123002784-MANUAL-DE-ENSAYOS-PARA-PAVIMENTOS.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVILLaboratorio No.2 de

Mecánica de Suelos y Pavimentos

MANUAL DE LABORATORIO ENSAYOS PARA

PAVIMENTOS VOLUMEN I

AUTORES:ING. SILENE MINAYA GONZALEZ (*)

[email protected]. ABEL ORDÓÑEZ HUAMAN (**)

[email protected]

(*) Asistente del Laboratorio de Mecánica de Suelos y Pavimentos (**) Jefe del Laboratorio de Mecánica de Suelos y Pavimentos

Lima, Diciembre del 2001

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería CivilLaboratorio No.2 de Mecánica de Suelos y Pavimentos

Manual de Laboratorio de Ensayos para PavimentosVolumen I

Ing. Silene Minaya – M.I. Abel 2

CONTENIDO

Prólogo 04

PARTE I ENSAYOS DE AGREGADOS PARA PAVIMENTO

Calidad de Agregados para Sub-base, Base y AfirmadoCaracterísticas de los agregados 07Husos Granulométricos 08

Ensayo de Abrasión por medio de la Máquina deLos Ángeles ASTM C-131 13-21

Índice de Aplanamiento y Alargamiento de Agregadospara Carreteras MTC E221-1999 22-27

Porcentaje de Caras Fracturadas en los AgregadosASTM D 5821-95 28-32

Equivalente de Arenas y Agregados Finos ASTM D-2419 33-48

Ensayo de Durabilidad ASTM C-88 49-57

PARTE II ENSAYOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS

Calidad de agregados para Mezclas Asfálticas en CalienteMineralogía 59Propiedades Físicas de los Agregados 60

AsfaltosAntecedentes Históricos 62Refinamiento del asfalto 63Tipos de Asfaltos y Usos 65

Ensayo de Adherencia de los Ligantes Bituminosos a losAgregados Gruesos ASTM D-1664 76-83

Adhesividad de los Ligantes Bituminosos a los AridosFinos (Procedimiento Riedel Weber) 84-91

Destilación de Asfaltos Líquidos ASTM D-402 92-100

Método Marshall para el Diseño de Mezclas ASTM D-1559Referencias Históricas 101Características de Mezcla 101Fundamento Teórico 103Objetivo 103Gravedad Específica 103

Gravedad Específica Seca Aparente 105Gravedad Específica Seca Bulk 105Gravedad Específica Saturada Superficialmente Seca Bulk 106Gravedad Específica en Agregados Gruesos 106




Gravedad Específica en Agregados Finos 107Propiedades Volumetricas de Mezclas Compactadas 108Gravedad Especifica Bulk de Mezclas Compactadas 110Gravedad Específica Teórico Máxima 110Ejemplo aplicativo 112

Agregados MineralesGranulometría 120Especificaciones y Tolerancias 120Combinación de agregados 129

Dosificación de los agregados por peso 129Dosificación por métodos gráficos 132

Calidad 134Procedimiento de Análisis y Compactación de Muestras

Aplicación 134Equipos de Laboratorio 134Procedimientos previos 140

Paso A: Evaluación de agregados 140Paso B: Evaluación del cemento asfáltico 140Paso C: Preparación de los Especimenes Marshall 145Paso D: Densidad y vacíos de los especimenes 149Paso E: Estabilidad Marshall y Ensayo de Flujo 150Paso F: Tabulación y Gráfico de los Resultados de Ensayo 151Paso G: Determinación del Optimo Contenido de Asfalto 151

Ejemplos 155-185

BIBLIOGRAFIA 186-187




PROLOGO

El Laboratorio de Mecánica de Suelos y Pavimentos tiene la satisfacción de poner a disposición de

estudiantes, profesores y profesionales involucrados en proyectos de pavimentos, el presente

Manual de Ensayos para Pavimentos.

Es importante y oportuno señalar la importancia que tiene el estudio, evaluación y entendimiento

de las características físicas y el comportamiento mecánico de los suelos y materiales en un

proyecto de pavimentación. Por ello, la compresibilidad, resistencia cortante, conductividad

hidráulica y las relaciones volumétricas y gravimétricas constituyen los fundamentos de diseño de

las estructuras de pavimento y mezclas asfálticas.

