INFORME 24 DUCILIDAD DE LO MATERIALES ASFALTICOS INVE. 702-13
VICTOR HUGO BARRERA MORENO LAURA YOJANNA CHAPARRO RODRIGUEZ DEISY ANDREA HERNÁNDEZ TORRES JAIRO ALEJANDRO ORTIZ CUBIDES NICOLE HANEIDY REYES SIERRA
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS MATERIALES PARA INGENIERIA TUNJA 2017
INFORME 24 DUCILIDAD DE LO MATERIALES ASFALTICOS
GRUPO 1 VICTOR HUGO BARRERA MORENO
Código: 201421867
LAURA YOJANNA CHAPARRO RODRIGUEZ
Código: 201420196
DEISY ANDREA HERNÁNDEZ TORRES
Código: 201420242
JAIRO ALEJANDRO ORTIZ CUBIDES
Código: 201421682
NICOLE HANEIDY REYES SIERRA
Código: 201420268
Informe de laboratorio presentado a: Ingeniero M. Sc. GONZALO PEREZ BUITRAGO Monitor: BRANDON NICOLAS OLARTE RIAÑO
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS MATERIALES PARA INGENIERIA TUNJA 2017
TABLA DE CONTENIDO pág. INTRODUCCION .....................................................................................................5 1. OBJETIVOS ......................................................................................................6 1.1 GENERAL ...................................................................................................... 6 1.2 ESPECÍFICOS................................................................................................6 2. MARCO TEÓRICO ...........................................................................................7 2.1 DUCTILIDAD ..................................................................................................7 2.1 PAVIMENTOS FLEXIBLES ............................................................................7 2.1.1 Asfalto. ..................................................................................................... 8 2.1.2 Cementos asfálticos. ................................................................................8 2.3 CRITERIOS SEGÚN LAS ESPECIFICACIONES...........................................8 3. EQUIPOS ........................................................................................................10 4. PROCEDIMIENTO.............................................................................................11 5. DATOS OBTENIDOS ........................................................................................12 6. CALCULOS ............................................................. Error! Bookmark not defined. 7. ANALISIS DE RIESGO Y ERRORES ...............................................................14 8. ANALISIS DE RESULTADOS...........................................................................15 9. CONCLUSIONES ..............................................................................................16 10. RECOMENDACIONES...................................................................................17 BIBLIOGRAFIA .....................................................................................................18
LISTA DE FIGURAS pág. No se encuentran elementos de tabla de ilustraciones.
LISTA DE TABLAS pág. Tabla 1 Especificaciones del cemento asfaltico ......................................................9 Tabla 2 Especificaciones de emulsiones asfálticas cationes ...................................9 Tabla 3 Especificaciones de asfalto líquido para riegos de imprimación .................9 Tabla 5. Condiciones del ensayo de ductilidad......................................................12 Tabla 6. Datos obtenidos en el ensayo de ductilidad ............................................12
INTRODUCCION
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1. OBJETIVOS 1.1 GENERAL Determinar la ductilidad de un material asfaltico en estado semisólido mediante pruebas de laboratorio con ayuda del ductilometro.
1.2 ESPECÍFICOS
Medir la distancia, en la que el asfalto se elonga, alcanza la rotura o forma catenaria. Conocer la metodología de ensayo y su aplicación en obras viales Verificar los resultados que correspondan al material ensayado que corresponde a un asfalto 60-70 Comparar los resultados del ensayo con los requerimientos especificados por el INVIAS en la respectiva especificación, para los posibles u sos del material ensayado.
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2. MARCO TEÓRICO 2.1 DUCTILIDAD La ductilidad es una medida de cuanto puede ser estirada una muestra de asfalto antes de que se rompa en dos, la longitud del hilo del material en el momento del corte se mide en centímetros y se denomina ductilidad de la muestra. La presencia o ausencia de ductilidad tiene, usualmente, mayor importancia que el grado de ductilidad existente. Los asfaltos dúctiles tienen normalmente mejores propiedades aglomerantes. Por otra parte, asfaltos con una ductilidad muy elevada son usualmente susceptibles a los cambios de temperatura Los asfaltos provenientes de destilación del petróleo al vapor o al vacío muestran alta ductilidad, en tanto que en los obtenidos por oxidación o soplado la ductilidad es baja1
2.1 PAVIMENTOS FLEXIBLES El pavimento flexible es el conjunto de capas de material asfáltico seleccionado que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente. Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y los agrietamientos, edemas de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aun en condiciones húmedas. Deberá presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua. Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, se deberán colocar los materiales de, mayor capacidad de carga en las capas superiores, siendo de menor calidad los que se colocan en las terracerías además de que son los materiales que más comúnmente se encuentran en la naturaleza, y por consecuencia resultan los más económicos. La división en capas que se hace en un pavimento flexible obedece a un factor económico, ya que cuando determinamos el espesor de una capa el objetivo es darle el grosor mínimo que reduzca los esfuerzos sobre la capa inmediata inferior.
