ENSAYOS ENSAY OS PARA PARA PA PAVIME VIMENTOS NTOS ASF ASFA ALTICOS ENSAYO MARSHALL
El Ensayo Marshall sirve para el diseño de mezclas para pavimentos asfalticos, fue formulado por Bruce Marshall, determina valores de estabilidad y deformabilidad de los los pavimentos asfálticos. El ensayo se puede emplear tanto para el proyecto de mezclas en el laboratorio como para el control en obra de las mismas. El método original únicamente es aplicable a mezclas asfálticas en caliente para pavimentacin, !ue cont conten engan gan agrega agregados dos con con un tama tamaño ño má"i má"imo mo de #$ mm %&'( %&'( o meno menorr. El méto método do Mars Marsha hall ll modificado se desarroll para tamaños má"imos arriba de )* mm %&.$'(, y está pensado para diseño en laboratorio y control en campo de mezclas asfálticas en caliente, con graduacin densa. +ebido a !ue la prueba de estabilidad es de naturaleza emprica, la importancia de los resultados en términos de esti estima marr el comp compor orta tami mient ento o en campo campo se pier pierde de cuan cuando do se real realiz izan an modi modifi ficac cacio ione ness a los los procedimientos estándar. El procedimiento consiste en la fabricacin de probetas cilndricas de &-&. mm %/0( de diámetro y ).$ mm %#10( de altura, preparadas como se describe describe en esta norma, rompiéndolas posteriormente en la prensa Marshall y determinando su estabilidad y deformacin. 2i se desean conocer los porcenta3es de vacos de las mezclas as fabricadas, se determinarán previamente las gravedades especficas de los materiales empleados y de las probetas compactadas, antes del ensayo de rotura, de acuerdo con las normas correspondientes. El procedimiento se inicia con la preparacin de probetas de ensayo, para lo cual los materiales propuestos deben cumplir con las especificaciones de granulometra y demás, fi3adas para el proyecto. 4demás, se deberá d eberá determinar d eterminar previamente la gravedad especfica bul5 b ul5 de los agregados, as como la gravedad especfica del asfalto, y se deberá efectuar un análisis de +ensidad 6acos de las probetas compactadas. 7ara determinar el contenido ptimo de asfalto para una gradacin de agregados dada o preparada, se deberá elaborar elaborar una serie de probetas con distintos distintos porcenta3e porcenta3ess de asfalto, de tal manera !ue al graficar los diferentes valores obtenidos después de ser ensayadas, permitan determinar ese valor 0ptimo0.
ENSAYO DE TRACCION INDIRECTA
El ensayo de traccin indirecta, destaca por ser un método simple y representativo, !ue permite imitar la respuesta de un pavimento fle"ible y obtener la carga má"ima !ue aguanta una mezcla antes de romper. 8asta &9$ solo se utilizaba para determinar la resistencia a traccin indirecta, pero desde entonces se ha ido profundizando en su estudio llegando a ser un ensayo con grandes perspectivas de futuro. Estados :nidos destaca como pionero en el avance de su estudio en la década de los 9-, donde se realizan un gran número de investigaciones. 4ctualmente es un ensayo ampliamente utilizado para medir la resistencia a traccin de las mezclas bituminosas, además en un procedimiento muy simple y está especificado en la norma M;< E $-/=#--- >esistencia de mezclas bituminosas empleando el aparato Marshall. Este ensayo consiste en someter a compresin diametral una probeta cilndrica, igual a la definida en el ensayo Marshall, aplicando una carga de manera uniforme a lo largo de dos lneas o generatrices opuestas hasta alcanzar la rotura %figura #.&(. Esta configuracin de carga provoca un esfuerzo de traccin relativamente uniforme en todo el diámetro del plano de carga vertical, y esta traccin es la !ue agota la probeta y desencadena la rotura en el plano diametral.
?a imagen de la iz!uierda muestra la posicin del espécimen en la prensa ?ottman. ?a imagen de la derecha muestra la fractura de la probeta después del ensayo. ?a probeta es cargada a compresin según un plano diametral vertical de la misma. 7ara poder cargar la probeta a compresin en un plano diametral vertical, se re!uiere un dispositivo de su3ecin de la probeta a través del cual se materialice dicho plano de carga.
