ENSAYO Nº 2: PESO ESPECÍFICO DE LOS MATERIALES ASFÁLTICOS ASFALTO 60 – 70
HERRERA GÓMEZ JAVIER HERNANDO OBESO PACHECHO ZAIDA VANESSA ORTIZ ORTIZ MARÍA ALEJANDRA RANGEL ALARCÓN LUIS ENRIQUE
GRUPO: CD
ING. CABAS VÁSQUEZ LORENA DE JESÚS
UNIVERSIDAD DE LA COSTA CUC FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BARRANQUILLA 2017 1
CONTENIDO Pág. 1. OBJETIVOS.........................................................................................................4 1.1 OBJETIVO GENERAL ....................................................................................4 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..........................................................................4 2. MARCO REFERENCIAL......................................................................................5 2.1 DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO DEL ASFALTO. ......................5 2.2 PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES. .....................................................................6 2.3 VOLUMEN......................................................................................................6 3. PROCEDIMIENTO Y MATERIALES. ...................................................................7 3.1 MATERIALES A UTILIZAR.............................................................................7 3.2 PROCEDIMIENTO. ........................................................................................7 4. CÁLCULOS Y ANÁLISIS. ....................................................................................9 4.1 DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO. ..............................................9 4.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS. .....................................................................13 5. CONCLUSIONES ..............................................................................................14 6. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 15
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INTRODUCCIÓN
El estudio de las propiedades y características de los materiales asfálticos es muy importante en la Ingeniería Civil, ya que todas las obras o proyectos que se deseen realizar en el sector constructivo de pavimentos o vías, se encuentran en la superficie terrestre y se ven afectadas por factores como el viento, la radiación solar, las lluvias, las temperaturas y agentes atmosféricos, por lo que es crítico conocer sus propiedades y la manera en la que reaccionan antes dichos estímulos. La identificación del manejo de las muestras de asfalto, requieren un conocimiento claro de las condiciones tanto físicas como las propias de cada ensayo del asfalto estudiado, ya que estas se pueden alterar por distintas actividades realizadas en los mismos. El presente informe de laboratorio se basa en el ensayo del peso específico de los materiales asfálticos, que se utiliza en la clasificación de los distintos tipos de asfaltos, de acuerdo a sus propiedades, donde el peso específico juega un papel importante a la hora de hacer correcciones de volúmenes cuando el mismo se mide a temperaturas elevadas.
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1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Determinar el peso específico de una muestra asfáltica, con
especificaciones 60 – 70, por medio del principio de Arquímedes.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar si la muestra asfáltica es pétrea o de yacimiento.
Aplicar el principio de Arquímedes a la correlación existente entre el fluido y el material.
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2. MARCO REFERENCIAL
2.1 DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO DEL ASFALTO.
El objetivo de este ensayo es el de conocer el peso específico del producto asfáltico, el cual es un dato útil para realizar las correcciones de volumen cuando este se mide a temperaturas elevadas. Además, se emplea también como un factor para determinar huecos en mezclas asfálticas para pavimentaciones compactadas. La norma que rige este ensayo es la A S TM D 70 y
la A A S HT O – T43.
El peso específico es la relación en peso para volúmenes iguales de asfalto y agua, ambos a temperatura de 25ºC. Dicho ensayo representa un rol interesante en la clasificación de los asfaltos, permitiendo conocer si se trata de una muestra asfáltica de petróleo o de yacimientos asfálticos lacustres, de Trinidad, Bermuda, o del alquitrán y sus derivados. El peso específico del cemento asfáltico como subproducto de la destilación artificial del petróleo no excede de 1,04 g/cm 3, el de alquitrán hasta 1,30 g/cm 3 y el de los asfaltos naturales de yacimientos lacustres de 1,20 a 1,40 g/cm 3. Así, un peso específico de 1,05 g/cm 3 significa que el material pesa 1,05 veces lo que el agua a la temperatura fijada. Todos los líquidos y la mayor parte de los sólidos sufren cambios en volumen cuando varía la temperatura. Sufren de procesos de expansión cuando estas se calientan y se contraen cuando se enfrían. Para fijar condiciones determinadas aplicables a un valor dado del peso específico, debe indicarse la temperatura del material y del agua. La determinación del peso específico del cemento asfaltico a diversas temperaturas es de gran interés practico por sus numerosas aplicaciones en las que es preciso emplear una cantidad determinada de material caliente, siendo más fácil medir volúmenes que pesos.
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El peso específico del asfalto varía según su origen y proceso de obtención, manteniéndose siempre sensiblemente igual a la unidad. En asfaltos del mismo origen, el peso específico aumenta cuando la penetración disminuye. El método del picnómetro ( A S TM D 70 ) es el más utilizado para su determinación. Generalmente se expresa en términos de peso específico a una temperatura dada para ambos materiales, agua y cemento asfaltico. Un peso específico de 1,030 a 25 ºC/ºC significa que el cemento asfaltico tiene un peso específico de 1,030 cuando el agua y el asfalto están a una temperatura de 25 ºC.
2.2 PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES. El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho objeto. De este modo, cuando un cuerpo está sumergido en el fluido se genera un empuje hidrostático resultante de las presiones sobre la superficie del cuerpo, que actúa siempre hacia arriba a través del centro de gravedad del cuerpo del fluido desplazado y de valor igual al peso del fluido desplazado.
