GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK Y DENSIDAD DE MEZCLAS ASFÁLTICAS COMPACTADAS EMPLEANDO ESPECIMENES PARAFINADOS I.N.V. E – 734 – 07
1.
OBJETO 1.1
Este método se refiere a la determinación de la gravedad específica bulk y densidad de especimenes de mezclas asfálticas compactadas.
1.2
Este método se deberá emplear con mezclas asfálticas compactadas que contienen vacíos abiertos o intercomunicados o que absorban más del 2% de agua respecto al volumen, determinado en la Sección 8.
1.3
La gravedad específica bulk de la mezcla asfáltica en caliente compactada se puede usar para el cálculo de masa unitaria o densidad de la mezcla.
1.4
Los valores deben expresarse en unidades SI.
1.5
Esta norma no considera los problemas de s eguridad asociados con su uso. Es responsabilidad de quien la emplee establecer prácticas apropiadas de seguridad y salubridad y determinar la aplicación de limitaciones regulatorias antes de su empleo.
2.
DEFINICIONES 2.1
Gravedad específica bulk – Es la relación entre la masa (peso en el aire) de un volumen dado de m aterial a una determinada temperatura, generalmente a 25°C para mezclas asfálticas, y la masa de un volumen igual de agua destilada, libre de gas, a la misma temperatura.
2.2
Densidad bulk – Es la masa del material por metro cúbico (o pie cúbico) del material a 25°C (77°F) para mezclas asfálticas.
3.
USO Y SIGNIFICADO 3.1
Este método es útil para calcular el porcentaje de vacíos de aire c omo se indica en las normas INV E – 736 o INV E – 799 y la densidad de mezclas asfálticas compactadas. Estos valores se pueden usar para determinar el grado relativo de compactación.
3.2
Como la gravedad específica es adimensional, es necesario convertirlo en densidad para los cálculos que requieran unidades. Esta conversión se efectúa multiplicando la gravedad específica a una temperatura dada, por la densidad del agua a la misma temperatura.
Instituto Nacional de Vías
4.
ESPECIMENES PARA ENSAYO 4.1
Los especimenes para ensayo pueden provenir de mezclas asfálticas compactadas en el laboratorio o de pavimentos asfálticos construidos. Las muestras de pavimento asfáltico se deben obtener en el campo de acuerdo con el método de la norma INV E – 731.
4.2
Tamaño de los especimenes – Se recomienda:(1) que el diámetro de los especimenes cilíndricos moldeados o sacados de núcleos, o la longitud de los lados de especimenes cortados con sierra, sean iguales al menos a cuatro veces el tamaño máximo del agregado y (2) que el espesor de los especimenes sea al menos de una y media veces el tamaño máximo del agregado.
4.3
La extracción de los especimenes tomados del pavimento construido se deberá hacer con taladro saca-núcleos, sierra de diamante o de carborundo (carburo de silicio), o por otros medios convenientes.
4.3.1
Se debe tener cuidado para evitar la distorsión, flexión, o el agrietamiento de los especimenes durante y después de su remoción del pavimento o del molde. Se deben almacenar los especimenes en un sitio fresco y seguro.
4.3.2
Los espec imenes deberán estar libres de materiales extraños, como los de la capa de sello o de liga, materiales de fundación, papeles u hojas.
4.3.3
Si se desea, los espec imenes se podrán separar de las restantes capas de pavimento aserrándolos o mediante otros métodos apropiados.
5.
DETERMINACIÓN SI SE REQUIERE RECUBRIR LOS ESPECIMENES 5.1
Se determina la gravedad específica bulk, con un espécimen sin recubrir de acuerdo con el método de la norma INV E – 733.
5.2
Se calcula el % de agua absorbida por el espécimen. Si el % no excede a 2% se reporta el resultado de la gravedad específica bulk, si no se continúa con uno de los procedimientos que se describen a continuació n. MÉTODO A
6.