Principales ventajas del ensayo • • • • • •
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Es un ensayo relativamente sencillo. 7resenta similitud con otro tipo de ensayos como el Marshall. El tipo de muestra y el e!uipo son los mismos !ue los utilizados para otro tipo de en sayos. ?a rotura no se ve afectada por las condiciones de la superficie de la probeta. ?a rotura se inicia en una regin relativamente uniforme de tensiones de traccin. El coeficiente de variacin de los resultados del ensayo es relativamente ba3o comparado con otros métodos. ;esoriere en sus estudios habla de dispersiones inferiores al &-D en comparacin con el de Marshall !ue pueden ser del &$=#-D. El ensayo puede utilizarse ba3o carga estática o dinámica, modificando la prensa en funcin del tipo de estudio !ue se realice. El ensayo de traccin indirecta no slo da informacin de la resistencia atraccin indirecta, sino !ue también nos informa sobre propiedades elásticas resilientes %mdulo de elasticidad estático o dinámico en funcin del tipo de carga aplicada(, fisuracin térmica, fisuracin por fatiga, deformacin permanente y puede utilizarse para evaluar el efecto de la humedad en mezclas bituminosas.
ENSAYOS PARA ASFALTOS CORTAOS ?os asfaltos diluidos se clasifican según su tipo y grado. ?os tipos, ><, M< y 2<, indican la velocidad relativa de evaporacin del solvente y los grados, @-, #$-, *--y )---, la viscosidad cinemática mnima permitida a -< %&/-F( en centisto5es. El grado adicional M<=)- es usado en algunas regiones de Estados :nidos como un imprimador especial. El valor má"imo admisible de viscosidad para cada grado es dos veces el valor mnimo permitido. :n 2to5e es el cociente entre la viscosidad dinámica o absoluta %medida en poises( y la densidad, ambas a la misma temperatura. ?os grados más viscosos de los tres tipos de asfalto %><=)---, M<= )--- y 2<=)---( son slo un poco menos viscosos !ue el cemento asfáltico de menor grado de viscosidad %4<=#,$(. ?os asfaltos diluidos de menor viscosidad %><=@-, M<=)-, M<=@- y 2<=@-( pueden ser vertidos con facilidad a temperatura ambiente %#$<, @@F(. ;ienen la misma consistencia !ue la crema de leche. 4428;G y 42;M han adoptado especificaciones para los asfaltos diluidos y Hroadoils'. 4demás del ensayo de viscosidad a -< %&/-F(, en la tabla # se enumeran los ensayos necesarios y el método apropiado según 4428;G y 42;M para determinar las propiedades especficas de estos productos. 4lgunos de los ensayos necesarios para los asfaltos ><, M<, y 2<, son los mismos ya vistos para los cementos asfálticos. 7or lo tanto, a pesar de !ue hay diferencias en los métodos, no se van a describir nuevamente. 4 continuacin se hace un breve resumen de los otros ensayos.
ENSAYO DE VISCOSIDAD CINEMÁTICA 7ara clasificar los asfaltos diluidos tipo ><, M<, y 2< en grados normalizados, se usa el ensayo de viscosidad cinemática. El proceso es similar al descripto para cementos asfálticos, pero mientras !ue para éstos se hace a &)$< %#@$F( y se necesita aceite para el baño termostático controlado, los diluidos se ensayan a-< %&/-F(, con agua en el baño. ;ambién se hace el ensayo de viscosidad cinemática a -< %&/-F( sobre el residuo de la destilacin de los asfaltos 2<. 2e realiza como ya se ha visto, e"cepto por algunas diferencias en la preparacin dela muestra, para prevenir el escape de volátiles, principalmente
ENSAYO DA PUNTO DE INFLAMACIÓN
El ob3etivo y significado del ensayo de punto de inflamacin son los mismos !ue los ya vistos para el cemento asfáltico. En los materiales 2< se usa el Hvaso abierto de
< y M<, el ensayo es sustancialmente el mismo salvo !ue se usa calor indirecto por la naturaleza volátil de los diluyentes. 2e realiza con el Hvaso abierto de ;ag' %Fig.$(, en !ue el vaso es de vidrio y no de metal y se calienta en un baño de agua y no a la llama directa. En general, las temperaturas de uso de los asfaltos diluidos están por encima del punto de inflamacin. ?a temperatura de inflamacin de los de curado rápido puede ser tan ba3a como #@ < %*-F(.