Los ensayos de laboratorio, en ese sentido, permiten medir, evaluar y entender el comportamiento

mencionado. Son los resultados experimentales los que van a permitir desarrollar, perfeccionar,

verificar, validar y señalar las limitaciones de las teorías y modelos físico-matemáticos, para

finalmente ser resumidos en manuales de diseño de uso ingenieril.

El Manual de Ensayos para Pavimentos está dividido en dos partes: la Parte I comprende los

ensayos de calidad de agregados utilizados en las diferentes capas que constituye la estructura

del pavimento y la Parte II comprende una introducción sobre asfaltos, mezclas asfálticas,

mineralogía de los agregados y los ensayos relacionados con el diseño de mezclas asfálticas

incluyendo el Ensayo Marshall–ASTM D 1559.

El Manual de Ensayos para Pavimentos ha sido el resultado del esfuerzo y compromiso de la Ing.

Silene Minaya con el Area de Pavimentos por lo que el Laboratorio de Mecánica de Suelos y

Pavimentos le expresa su agradecimiento. En ese sentido, ha sido para el suscrito una gran

satisfacción haber contribuido a su materialización.

Actualmente el Laboratorio de Mecánica de Suelos y Pavimentos está realizando nuevamente

ensayos sobre mezclas asfálticas incluyendo el Ensayo Marshall, ensayos de Compresión Triaxial

y Ensayos de Permeabilidad de Pared Flexible entre otros. Igualmente, se ha vuelto a realizar y

publicar trabajos experimentales de investigaciones, participando en Congresos Nacionales e

Internacionales.

Ing. Abel Ordóñez

6 de Diciembre de 2001

PARTE IENSAYOS DE AGREGADOS PARA PAVIMENTOS

CALIDAD DE AGREGADOS PARA SUB-BASE, BASE Y AFIRMADO

Ing. Silene Minaya GonzálezM.I. Abel Ordóñez Huamán

Los agregados empleados en la construcción de carreteras, deben cumplir con requisitos de

granulometría y especificaciones técnicas, que garanticen un buen comportamiento durante su

periodo de vida.

A su llegada al laboratorio, las muestras deben ser preparadas para someterlas a diferentes

ensayos de calidad de agregados. Dependiendo de la función que van a cumplir como parte de la

estructura del pavimento se las prepara para los siguientes ensayos:

Ensayos de calidad de agregados

ENSAYOS Sub base Base Granular

AfirmadoAsfalto

Piedra Arena

Análisis Granulométrico por Tamizado ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

Límites de Consistencia ✓ ✓ ✓ Nº40 y 200

Equivalente de Arena ✓ ✓ ✓ ✓

Peso específico y Absorción ✓ ✓

Peso unitario suelto ✓ ✓

Peso unitario varillado ✓ ✓

Abrasión ✓ ✓ ✓ ✓

Proctor Modificado ✓ ✓ ✓

CBR ✓ ✓ ✓

Porcentaje de caras fracturadas ✓ ✓ ✓

Porcentaje de partículas chatas y alargadas ✓ ✓ ✓

Contenido de impurezas orgánicas ✓ ✓ ✓

Contenido de sales solubles totales ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

Adherencia (entre mallas Nº3/8" y 1/4") ✓

Riedel Weber (según norma a emplear) ✓

Durabilidad ✓ ✓

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería CivilLaboratorio No.2 de Mecánica de Suelos y

Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos


Características de los Agregados

Para verificar la calidad de un determinado banco de materiales, estos deben ser sometidos a

ensayos de suelos, debiendo cumplir con las especificaciones técnicas siguientes:

Especificaciones Técnicas para Materiales empleados enConstrucción de Carreteras

ENSAYO AFIRMADO

SUB BASE GRANULAR

BASE GRANULAR

<3000msnm

≥3000msnm

<3000 msnm ≥3000 msnm

AGREGADO GRUESO

AGREGADO FINO

AGREGADO GRUESO

AGREGADO FINO

Límite Líquido (%) ASTM D-4318 35% máx 25% máx 25% máx

Indice Plástico (%) 4 a 9 6% máx 4% máx4% máx

2% máx

Abrasión (%) ASTM C-131 50% máx 50% máx 50% máx

40% máx40% máx

Equivalente de arena (%) ASTM D-2419 20% mIn 25% mIn 35% mIn

35% mIn45% mIn

CBR al 100% de la M.D.S.y 0.1” de penetración ASTM D-1883

40% mín 40% mín 40% mín

Pérdida con Sulfato de Sodio (%)