2.3 VOLUMEN. El volumen es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. La unidad principal de medición del volumen en el Sistema Internacional es el metro cúbico . Una unidad de volumen es 1000 veces mayor que
la
unidad
de
orden
inmediatamente inferior y 1000 veces menor que la unidad de orden inmediatamente superior a esta. Se debe clarificar que el volumen es la medida de la cantidad de espacio que ocupa el cuerpo, muy distinto de la capacidad, lo cual es lo que cabe dentro de un recipiente. En general, se llama capacidad de un recipiente a su volumen.
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3. PROCEDIMIENTO Y MATERIALES.
3.1 MATERIALES A UTILIZAR. Probeta
Balanza
3.2 PROCEDIMIENTO.
Como primera medida, se pesa la probeta vacía y luego se vierte cierta cantidad de agua en esta, teniendo en cuenta el volumen obtenido, para luego proceder a pesarla de nuevo.
Luego se obtiene la muestra, preferiblemente en forma de esfera, se pesa y más tarde se deposita en la probeta con agua, se pesa una vez más y se toma el nuevo volumen.
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La densidad de la muestra se calcula a partir de la masa de la muestra y de la masa del agua desalojada por la muestra en la probeta.
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4. CÁLCULOS Y ANÁLISIS.
4.1 DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO.
Tabla 1. Datos obtenidos. DATOS OBTENIDOS DEL ENSAYO Dato
Valor
Unidad
Masa de la muestra de asfalto (Masfalto)
31,5
g
Masa de la probeta + agua
1164,6
g
Masa de la probeta + agua + asfalto
1194,7
g
Volumen inicial
500
ml
Volumen final
530
ml
Fuente: Elaboración Propia.
De lo que obtendremos: M(asfalto): Masa del asfalto, g. M(asf.sumergido): Masa del asfalto sumergido en la probeta, g. Calculamos la masa de asfalto sumergido como se indica a continuación: = ( + + ) ( + )
= 1194,7 1164,6
= ,
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También se tiene en cuenta que, el valor de la densidad del asfalto 60 - 70 a una temperatura de 25 ºC, es: Ilustración 1. Densidad típica de los Asfaltos.
Fuente: Propiedades de los asfaltos. Consultado el 06 de mayo de 2017. Tomado de
−,º = ,
Luego, hallamos el valor del volumen de la muestra de asfalto, de la siguiente manera:
=
−;º
=
30,1 1,03
= ,
También se puede calcular el volumen del asfalto así: =
= = 10
Por último, calculo el valor del peso específico de la muestra de asfalto 60 – 70, usando la masa de la muestra de asfalto sumergida, y la masa de la muestra de asfalto antes de ser sumergida, con el fin de obtener un promedio:
Masa de Asfalto sumergida.
Por diferencia de volúmenes:
=
=
30,1 30
= ,
Por densidad del asfalto.
=
=
30,1 29,22
= ,
Promediando estos valores:
=
(1,03 + 1,0033)/ 2 = , /
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Masa de Asfalto antes de ser sumergida.
Por diferencia de volúmenes:
=
=
31,5 30
= ,
Por densidad del asfalto.
=
=
31,5 29,22
= ,
Promediando estos valores:
=
(1,05 + 1,08)/ 2
= , /
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Luego de obtener los valores promedio de cada caso, obtengo un valor promedio de peso específico entre los dos casos, así:
=
(1,065 + 1,016)/ 2 = , /
Este último, correspondería en la práctica al valor del peso específico de la muestra de asfalto 60 – 70, el cual de acuerdo a la teoría corresponde al valor máximo que un asfalto obtenido de yacimientos puede alcanzar.
4.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS.
De los resultados obtenidos podemos notar un pequeño margen de error entre la densidad determinada mediante la temperatura y la densidad obtenida en el ensayo de laboratorio, esto se puede deber precisamente a variaciones mínimas entre la temperatura en la que se encontraba el laboratorio al momento de realizar el ensayo y la temperatura tomada de la teoría. Esto también se puede deber a la pequeña diferencia encontrada entre el peso de la muestra antes y después de ser sumergida en la probeta con agua, lo cual pudo ser causado por un error en la toma del peso de este o algún fallo en la balanza utilizada.
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5. CONCLUSIONES
Después de realizar el ensayo siguiendo todas las especificaciones dadas en la norma, concluimos que los valores obtenidos demuestran que no se realizó el procedimiento adecuadamente, obteniendo como resultado el peso específico de la muestra asfáltica que estaba en estudio basándonos en un promedio ejecutado entre la diferencia de pesos o también el volumen desplazado.
Si bien, los resultados estuvieron acorde a lo planteado en la norma, se pudo observar variaciones en mediciones que en la realidad, debieron ser exactamente iguales, siendo tomados por diferentes métodos. Sin embargo, se evidenció que las mismas, tuvieron ciertas diferencias, lo cual se pudo deber a errores instrumentales de precisión o errores humanos de observación para establecer una medida.
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6. BIBLIOGRAFÍA
Ensayo de peso específico de los materiales asfálticos. Consultado el 06 de mayo de 2017. Tomado de Instituto Nacional de Vías INVÍAS. Ensayos sobre asfalto y mezclas asfálticas.
Hugo León Arenas, Tecnología del cemento asfaltico, Colombia Popayán 5ta edición.
Propiedades del Asfalto. Propiedades Mecánicas básicas. Consultado el 06
de
mayo
de
2017.
Tomado
asfalto.com/propiedades/propiedades.htm>
15
de
< http://www.e-