ENSAYO DE DESTILACIÓN 7ara el uso y e3ecucin de los asfaltos diluidos ><, M< y en algunos casos 2<, mezclas de cemento asfáltico y diluyentes, las propiedades de los mismos son de mucha importancia.
2e ponen #-- ml de asfalto diluido en un matraz de destilacin conectado a un tubo condensador refrigerado con agua. El diluyente se va evaporando a medida !ue se calienta lentamente el frasco y, en el tubo condensador, se transforma nuevamente en l!uido. Esta condensacin es recogida en un tubo graduado, con lo cual se puede determinar la cantidad de condensado formado a distintas temperaturas normalizadas. Este es un indicador de las caractersticas de volatilidad del diluyente. 2e considera !ue el material remanente en el frasco de destilacin al llegar a los )-< %*-F( es cemento asfáltico. ?uego se determinan la penetracin, ductilidad y solubilidad del residuo de los asfaltos diluidos >< y M<, como ya se vio para los cementos asfálticos. ;ratándose de asfaltos diluidos 2<, no interesa mucho la cantidad de diluyen te evaporado a las distintas temperaturas, por!ue como son de naturaleza aceitosos, su evaporacin en servicio es muy lenta. 7or lo tanto se mide slo la cantidad total destilada a los )-< %*-F(. 2e considera !ue el residuo de la destilacin a esta temperatura es representativo de la porcin asfalto. 2e determina su viscosidad mediante el ensayo de viscosidad cinemática. El ensayo de solubilidad, !ue también se hace a los asfaltos diluidos 2<, se realiza con el material original y no sobre el residuo de destilacin. ENSAYO ASFALTO RESIDUAL DE PENETRACIÓN 100 Este ensayo, !ue se hace slo en los 2<, es el de menor significado, para el usuario de todos los !ue normalmente se realizan, por!ue el curado en servicio de este asfalto es muy lento y por lo tanto puede o no llegar a un valor de penetracin&-- durante su vida de servicio. 2u importancia reside en !ue permite obtener un residuo sobre el !ue se hacen los ensayos normales para cementos asfálticos.
Este ensayo consiste en calentar una muestra de asfalto diluido 2< entre #/9 y#-< %/*- a $--F( y mantener esta temperatura hasta !ue alcance una penetracin de &--. 2e determina la cantidad de asfalto residual !ue !ued, pesándola. 2e le hace luego un ensayo de ductilidad a #$< %@@F(, como el descripto para cementos asfálticos. ENSAYO DE AGUA ?os materiales asfálticos, e"cepto las emulsiones, no deben tener nada de agua, o casi nada, principalmente por!ue produce espuma cuando se calienta el material, lo !ue es riesgoso. 7ara determinar la cantidad de agua, si la hay, en los asfaltos diluidos, se vuelca un determinado volumen de asfalto en una retorta de vidrio o metal y se lo mezcla perfectamente con nafta de alto punto de ebullicin o con "ilol. 2e adiciona a la retorta un condensador de reflu3o !ue descarga en un colector graduado. 4l calentarlo, si hay agua, se 3unta en el colector. 2e calcula el porcenta3e de agua por volumen. ENSAYOS PARA EM!LSIONES ASFALTICAS
+ebido a la variedad de usos de las emulsiones asfálticas, se las fabrica con distintas viscosidad desde cemento asfáltico base y diferentes roturas. 4428;G y 42;M adoptaron especificaciones para emulsiones asfálticas catinicas y amnicas. 8ay tres tipos normalizados de anionicasJ rotura rápida %E2(, rotura media %M2( y rotura lenta %22(. 7ara las catinicas se dispone de los mismos tipos designados como <82,
ENSAYO DE VISCOSIDAD SAYBOLT FUROL El ensayo de viscosidad 2aybolt Furol se usa para medir la consistencia de las emulsiones asfálticas. 2e realiza a una de las dos temperaturas, #$ $-< %@@ &##F(, por conveniencia de ensayo y para obtener una mayor e"actitud. 2u eleccin depende de las caractersticas viscosas de la emulsin asfáltica, según su tipo y grado.