-.-12% máx

Pérdida con Sulfato de Magnesio (%)

-.-18% máx

Indice de Durabilidad35% mIn

35% mIn

Caras de fractura (%)1 cara fracturada2 caras fracturadas

80% mín40% mín

80% mín50% mín

Partículas chatas yalargadas (%) Relación 1/3 (espesor/longitud) ASTM D-4791

20% máx 20% máx

15% máx

15% máx

Sales Solubles Totales (%) 1% máx 1% máx0.5% máx 0.5% máx

0.5% máx 0.5% máx

Contenido de impurezas orgánicas (%)

Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras EG-2000, Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Cosntrucción, Oficina de Control de Calidad




Husos Granulométricos

Además los materiales deberán ajustarse a uno de los husos granulométricos, dependiendo de la

función que cumplan.

Huso Granulométrico para Afirmado

Muestra AFIRMADO

Tamiz Abertura (mm) A-1(1) A-2(1)

2" 50,000 100 -.-

1 ½” 37.500 100 -.-

1" 25,000 90-100 100,0

¾” 19.000 65-100 80-100

3/8" 9,500 45-80 65-100

Nº4 4,750 30-65 50-85

Nº10 2,000 22-52 33-67

Nº40 0,425 15-35 20-45

Nº200 0,075 5-20 5-20

(1) Referido a los porcentajes acumulados que pasan

Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras EG-2000, Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción, Oficina de Control de Calidad

POR

CEN

TAJE

AC

UM

ULA

DO

QU

E

Universidad Nacional de Ingeniería Manual de Laboratorio de Ensayos para PavimentosFacultad de Ingeniería Civil Volumen ILaboratorio No.2 de Mecánica de Suelos y Pavimentos

Rango Granulométrico para Afirmados A-1 y A-2

100

90

Gradación A-2 80

70

60

50

Gradación A-140

30

20

10

100

101

0.1

00.01

ABERTURA (m m )

Ing. Silene Minaya – M.I. Abel Ordóñez 9

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil


Huso para Sub Base y Base Granular

Porcentaje que pasa en peso

Tamiz Abertura (mm) Gradación A(1) Gradación B Gradación C Gradación D

2" 50,000 100 100 -.- -.-

1" 25,000 -.- 75-95 100 100

3/8" 9,500 30-65 40-75 50-85 60-100

Nº4 4,750 25-55 30-60 35-65 50-85

Nº10 2,000 15-40 20-45 25-50 40-70

Nº40 0,425 8-20 15-30 15-30 25-45

Nº200 0,075 2-8 5-15 5-15 8-15

Standard Specification for Materials for Soil-Aggregate Subbase, Base and Surface Courses. ASTM D-1241-68 (Reapproved 1994); y

Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras EG-2000, Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción, Oficina de Control de Calidad: (1) la curva “gradación A” deberá emplearse en zonas con altitud mayor o igual a 3000 msnm.


73

52

31

21

193

11 3

61

4N

2N

1

N

0N

0.N

0N

0.N

º

0.N

º

POR

CEN

TAJE

AC

UM

ULA

DO

QU

E PA

SA


Rango Granulométrico para Sub Bases y Bases Granulares Gradaciones A y B

100

90Gradacion B 80

70

60

50

40

Gradacion A 30

20

10

100

10 1

0.1

00.01

ABERTURA (mm)


73

52

31

21

193

11 3

61

4N

2N

1

N

0N

0.N

0N

0.N

º

0.N

º

POR

CEN

TAJE

AC

UM

ULA

DO

QU

E PA

SA

Universidad Nacional de Ingeniería Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniería Civil Volumen ILaboratorio No.2 de Mecánica de Suelos y Pavimentos

Rango Granulométrico para Sub Bases y Bases Granulares Gradaciones C y D

Gradacion D

100

90

80

70

60

50

40Gradacion C

30

20

10

100

10

1

0.1

00.01

ABERTURA (mm)


ENSAYO DE ABRASION POR MEDIO DE LAMAQUINA DE LOS ANGELES

ASTM C-131 y ASTM C-535Ing. Silene Minaya González

M.I. Abel Ordóñez Huamán

Fundamento

Los agregados deben ser capaces de resistir el desgaste irreversible y degradación durante la

producción, colocación y compactación de las obras de pavimentación, y sobre todo durante la

vida de servicio del pavimento.