1 INGENIERIA
CIVIL, Proyecto y apuntes teórico prácticos de Ingeniería, [e n línea] Disponible en http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/06/ductilidad-del-betun-asfaltico.html, [revisado el 12 de octubre]
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El pavimento flexible resulta más económico en su construcción inicial, tiene un periodo de vida de entre 10 y 15 años, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento constante para cumplir con su vida útil 2.
2.1.1 Asfalto. Producto natural o compuesto que proviene de la destilación seca de productos orgánicos vegetales. Es una mezcla de Betún con productos materiales inertes tales como Sílice, Arena, Arcilla, etc. El Asfalto se utiliza principalmente en la pavimentación de viales. Láminas asfálticas: Formadas por dos capas de cemento asfáltico entre las que se dispone un filtro (Plástico, Fibra de Vidrio, etc.) concreto asfáltico: Mezcla de Áridos y Betún asfáltico. 2.1.2 Cementos asfálticos. Los cementos asfálticos se utilizan principalmente en aplicaciones viales. Son sólidos a temperatura ambiente y se clasifican por su consistencia de acuerdo al grado de penetración o por su viscosidad. En la actualidad existen muchas aplicaciones del asfalto, entre las cuales podemos citar las siguientes. En pavimentación, principalmente de caminos y carreteras. En tratamientos superficiales de carpetas asfálticas, este proceso se lo realiza en base al riego de asfalto sobre la superficie de rodamiento establecida. En sistemas de penetración, también llamado macadam asfáltico, el líquido penetra y pega las piedras compactadas. En hormigón asfáltico, mediante la mezcla en caliente de asfalto y agregado, compactados hasta formar una masa densa y uniforme.
2.3 CRITERIOS SEGÚN LAS ESPECIFICACIONES Las especificaciones establecidas por parte del INVIAS se presentan par a el ensayo realizado en condiciones tales que la medida de penetración se hace a 28°C, a una velocidad de 5cm/min
2 HERRRERA,
R. CACHAGO, A. Caracterización de los asfaltos utilizados en las obras viales del ecuador. [en línea], [revisado 12 octubre 2017]. Disponible en Internet: http://lemac.frlp.utn.edu.ar/wp-content/uploads/2011/12/2006_Caracterizacion-Asfaltos-ObrasViales-del-Ecuador_II-Simposio-Iberoamericano-y-Ecuatoriano-Ing-de-Pavim.pdf.
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Tabla 1 Especificaciones del cemento asfaltico
Fuente: Especificaciones generales de construcción INVIAS-2013
Tabla 2 Especificaciones de emulsiones asfálticas cationes Rotura rapida Ensayo sobre
Norma de
emulsion
ensayo
CRR-1 Min
Ductilidad (25ºc, 5cm/min, cm
702
40
Max
Rotura media
CRR-2 Min
_
CRM
Max
40
Min
_
CRL-0
Max
40
Rotura lenta
_
CRL-1
Min Max Min
40
_
40
CRL1h
Max Min
_
40
Max
_
Fuente: elaboración propia a partir de las especificaciones generales de construcción del INVAS.
Tabla 3 Especificaciones de asfalto líquido para riegos de imprimación Característica
Ductilidad (25ºc, 5cm/min, cm
Unidad
Norma de ensayo
cm
702
MC 30 Min
100
Max
_
Fuente: elaboración propia a partir de las especificaciones generales de construcción del INVAS. 9
3. EQUIPOS El equipo empleado durante la realización del ensayo de ductilidad en el cemento asfáltico se presenta en la siguiente tabla.
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4. PROCEDIMIENTO
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5. DATOS OBTENIDOS Durante la realización del ensayo de ductilidad del asfalto, los datos fueron obtenidos a partir de las lecturas de la regla del duc tilometro, y son mostrados en la tabla #. Mientras que las condiciones a partir de las cuales se obtuvieron los datos se muestran en la tabla 10.
Tabla 4. Condiciones del ensayo de ductilidad Condiciones de ensayo Temperatura (ºc)
28
velocidad (cm/min)
5
Fuente: autores Tabla 5. Datos obtenidos en el ensayo de ductilidad Prueba 1 2
distancia (cm) 82 87
Fuente: autores
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6. CÁLCULOS Y RESULTADOS Para el ensayo de ductilidad, trabajando aproximadamente a temperatura de 25 ºC y a una velocidad de 5 / se obtuvo la longitud promedio de las dos pruebas realizadas en laboratorio. Cabe aclarar que la longitud en (cm), de estas dos pruebas no es la de rotura sino que es la longitud a la que se observa que el material bituminoso toca el fondo del ductilómetro.
Entonces decimos que la longitud promedio a la cual el material bituminoso toca el fondo del ductilómetro, es decir presenta un comportamiento de catenaria es de 84.5 cm. Nota: Por insuficiencia de material, solo se ensayaron 2 probetas.
