm y el máximo fue de 56mm, la diferencia máxima entre valores extremos es la siguiente:
=
(53 − 54.33) + (54 − 54.33) + (56 − 54.33) 3 = 1.555566667
Ecuación 4 Desviación estándar
Ecuación 2
= − Reemplazamos
56 − 53 = 3 = √ 1.555566667
Según la norma I.N.V.E 706-13 si no se cumplen los parámetros fijados por la tabla de tolerancias, se procede a repetir el ensayo, en este caso los resultados cumplen con los parámetros de tolerancia, ya que 3mm< 4mm y se prosigue con los cálculos para precisión.
= 1.247223583
Precisión La norma (I.N.V.E 706-13) establece un estimativo de precisión a partir de muchos ensayos (16000 repeticiones para 25°C). La precisión del ensayo se puede determinar la siguiente manera:
.
Referencia: Manual asfalto USA
VII.
Tabla 3 precisión y sesgo
CONCLUSIONES
El asfalto ensayado se puede clasificar como un asfalto de tipo 40/50 como lo dice la norma.
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Basándonos en la siguiente tabla, clasificamos nuestra muestra evaluada en el laboratorio:
diferentes construcciones de la ingeniería, no lo recomendamos para uso recreacional ni residencial. Destacamos que nos basamos en la tabla de la RTCA Reglamento técnico centro americano) por ello, la tolerancia calculada en dicho informe entr a en el rango estipulado por la norma, por consiguiente, puede asegurarse que los datos suministrados son verídicos para futuras consideraciones .
VIII.
Consideramos nuestra penetración en el rango aproximado de 50 nombrando nuestra muestra así AC20. Es importante conocer la equivalencia para estas dos formas de clasificar el asfalto destinado para la construcción de pavimentos.
BIBLIOGRAFÍA
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1. ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngC ivil/Especificaciones_Normas_INV07/Normas/Norma%20INV%20E-724-07.pdf 2. http://elcementoasfaltico.blogspot.com/2013/11 /el-cemento-asfaltico-usos-y-obtencion.html 3. http://eduvirtual.cuc.edu.co/moodle/pluginfile. php/340992/mod_resource/content/1/guia%20 de%20asfalto%202.pdf 4.
Uso y aplicación: Este tipo de asfalto se usa para la elaboración de carpetas de mezcla en caliente, así como para elaborar emulsiones asfálticas utilizadas en carpetas y morteros de mezcla en frío y carpetas por el sistema de riegos. Recomendaciones: Este producto presenta una apariencia totalmente homogénea por lo que no requiere de agitación constante ni ser mantenido a altas temperaturas. Las propiedades del producto no se ven afectadas si se mantiene almacenado a temperatura ambiente por periodos prolongados. Presenta una funcionalidad en
IX.
ANEXOS
Tabla 1 Tolerancias ........................................................................................................................................................ 4
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