Debido a las condiciones de esfuerzo-deformación, la carga de la rueda es transmitida a la

superficie del pavimento a través de la llanta como una presión vertical aproximadamente uniforme

y alta. La estructura del pavimento distribuye los esfuerzos de la carga, de una máxima intensidad

en la superficie hasta una mínima en la subrasante.

Por esta razón los agregados que están en, o cerca de la superficie, como son los materiales de

base y carpeta asfáltica, deben ser más resistentes que los agregados usados en las capas

inferiores, sub base, de la estructura del pavimento, la razón se debe a que las capas superficiales

reciben los mayores esfuerzos y el mayor desgaste por parte de cargas del tránsito.

Por otro lado, los agregados transmiten los esfuerzos a través de los puntos de contacto donde

actúan presiones altas. El Ensayo de Desgaste de Los Ángeles, ASTM C-131 ó AASHTO T-96 y

ASTM C-535, mide básicamente la resistencia de los puntos de contacto de un agregado al

desgaste y/o a la abrasión.

También se está usando el ensayo de abrasión para calificar la calidad de piedras, y bloques de

roca para obras de defensa ribereña, etc. para lo cual se deberá someter primero a un proceso de

chancado a fin de tener la muestra de ensayo.

Objetivo

Este método describe el procedimiento para determinar el porcentaje de desgaste de los

agregados de tamaños menores a 37.5 mm (1 ½”) y agregados gruesos de tamaños mayores de

19 mm(3/4”), por medio de la máquina de los Ángeles.




Equipos de Laboratorio

1. Máquina de desgaste de Los Ángeles

2. Tamices. De los siguientes tamaños: 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, Nº4, Nº8. Un tamiz

Nº12 para el cálculo del desgaste

3. Esferas de acero. De 46.38 a 47.63 mm de diámetro de peso equivalente entre 390 a 445 gr.4. Horno. Capaz de mantener una temperatura de 110±5

ºC5. Balanza. Sensibilidad de 1.0 gr.

Material y carga abrasiva a utilizar

La cantidad de material a ensayar y el número de esferas a incluir dependen de la granulometría

del agregado grueso. En las Tablas Nº1 y Nº2, se muestra el método a emplear; así como la

cantidad de material, número de esferas, número de revoluciones y tiempo de rotación, para cada

uno de ellos. La gradación que se use deberá ser representativa de la gradación original del

material suministrado para la obra.

Tabla Nº1 Peso de agregado y Número de Esferas para agregados gruesos hasta de 1 ½”

(Ensayo de Abrasión ASTM C-131)

METODO A B C D

DIÁMETRO CANTIDAD DE MATERIAL A EMPLEAR (gr)

Pasa el tamiz Retenido entamiz

1 250±25

2 500±10

2 500±10

5 000±10

1 ½” 1”

1” ¾” 1 250±25¾” ½” 1 250±10½” 3/8” 1 250±10 2 500±10

3/8” ¼”

¼” Nº4 2 500±10

Nº4 Nº8

PESO TOTAL 5 000±10 5 000±10 5 000±10 5 000±10Nº de esferas 12 11 8 6

Nº de revoluciones 500 500 500 500Tiempo de rotación (minutos) 15 15 15 15




Tabla Nº2Peso de agregado y Número de Esferas para agregados

gruesos de tamaños mayores a 3/4” (Ensayo de Abrasión ASTM C-535)

METODO 1 2 3DIÁMETRO CANTIDAD DE MATERIAL A USAR (gr)

Que pasa Retenido2 500±50

5 000±50

5 000±25

3” 2 ½ ”

2 ½ ” 2” 2 500±502” 1 ½” 5 000±50

1 ½” 1 ” 5 000±251 ” ¾ ” 5 000±25PESO TOTAL 10 000±100 10 000±75 10 000±50

Nº de esferas 12 12 12

Nº de revoluciones 1 000 1 000 1 000Tiempo de rotación (minutos) 30 30 30

Procedimiento de Ensayo

1. El material deberá ser lavado y secado en horno a una temperatura constante de 105-110ºC,

tamizadas según las mallas que se indican y mezcladas en las cantidades del método al que

correspondan, según la Tabla Nº1 ó Nº2.

2. Pesar la muestra con precisión de 1 gr., para el caso de agregados gruesos hasta de 1 ½” y 5

gr. para agregados gruesos de tamaños mayores a 3/4”.