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7. ANALISIS DE RIESGO Y ERRORES En el proceso de ejecución del ensayo de ductilidad de materiales bituminosos, pueden existir diversos factores que en cierta medida causarán riesgos de cometer posibles errores y podrán afectar los resultados esperados en la medición de las propiedades que busca el ensayo y por ende proporcionar una valoración incorrecta del material en estudio.
La no realización del ensayo según en las condiciones en las que este se debe realizar, en este caso la temperatura varia con respecto a la especificada en la INV.E 702, ya que la usada fue de 28ºc y era de 25ºc. El uso del equipo del ductilometro, es decir desde que la probeta se enraza en las placas, ya que este procedimiento es fundamental para evitar que en la probeta no se obtenga la rotura en la posición requerida. En el caso de formación de catenarias o que el material flote se debe estabilizar la densidad del agua con adhesivos para que el ensayo se re alice en las mejores condiciones y así obtener resultados precisos Al momento de tomar las lecturas debe tenerse total seguridad de que el proceso se llevó a cabalidad y dicha lectura sea la esperada.
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8. ANALISIS DE RESULTADOS
Es conveniente aclarar que los resultados obtenidos en labora torio, en el ensayo de ductilidad, son de carácter académico. Los resultados obtenidos de la longitud promedio a la cual se presenta rotura no son propiamente representativos, puesto que el material bituminoso nunca se rompió debido a que éste toco el fondo del ductilómetro. Sin embargo al momento de tocar el fondo de la máquina se dio por terminado el ensayo y se anotaron las respectivas longitudes. El material tiene una ductilidad promedio de 84.5 cm, comparando este resultado con las especificaciones generales de construcción de carreteras del INVÍAS, para la tabla 410-1 la cual nos muestran las especificaciones del cemento asfáltico, se evidencia que no cumple con los requisitos aceptables para asfaltos con grados de penetración de 60-70, puesto que el valor mínimo exigido de ductilidad es de 100 cm para este tipo de asfaltos. Así mismo comparando el resultado obtenido con la tabla 411-1 de las especificaciones, la cual nos muestran las especificaciones para emulsiones asfálticas catiónicas, se puede afirmar que si cumple para los tres tipos de rotura existentes (rotura rápida, media y lenta), debido a que en los tres tipos de rotura, los requisitos exigen una ductilidad mínima de 40 cm. Igualmente cumple en la tabla 415-1 las cuales muestran las especificaciones de emulsiones asfálticas modificadas con polímeros y que para los tres tipos de rotura el requisito mínimo de ductilidad es de 10 por lo que también se encuentra dentro de los rangos permisibles. Por último, al comparar el resultado con la tabla 416-1, la cual nos muestran las especificaciones de asfalto líquido para riegos de imprimación, la tabla exige mínimo una ductilidad de 100 cm por lo que aquí no cumple con los rangos establecidos.
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9. CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos no fueron representativos debido a que durante la realización del ensayo de ductilidad, el material bituminoso nunca se rompió, puesto que éste toco el fondo del ductilómetro y se dio por terminado el ensayo, presentando un comportamiento catenario. Para efectos académicos se realizaron las lecturas de los datos y se comparó su resultado con diferentes tablas de las especificaciones. Sin embargo hubiera sido conveniente volver a realizar el ensayo para tomar datos propiamente representativos. Al comparar los resultados obtenidos se concluye que éste cumple para las tablas 411-1, la cual nos muestra las especificaciones para emulsiones asfálticas catiónicas y así mismo para la tabla 415-1 la cual muestra las especificaciones de emulsiones asfálticas modificadas con polímeros; para estas dos tablas los resultados obtenidos se encuentran dentro de los rangos permitidos. A su vez se concluye que para la tabla 410-1, la cual nos muestran las especificaciones del cemento asfáltico y para la tabla 416-1, la cual nos muestran las especificaciones de asfalto líquido para riegos de imprimación, los resultados obtenidos no se encuentran dentro de los rangos pe rmisibles por tanto no cumplen.
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10. RECOMENDACIONES
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BIBLIOGRAFIA INGENIERIA CIVIL, Proyecto y apuntes teórico prácticos de Ingeniería, [en línea] Disponible en http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/06/ductilidad-del-betunasfaltico.html, [revisado el 12 de octubre] HERRRERA, R. CACHAGO, A. Caracterización de los asfaltos utilizados en las obras viales del ecuador. [en línea], [revisado 12 octubre 2017]. Disponible en Internet: http://lemac.frlp.utn.edu.ar/wp-content/uploads/2011/12/2006_Caracterizacion Asfaltos-Obras-Viales-del-Ecuador_II-Simposio-Iberoamericano-y-Ecuatoriano-Ingde-Pavim.pdf (INVIAS) Instituto Nacional de Vías, Especificaciones generales de construcción de carreteras, Ductilidad de los materiales asfalticos, 702 INV.E 21013.
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