Universidad de la Costa, CUC. Laboratorio Tecnología Tecnología Del Asfalto. Asfalto.
F aculta acultad d de I nge ng enie ni er í a.
ENSAYO DE CONSISTENCIA POR EL METODO DE PENETRACIÓN. INVE – 706 706 – 13 13 Por:
Alexander Carpio1, Naileth Jiménez 1, Dennis Carmona1, Rosa Joly1, María Pedraza1 1Ingeniería
Civil
L abor ator i o Tecno Tecnolo logí gí a Del Del A sfalto sfalto. G r upo upo: C D
Resumen. Este método 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 recipiente 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.
Palabras claves: Penetrometro, asfalto, agua, moldes, aguja. Abstract. This method allows us to measure the hardness or consistency of an asphalt material. Which consists of the penetration of a standard standar d needle of 100 g which is introduced introd uced into a container with asphalt cement at a reference temperature of 25 ° C for a time of 5 seconds, then measuring the penetration of the needle in units of 0.1 mm.
Keywords: Penetrometer, asphalt, water, molds, needle.
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1. INTRODUCCIÓN Al momento de diseñar mezclas asfálticas para para vías es necesario escoger según la temperatura del medio y los niveles de transito de la carretera el tipo de mezcla, la cual está constituida por asfalto y por agregados minerales. En donde unas de las funciones del asfalto son darle adherencia y resistencia, es por ello que al igual que a los agregados se le deben hacer ensayos al producto bituminoso a fin de ver si cumple o no con las necesidades de la vía. Estos ensayos en Colombia se rigen por las normas plasmadas en las especificaciones generales de construcción de carreteras del Instituto Nacional de Vías (INVIAS), dentro de esos ensayos; a su vez se encuentran los de las propiedades del asfalto, algunas de las cuales se determinan en el presente escrito; como lo son la densidad relativa, el punto de ablandamiento y la penetración. Se comparan los resultados obtenidos verificando cumple o no con las especificaciones dadas.
2. OBJETIVO GENERAL Verificar la penetración y punto de ablandamiento de un asfalto para determinar la densidad relativa del mismo por el Principio de Arquímedes
2.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS -
Verificar el comportamiento del material en el desarrollo del ensayo Analizar y comprender su grado de penetración del asfalto en el ambiente Calcular el punto de ablandamiento del asfalto
3. MARCO TEÓRICO Asfalto: Mineral de color intenso oscuro con propiedades de mucha utilidad en la ingeniería civil, se caracteriza debido a que al cambiar de temperatura este cambia su estado, a altas temperaturas aumenta su grado de fluidez y temperaturas muy bajas puede llegar a cristalizarse y presenta consistencia semisólida al estar en temperaturas ambientes, en su mayor parte está compuesto por hidrocarburos y se caracteriza principalmente por su flexibilidad, viscosidad, adhesividad, cementante, pegajoso, resistente y termoplástico.
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Penetración: Consistencia de un material bituminoso expresada por medio de la distancia, en décimas de milímetro, hasta la cual penetra verticalmente una aguja normalizada en el material en condiciones definidas de carga, tiempo y temperatura. Penetrómetro: Equipo para medir consistencia del asfalto. Ensayo de penetración: Consistencia de un material bituminoso expresada por medio de la distancia, en décimas de milímetros, hasta la cual penetra verticalmente una aguja normalizada en el material en condiciones definidas de carga, tiempo y temperatura. Normalmente el ensayo se realiza a 25°C, (77°F) durante un tiempo de 5 segundos y con una carga móvil total, incluida la aguja, de 100 g; aunque se pueden emplear oras condiciones previamente definidas. El ensayo de penetración se usa para medir la consistencia de los productos bituminosos a la temperatura de ensayo. Altos valores de penetración indican consistencias muy blandas. 4. DESARROLLO EXPERIMENTAL 4.1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA DE ENSAYO Si la muestra no presenta una consistencia suficientemente fluida cuando se recibe, se deberá calentar cuidadosamente a 100 grados para homogeneizar el material, hasta que alcance la fluidez que permita su vertido en el recipiente para la muestra. Durante el proceso se deberá evitar la formación de burbujas de aire.