3. Introducir la muestra junto con la carga abrasiva en la máquina de Los Ángeles, cerrar la

abertura del cilindro con su tapa, ésta tapa posee empaquetadura que impide la salida de

polvo fijada por medio de pernos. Accionar la máquina, regulándose el número de

revoluciones adecuado según el método.

4. Finalizado el tiempo de rotación, se saca el agregado y se tamiza por la malla Nº12.

5. El material retenido en el tamiz Nº12 se lava y seca en horno, a una temperatura constante

entre 105º a 110ºC pesar la muestra con precisión de1 gr.

Cálculos

El resultado del ensayo se expresa en porcentaje de desgaste, calculándose como la diferencia

entre el peso inicial y final de la muestra de ensayo con respecto al peso inicial.

% desgaste = Pinicial − Pfinal ×100Pinicial




Observaciones

1. Si el material se encuentra libre de costras o polvo no será necesario lavarlo antes y/o

después del ensayo.

2. Para agregados gruesos de tamaños mayores a ¾” se puede determinar la pérdida después

de 200 revoluciones. Al efectuar ésta determinación no será necesario lavar el material

retenido en el tamiz Nº12. La relación de pérdida después de 200 revoluciones a pérdida

después de 1 000 revoluciones, no debería exceder en más del 20% para materiales de

dureza uniforme. Cuando se realice éste paso se evitará perder todo tipo de material, incluido

el polvo, porque éste será devuelto a la máquina para concluir con el ensayo.

Referencias Bibliográficas

Resistencia al Desgaste de los Agregados de Tamaños menores de 37.5 mm (1 ½") ASTM C-131

Resistencia al Desgaste de los Agregados Gruesos de Tamaños mayores de 19 mm ( 3 /4”) por

medio de la Máquina de Los Angeles ASTM C-535

Abrasión Los Angeles (L.A.) al Desgaste de los Agregados de Tamaños Menores de 37.5 mm

(1½”). Norma MTC E207-1999

Diseño de Espesores Pavimentos Asfálticos para Calles y Carreteras. Ingº Germán Vivar R.

Estructuración de Vías Terrestres. M. en I., I.C. Fernando Olivera Bustamante.




Foto Nº1: Cilindro metálico para realizar la prueba de desgaste de “Los Angeles”




Foto Nº2: Tamizar el material según las mallas que se indican




Foto Nº3: Pesar los materiales retenidos en las cantidades del método al que corresponden

Foto Nº4: Introducir la muestra en la máquina de “Los Angeles”




Foto Nº5: Introducir las cargas abrasivas según el método de ensayo




Foto Nº6: Finalizado el tiempo de rotación, sacar el agregado y tamizarlo por la malla Nº12

INDICE DE APLANAMIENTO Y ALARGAMIENTO DEAGREGADOS PARA CARRETERAS

MTC E221-1999Ing. Silene Minaya González


Objetivo

Las partículas planas y alargadas son definidas respectivamente, como aquellas partículas cuya

dimensión última es menor que 0.6 veces su dimensión promedio y aquellas que son mayores 1.8

veces la dimensión promedio. Para el propósito de esta prueba, la dimensión promedio se define

como el tamaño medio entre las dos aberturas 1” a ¾”, ¾” a ½”, ½”a 3/8”, etc. entre las que los

agregados son retenidos al ser tamizados.

Después de haber sido cribados por la malla de abertura cuadrada y de dos mallas

respectivamente, las partículas planas y alargadas se separan usando como patrón los aparatos

que se muestran, las partículas planas pueden ser separadas rápidamente pasándolas por cribas

con ranuras, pero en este caso, se necesita un tipo de criba para cada tamaño. El porcentaje por

peso de las partículas planas y alargadas se le designa con el nombre de índice de aplanamiento

e índice de alargamiento.

Equipos

1. Calibrador de aplanamiento y alargamiento.

2. Tamices. 2 ½”; 2”, 1 ½”, 1”, ¾”; ½”; 3 8 ”; ¼”.

3. Bandejas

4. Cuarteador

5. Balanza. Sensibilidad de 0.1% el peso de la muestra que se ensaya.

Preparación de la muestra

1. Separar por cuarteo una muestra representativa

2. Tamizar por las mallas indicadas y determinar el peso retenido entre dos mallas consecutivas.

Wi

3. Separar el material retenido en cada malla para ser ensayado


3.15mm

(1/8") 1.55m

m 10

17.