7ara hacer el ensayo a #$< %@@F( se calienta una muestra hasta la temperatura de ensayo, revolviéndola cuidadosamente. 2e la vuelca a través de un colador en un tubo normalizado !ue tiene un orificio tapado. 2e saca luego el tapn y se mide el tiempo !ue tardan en salir - ml de asfalto %fig.(. Este intervalo del tiempo medido en segundos, es la viscosidad 2aybolt Furol. Es obvio !ue cuanto más viscoso es el material, mayor es el tiempo !ue necesita un determinado volumen para fluir por el orificio. 7or lo tanto un incremento en el número de viscosidad indica un aumento en la viscosidad de la emulsin. 7ara el ensayo a $-< %&##F(, se debe calentar la muestra a $- )< %&## $F( y se la vuelca, colándola, en el tubo. 2e la lleva a la temperatura de ensayo, se saca el tapn y se cronometrea el tiempo, como ya se describi antes.
ENSAYO DE SEDIMENTACIÓN El ensayo de sedimentacin detecta la tendencia de las partculas de asfalto a Hperder la estabilidad0 durante el almacenamiento de la emulsin. ?e da al usuario un elemento de proteccin contra la separacin del asfalto y el agua en emulsiones asfálticas inestables, !ue deben ser almacenadas por un cierto tiempo.
2e colocan dos muestras de $-- ml en sendos tubos de vidrio graduados y se los de3a descansar tapados, por $ das. ?uego se toman pe!ueñas muestras de la parte superior e inferior de cada tubo, se coloca cada muestra en un frasco y se las pesa. 2e las calienta hasta !ue se evapora el agua y se pesa el residuo. ?os pesos obtenidos permiten determinar la diferencia, si la hay, entre el contenido de cemento asfáltico de la parte superior y el de la parte inferior, proveyendo as una medida del asentamiento.
ENSAYO DE ESTABILIDAD PARA ALMACENAMIENTO El ensayo de estabilidad para almacenamiento permite hacer determinaciones de estabilidad en un tiempo relativamente corto. 7uede ser usado en lugar del ensayo de asentamiento, !ue dura $ das.
2e colocan dos muestras de $-- ml en sendos tubos de vidrio graduados. 2e los tapa y se los de3a descansar por #/ horas. 2e toman muestras de $- g dé la parte superior e inferior de cada tubo, se las coloca en frascos, se las revuelve y se pesan. 2e calientan en un horno para evaporar el agua y se pesan los residuos. 2e puede determinar entonces el porcenta3e promedio de residuos en la porcin superior y en la inferior de la muestra. ?a diferencia entre ambos porcenta3es de residuos es la estabilidad de almacenamiento. ENSAYO DE CLASIFICACIÓN El ensayo de clasificacin es un procedimiento !ue sirve para distinguir las emulsiones asfálticas catinicas de rotura de rápida de otras emulsiones, a través de su falla para recubrir una mezcla de arena y cemento.
2e mezcla en una bande3a una muestra de arena de GttaLa, de /& g, secada al aire, con / g de cemento 7ortland ;ipo . 4 esta mezcla se le agrega una muestra de )$ g de la emulsin asfáltica, mezclándolas cuidadosamente por # &A# minutos. 2e saca cual!uier e"ceso de emulsin y se coloca una porcin de la mezcla en un papel absorbente para hacerle un e"amen visual. 2i el área no recubierta de las partculas de arena es mucho mayor !ue el área cubierta, se considera !ue es una emulsin catinica de rotura rápida.