EQUIPO 6.1
Balanza – Con capacidad adecuada y sensibilidad suficiente para que las gravedades específicas bulk puedan calcularse al menos con cuatro cifras significativas, esto es, aproximada a la tercera cifra decimal. Deberá estar provista de un dispositivo de suspensión adecuado que permita pesar el espécimen totalmente sumergido, cuando está suspendido del centro del platillo de la balanza. Para evitar lecturas erróneas por el desplazamiento excesivo, se debe usar un alambre o cuerda de pesca del tamaño práctico más pequeño para suspender el espécimen y el dispositivo sostenedor. No se deben
E 734 - 2
Instituto Nacional de Vías
utilizar cadenas o cordones. Balanzas con sensibilidad de 0.1 g o mayor pueden ser adecuadas. Nota 1 .- Las gravedades específicas son un cociente, su valor no tiene má s cifras significativas que el dividendo y el divisor. Para tener en su resultado por lo menos con cuatro cifras significativas, la determinación de las masas que intervienen en su cálculo se debe hacer con cuatro cifras significativas. Por ejemplo, una sensibilidad de 0.1g proporcionara cuatro cifras significativas en el rango de masa entre 100.1 y 999.9g.
6.2
7.
Baño con agua – Para inmersión del espécimen mientras se halle suspendido de la balanza, provisto con un rebosadero para mantener el agua a un nivel constante. El uso del rebosadero es obligatorio.
PROCEDIMIENTO 7.1
Masa de los especimenes sin recubrimiento – Se pesa el espécimen, después de que haya secado hasta masa constante. Se registra esta masa como A. Si los especimenes son prepa rados en el laboratorio, se dejan enfriar hasta temperatura ambiente a 25° ± 5°C y se determina la masa seca A. Nota 2.- Se definirá masa constante como la masa después de secado a 52° ± 3° C (125° ± 5° F) hasta que la masa no se altere por mas de 0.05%, cuando se pesa en intervalos de 2 horas. Muestras saturadas con agua deben ser secadas inicialmente toda la noche a 52° ± 3° C (125° ± 5° F) y entonces se determina la masa a intervalos de secado de dos horas.
7.2
Masa al aire de los especimenes con recubrimiento – Se cubre toda la superficie del espécimen de ensayo con parafina derretida en una capa suficientemente gruesa como para que selle todos los vacíos superficiales. Se deja enfriar al aire, a la temperatura ambiente a 25° ± 5° C (77° ± 9° F), durante 30 minutos y se determina la masa del espécimen. Se registra esta masa como D. Nota 3.- Si se desea utilizar el espécimen para otras pruebas en las que se requiera remover la parafina de recubrimiento, el espécimen se puede empolvar con talco antes de cubrir con la parafina. Nota 4.- La aplicación de la parafina se puede efectuar enfriando el espécimen en una unidad de refrigeración hasta una temperatura de aproximadamente 4. 5° C (40° F), durante 30 minutos y sumergiéndolo luego en parafina caliente (5.5 ° C o 10° F por encima del punto de fusión). Puede ser necesario cubrir la superficie de la parafina con más parafina caliente para llenar los agujeros pequeños.
7.3
Masa del espécimen cubierto con parafina en agua – Se pesa el espécimen parafinado dentro de un baño de agua a 25° ± 1° C (77° ± 2° F). Se registra esta masa como E.
7.4
Gravedad específica de la parafina – Se determina la gravedad específica de la parafina a 25° ± 1° C (77° ± 2° F), si no es conocido, y se registra como F.
E 734 - 3
Instituto Nacional de Vías
8.
CÁLCULOS 8.1
Se calcula la gravedad específica bulk con la siguiente expresión y reporte el resultado aproximado a la tercera cifra decimal.
Gravedad Específica Bulk =
A D − A D − E − F
donde: A = masa seca del espécimen en el aire, g, D = masa del espécimen seco más parafina de recubrimiento, g, E = masa del espécimen seco más parafina de recubrimiento en agua, g, y F 8.2
= gravedad específica de la parafina a 25° ± 1°C (77° ± 2°F).
La gravedad específica bulk a 25°C se puede calcular a partir del la gravedad específica bulk del espécimen medido a cualquier otra temperatura en la siguiente forma:
Garavedad Específica Bulk , a 25 º C = K × Gravedad Específica Bulk , a otra temperatura donde: K = es determinada de acuerdo con la Tabla 1. El cálculo es válido para la precisión del método de ensayo, si la temperatura del agua difiere de 25° C en menos de 3° C (5.4° F). Para una diferencia de temperatura mayor de 3° C (5.4° F), se deberá hacerle una corrección de la masa del agua desalojada, de acuerdo con la ecuación siguiente:
Correción = ∆T × Ks × ( B − C ) donde:
8.3
∆T
= 25° C menos la temperatura del baño de agua.