30mm

4

5

70mm

25.0mm

o 8

37.5mm

o

930.0m

m

o 163.0m

m

o


Calibrador de Espesores

ESTAS MEDIDAS VAN MARCADAS EN LA PLACA

15.2 9.5 8.5 4.731.9mm 25.3mm 18.8mm mm mm mm mm

2.5mm o 6.3mm

(3/8 o 1/4)"

(1 1/2 o 1)"(1 o 3/4)"

12.5mm o 2.5mm

(1/2 o 3/8)"19.0mm o 12.5mm

(3/4 o 1/2)"

(2 1/2 Ø 2)"

(2 o 1 1/2)"

31.5mm o 25.0mm (1 1/4 o 1)"

70mm


45.


Calibrador de Longitud

(1/4")(6.35mm)

diam.

25.0mm

14.2mm

19.8mm 28.4mm

39.5mm 56.3mm 75.8mm

PASA TAMIZ 9.5mm 12.5mm

19.0mm 25.0mm 37.5mm 50.0mm

(3/8")

6.3mm

(1/2")

9.5mm

(3/4")

12.5mm

(1")

19.0mm

(1/1/2")

25.0mm

(2")

37.5mmRETENIDO EN TAMIZ (1/4") (3/8") (1/2") (3/4") (1") (1/1/2")


Nota

Si el porcentaje retenido entre dos mallas consecutivas es inferior al 5%, no será ensayado.

Si el porcentaje retenido entre dos mallas consecutivas está entre el 5% y 15%, se separarán

un mínimo de 100 partículas. Determinar su peso con aproximación al 0.1%.

Si el porcentaje retenido entre dos mallas consecutivas es mayor al 15%, se separarán un

mínimo de 200 partículas. Determinar su peso con aproximación al 0.1%.

Procedimiento de ensayo

1. Cada una de las muestras separadas se hace pasar por el calibrador de espesores en la

ranura cuya abertura corresponda a la fracción que se ensaya.

2. Pesar la cantidad de partículas de cada fracción, que pasaron por la ranura correspondiente,

aproximación al 0.1% del peso total de la muestra de ensayo. Pi

3. Cada una de las muestras separadas se hace pasar por el calibrador de longitud por la

separación entre barras correspondiente a la fracción que se ensaya.

4. Pesar la cantidad de partículas de cada fracción, retenida entre las dos barras

correspondientes, aproximación al 0.1% del peso total de la muestra de ensayo. Ri

Cálculos

1. Índice de aplanamiento

Donde:

IAPfi

(%) = Pi

×100Wi

IAPfi Índice de aplanamiento de la fracción i, ensayada

Pi Peso de las partículas que pasan por la ranura correspondiente

Wi Peso inicial de ésa fracción

2. Índice de alargamiento

Donde:

IALfi (%) = Ri

×100Wi

IALfi Índice de alargamiento de la fracción i, ensayada

Ri Peso de las partículas retenidas entre las correspondientes barras

Wi Peso inicial de ésa fracción

Para ambos índices, se deberá redondear los resultados al entero más próximo.





Informe

1. Los índices se pueden expresar para cada fracción ensayada, de la manera que se explica en

el cálculo.

2. Además; los índices pueden ser expresados en función del total de la muestra, se calcula el

promedio ponderado de los respectivos índices de todas las fracciones ensayadas, empleando

como factores de ponderación los porcentajes retenidos, Ri, e indicando la granulometría de la

muestra.

Aplicar las siguientes expresiones:

Indice de Aplanamie nto =

∑ (IAPfi × Ri )

∑Ri

Indice de Alargamiento = ∑ (IALfi × Ri )

∑Ri

Referencia Bibliográfica

Índice de Aplanamiento y Alargamiento de Agregados para Carreteras. MTC E221-1999




Foto Nº1: Partículas aplanadas y alargadas

PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOSASTM D 5821-95


Fundamento

Algunas especificaciones técnicas contienen requisitos relacionados al porcentaje de agregado

grueso con caras fracturadas con el propósito de maximizar la resistencia al esfuerzo cortante con

el incremento de la fricción entre las partículas. Otro propósito es dar estabilidad a los agregados

empleados para carpeta o afirmado; y dar fricción y textura a agregados empleados en

pavimentación.