ENSAYO DE DESEMULSIÓN El cloruro de calcio hace coagular o flocular a las partculas microscpicas presentes en las emulsiones asfálticas aninicas. 7ara hacer el ensayo, se mezcla cuidadosamente una muestra de &-- g con una solucin de cloruro de calcio, se la vuelca sobre un tamiz de &,/- mm %N &/( y se la lava. ?a cantidad de residuo asfáltico retenido nos da el grado de coalescencia.
En una emulsin asfáltica aninica de rotura rápida se re!uiere un alto grado de desemulsin por!ue debe romperse inmediatamente en contacto con la superficie del agregado. 7or lo tanto para determinar esta propiedad, en estos productos, se usa una solucin de cloruro de calcio muy débil. ?os grados de rotura lenta se usan en mezclas con contenido de agregados finos o en otras aplicaciones en las !ue no es deseable la coalescencia rápida de las partculas de asfalto. 7or lo tanto, para controlar el grado de asentamiento en estos productos se usa el ensayo de mezcla con cemento en lugar del de desemulsin. ENSAYO DE MEZCLA CON CEMENTO
2e agregan &-- ml de emulsin diluida con agua hasta $$ por ciento de residuo a una muestra de $g de cemento 7ortland de alta resistencia inicial, revolviéndolos. 2e agrega más agua. 2e lava la muestra sobre un tamiz de &,/- mm %No &/( y se determina la cantidad de material retenido en el mismo. CAPACIDAD DE RECUBRIMIENTO Y RESISTENCIA AL AGUA Este ensayo tiene un triple propsito. 2u ob3etivo es determinar la capacidad de una emulsin asfáltica paraI %&( cubrir totalmente el agregado, %#( soportar el mezclado sin !ue se rompa la pelcula formada y %)( resistir la accin de lavado del agua cuando se complet el mezclado. Este ensayo, principalmente, ayuda en la eleccin de emulsiones asfálticas apropiadas para mezclar con agregados gruesos calcáreos. 2e cubre con polvo de carbonato de calcio el agregado elegido y se lo mezcla con la emulsin asfáltica. 2e coloca apro"imadamente la mitad de la mezcla sobre un papel absorbente para un e"amen visual de la superficie del agregado cubierta de emulsin asfáltica. 2e lava con agua el resto de la muestra y se en3uaga hasta !ue el agua salga clara. 2e coloca este material sobre un papel absorbente y se evalúa el recubrimiento. 2e cubre otra muestra de agregado con polvo de carbonato de calcio y se la mezcla con una cantidad de agua dada. 2e agrega la emulsin asfáltica y se mezcla cuidadosamente. 2e le hacen las mismas evaluaciones ya vistas anteriormente.
ENSAYO DE CARGA DE LAS PARTÍCULAS Este es un ensayo de identificacin para emulsiones asfálticas catinicas de rotura rápida y media. 2e sumerge un electrodo positivo %ánodo( y un electrodo negativo %cátodo( en una muestra de emulsin asfáltica %fig. )(, y se los conecta a una fuente controlada de corriente eléctrica continua.
+espués de )- minutos, o cuando la corriente decaiga a # mili amperes, se e"aminan los dos electrodos para determinar cual tiene un depsito de asfalto. 2i está en el cátodo, estamos en presencia de una emulsin asfáltica catinica.
ENSAYO DE TAMIZ El ensayo de tamiz complementa al de sedimentacin y tiene, en cierta forma, un propsito similar. 2e utiliza para determinar cuantitativamente el porcenta3e de cemento asfáltico !ue forma glbulos relativamente grandes, grumos o fibras !ue pueden obstruir los e!uipos y formar recubrimientos de asfalto no uniformes sobre las partculas del agregado. El ensayo de sedimentacin puede no detectar esta falta de uniformidad, ya !ue tiene valor slo cuando hay una diferencia suficiente entre los pesos especficos del asfalto y del agua !ue permita la sedimentacin. En el ensayo de tamiz, se vierte &--- g de emulsin asfáltica sobre un tamiz de*$- u %N #-(. ;ratándose de emulsiones aninicas se en3uagan el tamiz y el asfalto retenido con una solucin suave de oleato de sodio, y con agua destilada en caso de emulsiones catinicas. ?uego se secan el tamiz y el asfalto en un horno y se determina la cantidad relativa de asfalto retenido en el tamiz. ENSAYO DE DESTILACIÓN
El ensayo de destilacin sirve para determinar la proporcin relativa de cemento asfáltico y agua presentes en la emulsin asfáltica. ;ambién permite obtener informacin sobre la cantidad de destilado de petrleo, contenido en algunas clases de emulsin asfáltica.