Ks
= 6 x 10-5 ml/ml/°C coeficiente promedio de la expansión térmica cúbica del concreto asfáltico.
Se calcula la densidad o masa unitaria del espécimen con la siguiente ecuación:
Densidad = Gravedad Específica Bulk × 997.0 (0.9970)
E 734 - 4
Instituto Nacional de Vías
donde: 997.0 = Densidad del agua en kg/m³ a 25° C (0.9970 g/cm³).
Tabla 1. Densidad absoluta del agua y factores de conversión K para diferentes temperaturas Temperatura (°C) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Densidad absoluta del agua
Factor de Corrección K
0.999728 0.999634 0.999526 0.999406 0.999273 0.999129 0.998972 0.998804 0.998625 0.998435 0.998234 0.998022 0.997801 0.997569 0.997327 0.997075 0.996814 0.996544 0.996264 0.995976 0.995678
1.002661 1.002567 1.002458 1.002338 1.002204 1.002060 1.001903 1.001734 1.001555 1.001364 1.001162 1.000950 1.000728 1.000495 1.000253 1.000000 0.999738 0.999467 0.999187 0.998898 0.998599
MÉTODO B 9.
EQUIPO 9.1
Balanza – El equipo para pesado debe tener una capacidad suficiente, y una sensibilidad de 0.1% de la masa de la muestra o mejor.
9.2
Baño de agua – Controlado mediante termostato que permita mantener la temperatura del baño a 25° ± 5°C (77° ± 0.9°F).
9.3
Termómetro – ASTM 17C (17F), que tenga un rango de 19 ° a 27°C (66° a 80°F), y este graduado en subdivisiones de 0.1°C (0.2°F).
9.4
Volúmetro – Calibrado de 1200 ml, o con una capacidad apropiada que depende del tamaño de la muestra de prueba. El volúmetro debe tener una tapa ahusada con una perforación capilar.
E 734 - 5
Instituto Nacional de Vías
10.
11.
PROCEDIMIENTO 10.1
Se seca el espécimen hasta masa constante (ver Nota 2). Se deja enfriar el espécimen hasta temperatura ambiente a 25° ± 5° C (77° ± 0.9° F). Se pesa y se reporta esta masa como A. Si los especimenes son preparados en el laboratorio, se dejan enfriar hasta temperatura ambiente a 25° ± 5°C y se determina la masa seca A.
10.2
Se cubre toda la superficie del espécimen de ensayo con parafina derretida en una capa suficientemente gruesa como para que selle todos los vacíos superficiales. Se deja enfriar al aire, a la temperatura ambiente a 25° ± 5° C (77° ± 9° F), durante 30 minutos y se determina la masa de l espécimen. Se registra esta masa como D. (Notas 3 y 4).
10.3
Se llena el volúmetro calibrado con agua destilada a 25° ± 1° C (77° ± 2° F). Se coloca el espécimen parafinado en el volúmetro, y se cubre el volúmetro, al tapar un poco de agua escapa a través de la perforación capilar de la tapa ahusada. Se seca el volúmetro con una tela absorbente seca, se pesa el volúmetro y su contenido. Se registra esa masa como E.
10.4
Se determina la gravedad específica de la parafina a 25° ± 1° C (77° ± 2° F) si no es conocida. Se registra como F.
CÁLCULOS Se calcula la gravedad específica bulk del espécimen como sigue (el valor se reporta aproximado a la tercera cifra decimal má s próxima ):
Gravedad Específica Bulk =
A C − A D − E − C + F
donde: A = masa del espécimen seco, g, B = masa del espécimen seco mas parafina de recubrimiento, g, D = masa del volúmetro lleno de agua a 25°C (77°F), g, E = masa del volúmetro lleno con el espécimen parafinado y agua a 25, y F = gravedad específica de la parafina a 25° ± 1° C (77° ± 2° F).
12.
PRECISIÓN Los valores duplicados de gravedad específic a determinados por un mismo operador no se consideran correctos si difieren en más de 0.02 entre ellos.
E 734 - 6
Instituto Nacional de Vías
13.
NORMAS DE REFERENCIA AASHTO
T 275 – 91 (2000)
ASTM
D 1188 – 96
E 734 - 7