La forma de la partícula de los agregados puede afectar la trabajabilidad durante su colocación;

así como la cantidad de fuerza necesaria para compactarla a la densidad requerida y la resistencia

de la estructura del pavimento durante su vida de servicio.

Las partículas irregulares y angulares generalmente resisten el desplazamiento (movimiento) en el

pavimento, debido a que se entrelazan al ser compactadas. El mejor entrelazamiento se da,

generalmente, con partículas de bordes puntiagudos y de forma cúbica, producidas, casi siempre

por trituración.

Objetivo

Este método describe la determinación del porcentaje, en peso, de una muestra de agregado

grueso que presenta una, dos o más caras fracturadas.

Definiciones

Cara Fracturada una cara angular, lisa o superficie fracturada de una partícula de

agregado formada por trituración, otros medios artificiales o por la

naturaleza.

Discusión para esta norma una cara será considerada “cara fracturada” solamente si esta tiene un

área mínima proyectada tan grande como un cuarto de la máxima

área proyectada (máxima área de la sección transversal) de la




partícula y la cara tiene aristas bien definidas; esto excluye las

pequeñas irregularidades.

Partícula fracturada una partícula de agregado es fracturada si tiene el número mínimo de

caras fracturadas especificadas (usualmente uno o dos).

Área Proyectada de la cara fracturada(Af)

Partículafracturada

Partícula máxima Área de la sección transversal

(Xmáx)

Una cara será considerada comouna cara de fractura solamente si tiene : Af ≥ 0.25 Xmax

Esquema de una partícula fracturada con una cara fracturada


1. Balanza. De 5 Kg. y sensibilidad al gramo

2. Tamices.

3. Partidor de muestras

4. Espátula


1. Secar la muestra, cuartearla teniendo cuidado de obtener una masa representativa.

2. La muestra para el ensayo tendrá una cantidad mayor a los pesos mostrados en la siguiente

tabla:




Tamaño Máximo Nominal Peso mínimo para el ensayo (gr)

3/8” 200

½” 500

¾” 1 500

1” 3 000

1 ½” 7 500

2” 15 000

2 ½” 30 000

3” 60 000

3 ½” 90 000

3. Tamizar el material grueso y fino completamente, por la malla Nº4

4. Para muestras con tamaño máximo nominal mayor o igual a ¾”, donde el contenido de

partículas fracturadas va ser determinado por el material retenido en la malla Nº4 o mas

pequeño, la muestra puede ser separada en la malla de 3/8”, la fracción que pase la malla

Nº3/8” puede luego ser reducida, de acuerdo a ASTM C-702 hasta 200 gr. Esto reducirá el

número de partículas que serán separadas durante el procedimiento. En este caso, el

porcentaje de partículas fracturadas se determina sobre cada porción; y un porcentaje

promedio ponderado de partículas fracturadas se calcula basado en la masa de cada una de

las porciones para reflejar el porcentaje total de partículas fracturadas en toda la muestra.

Procedimiento

1. Lavar la muestra sobre la malla designada y remover cualquier fino. Secar

2. Determinar la masa de la muestra con una aproximación de 0.1%.

3. Extender la muestra seca sobre una superficie plana, limpia y lo suficientemente grande como

para permitir una inspección. Para verificar si la partícula alcanza o cumple el criterio de

fractura, sostener el agregado de tal manera que la cara sea vista directamente. Si la cara

constituye al menos ¼ de la máxima sección transversal, considerarla como cara fracturada.

4. Usando la espátula separar en tres categorías. 1.- Partículas fracturadas dependiendo si la

partícula tiene el número requerido de caras fracturadas; 2.- Partículas que no reúnen el

criterio especificado; y 3.- Partículas cuestionables. Si el número requerido de caras

fracturadas no se consigue en las especificaciones, la determinación será hecha sobre la base

de un mínimo de una cara fracturada. Determinar el porcentaje en peso de cada una de las

categorías. Si sobre cualquiera de los porcentajes más del 15% del total es cuestionable,

repita la evaluación hasta que no más del 15% se repita en esta categoría.




Informe

Reporte el porcentaje en peso del número de partículas con el número especificado de caras

fracturadas, aproximado al uno por ciento de acuerdo a la siguiente fórmula:

⎡P = ⎢ F +

Q/2

⎤⎥ ×100

Donde:⎣ F + Q + N ⎦

P Porcentaje de partículas con el número especificado de caras fracturadas

F Peso o cantidad de partículas fracturadas con al menos el número especificado de caras

fracturadas

Q Peso o cantidad de partículas cuestionables

N Peso o cantidad de partículas en la categoría de no fracturadas que no cumplen el criterio

de fractura

Reportar el criterio de fractura especificada.