PLANTAS E ASFALTO :na planta de asfalto es un con3unto de e!uipos mecánicos y electrnicos en donde los agregados son combinados, calentados, secados y mezclados con asfalto para producir una mezcla asfáltica en caliente %a grandes temperaturas(, !ue debe cumplir con ciertas especificaciones y !ue se utilizan para la construccin de superficies de rodamiento.
CLASIFICACION DE LAS PLANTAS ASFALTICAS:
PLANTAS DE TIPO CONTINUO: 2on de caractersticas más simples, adecuadas especialmente para concretos asfálticos a los !ue no se les e"i3a especificaciones de gran rigidez.
El proceso de elaboracion en este sistema, consiste en los siguientes pasosJ +osificacion de agregados, homogeneizacion, secado, inyeccion de asfalto, mezclado, elevacion, almacenamiento y carga a camion. +e lo descrito en este proceso todo es continuo hasta antes de la carga al camion !ue depende de condiciones especiales del tendido de carpeta, como puede serI temperatura ambiente, distancia de acarreo, facilidad de colocacion, numero de camiones disponibles, etc. ?a dosificacion de los agreagados y el asfalto es basica, dado !ue no hay manera de dosificarlo por unidad de peso directamente, sino por flu3o de material, siendo este el tema a desarrollar de operacin de plantas de produccion continua.
Es importante contar con agregados y asfalto !ue cumplan con todas las especificaciones, asi como con una planta calibrada según el diseño de la mezcla asfaltica, esto es un re!uisito indispensable para elaborar concretos asfalticos satisfactorios en lo !ue respecta a produccion, pero no hay !ue perder de vista !ue la colocacion es determinante para conseguir un comportamiento adecuado de la mezcla aplicada, es decir, todo el traba3o realizado hasta la produccion se puede perder por una inadecuada colocacion, siendo este un tema e"tenso fuera del alcance de traba3o.
PLANTAS DE TIPO DISCONTINUO O DE DOSIFICACION J 2uelen utilizarse en la produccin de asfaltos de gran rigidez. ?a diferencia esencial entre ambas variantes reside en la má!uina amasadora %mezclador(, por lo !ue e"teriormente, la instalacin no ofrece caractersticas determinantes.
En este proceso los agregados son combinados, calentados, secados, proporcionados, y mezclados con el cemento asfaltico para producir una mezcla asfaltica en caliente. :na planta puede ser pe!ueña o grande, dependiendo de la calidad de la mezcla asfaltica !ue este produciendo. ;ambien puede ser estacionaria o portatil.
4lmacenamiento y alimentacion en frio del agregado. 2ecado y calentamiento del agregado.
?os agregados son alimentados, en cantidades controladas, seguidamente pasados por un tambor en donde son secados y calentados, despues, los agregados pasan por una unidad de cribado, la cual separa el material en fracciones de diferentes tamaños y lo deposita en tolvas para su almacena3e caliente. ?uego, los agregados y el relleno mineral %cuando este es usado( son pesados, en cantidades controladas, combinados con el asfalto y mezclados en su totalidad para formar una carga. ?a mezcla es luego cargada en los camiones y transportada al lugar de pavimentacion.
PLANTA ESTACIONARIA O FIJA: Es la !ue se encuentra instalada o situada en un lugar permanentemente.
PLANTAS PORTATILES O MOVILES: Esta planta puede ser fácilmente desmantelada y movida por ferrocarril o carretera, para posteriormente volverla a instalar con un mnimo de tiempo y energa, es decir !ue puede ser transportada de una obra a otra.