Figura 1: Calentamiento de la muestra (Fuente Propia)
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Se vierte la muestra dentro del recipiente adecuado hasta una altura tal, que cuando se enfríe a la temperatura de ensayo, el espesor de la muestra sea, al menos, 120% la profundidad hasta la cuales espera que penetre la aguja.
Figura 2: Vertimiento de la muestra en el molde (Fuente Propia)
Se deja enfriar la muestra hasta llegar a los 25° de temperatura para iniciar la penetración con la una aguja normalizada de 100g.
4.2. EQUIPOS
Penetrómetro Aguja de penetración Recipiente de la muestra Baño de agua Cronometro Termómetro
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Figura 3: Penetrómetro (Fuente Propia)
4.3. PROCEDIMIENTO Preparación de la muestra: se separaran con una espátula caliente unos 400 o 500 g de material calentado, Se preparan dos moldes, se cubren los moldes con vasos de vidrio y se deja enfriar a temperaturas de 20˚ y 30˚C por periodos de 1 y 1.5 horas.
Figura 4: Enfriamiento de la muestra (Fuente Propia)
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1. Examinar la aguja y determinar si está completamente limpia, libre de agua o de cualquier sustancia extraña. En todo caso, limpiar con cualquier solvente o un paño limpio. De ser necesario, colocar la pesa de 50 gramos sobre la aguja para hacer un total de 100 ±0.1 gramos. 2. Colocar el recipiente que contiene las muestras directamente sobre la base del Penetrómetro.
Figura 5: Muestra lista para ensayo (Fuente Propia) 3. Ajustar la aguja a la altura de la muestra hasta que la punta de la misma haga contacto con la superficie de la muestra. 4. Hacer coincidir las manecillas del Penetrómetro con el cero de su carátula. 5. Rápidamente liberara la aguja oprimiendo el botón que lo sujeta durante 5 segundos. 6. Tomar nota de la lectura en décimos de milímetros o grados de penetración. Nota: Se realizaron cuatro penetraciones en la misma muestra de las cuales solo utilizamos 3 para realizar los cálculos, estas penetraciones se realizan en diferentes puntos de la superficie, teniendo el cuidado de hacer cada penetración con 10 milímetros mínimos de separación entre cada una de ellas y entre la pared del recipiente.
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5. CALCULOS Y ANALISIS DE RESULTADOS
Penetración No. 1 2 3
Penetración (0,1 mm) 84 86 86
T(°C) 25 25 25
Tiempo (s) 5 5 5
Tabla 1: Datos obtenidos en la práctica.
Se realiza el promedio de los datos de penetración:
() =
0.86 + 0.86 + 0.84 3
= 0.8533 ≃ 0.86
La penetración que se dio en la experiencia fue de 0.86 mm
En material asfaltico utilizado, fue un asfalto 80 - 100 según las instrucciones de laboratorista, Lo que se pudo constatar con los resultados de penetración del ensayo ya que estos estuvieron en este rango. Esto nos da a entender que la consistencia de este material es la que debe tener por sus especificaciones y es un material acto por el ensayo de penetración.
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Se calcula la desviación estándar:
MUESTRA
PENETRACION (mm)
1 2 3 MEDIA
0,84 0,86 0,84 0,846666667
DESVIACION ESTANDAR
0,011547005
Tabla 2: Desviación Estándar.
Como la desviación da muy baja quiere decir que la dispersión de los datos es menor y que los datos no se alejan de la media.
6. CONCLUSION. El ensayo de penetración sirve para determinar la consistencia o dureza de un asfalto esto hace referencia a la estabilidad, durabilidad y solidez. Según los datos obtenidos se tiene que el asfalto es de clase 80-100 y el grado de viscosidad es AC-10, mientras mayor sea la penetración más blanda es la consistencia del asfalto. Los errores que pudieron cometerse se deben principalmente a la calibración del Penetrómetro y la temperatura ambiente. También podemos apreciar que la desviación estándar es mínima y con esto se puede tener un alto grado de confiabilidad del ensayo realizado
BIBLIOGRAFIA 1. León Arenas Hugo, Tecnología del cemento asfaltico. (Consultado el 18 de Abril de 2017). 2. Consultado el 18 de Abril de 2017 en > 3. Consultado el 18 de abril de 2017 en <>
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