Reportar el total de masa en gramos, del agregado ensayado.

Reportar la malla en el cual la muestra de suelo fue retenido al iniciar el ensayo.

Reportar si el porcentaje de caras fracturadas fue reportado por masa o cantidades


Determining the Percentage of Fractured Particles in Coarse Agregate. ASTM D-5821




Foto Nº1: Partículas con una, dos o más caras fracturadas

EQUIVALENTE DE ARENAS Y AGREGADOS FINOSASTM D-2419


Objetivo

Este método de ensayo asigna un valor empírico a la cantidad relativa, finura y características del

material fino presente en una muestra de ensayo formado por suelo granular que pasa el tamiz

Nº4 (4.75 mm). El término “Equivalente de Arena” transmite el concepto que la mayoría de los

suelos granulares y agregados finos son mezcla de partículas gruesas, arenas y generalmente

finos.

Para determinar el porcentaje de finos en una muestra, se incorpora una medida de suelo y

solución en una probeta plástica graduada que luego de ser agitada separa el recubrimiento de

finos de las partículas de arena; después de un período de tiempo, se pueden leer las alturas de

arcilla y arena en la probeta. El equivalente de arena es la relación de la altura de arena respecto

a la altura de arcilla, expresada en porcentaje.

Este método proporciona un manera rápida de campo para determinar cambios en la calidad de

agregados durante la producción o colocación.


1. Tubo irrigador. De acero inoxidable, cobre o bronce, de 6.35 mm de diámetro exterior, 508 mm

de longitud, cuyo extremo inferior está cerrado en forma de cuña. Tiene dos agujeros laterales

de 1 mm de diámetro en los dos planos de la cuña cerca de la punta.

2. Sistema de Sifón. Se compone de un botellón de 1 galón (3.8 lt) de capacidad con un tapón. El

tapón tiene dos orificios que lo atraviesan, uno para el tubo del sifón y el otro para entrada de

aire. El conjunto deberá ubicarse a 90 cm por encima de la mesa.

3. Probeta graduada. Con diámetro interior de 31.75±0.381 mm y 431.8 mm de altura graduada

hasta una altura de 381 mm, provista de un tapón de caucho o goma que ajuste en la boca del

cilindro.

4. Tubo flexible. De caucho o goma con 4.7 mm de diámetro, tiene una pinza que permite cortar

el paso del líquido a través del mismo. Este tubo permite conectar el tubo irrigador con el sifón.




5. Pisón de metal. Consistente en una barra metálica de 457 mm de longitud que tiene

enroscado en su extremo inferior un disco metálico de cara inferior plana perpendicular al eje

de la barra y cara superior de forma cónica. El disco lleva tres tornillos pequeños que sirven

para centrarlo dentro del cilindro. Lleva una sobrecarga en forma cilíndrica, de tal manera que

el conjunto pese 1 kg. (barra metálica, disco y sobrecarga).

6. Recipiente metálico. De estaño aproximadamente de 57 mm de diámetro con capacidad de 85±5 ml, borde superior uniforme de modo que la muestra que se coloca en ella se pueda enrasar para conseguir el volumen requerido.

7. Cronómetro o reloj. Lecturas en minutos y segundos

8. Embudo. De boca ancha para incorporar la muestra de ensayo en la probeta graduada.

9. Tamiz. Tamiz Nº4 según especificaciones E11

10. Recipiente para mezcla11. Horno. Capaz de mantener temperaturas de 110±5ºC.12. Papel filtro. Watman Nº2V o equivalente

Los materiales que forman parte del equipo de ensayo de equivalente de arena son:

Lista de MaterialesEnsamblaje Parte Nº Descripción Material

A

1Ensamblaje de sifón

Cobre, puede ser niqueladoTubo de sifón2 Manguera de sifón Caucho, goma pura o equivalente34

Manguera de purgaTubo de purga

Caucho, goma pura o equivalenteCobre, puede ser niquelado

5 Tapón con dos agujeros Nº6 Caucho6 Tubo irrigador7 Abrazadera

B 8Probeta graduada

Acrílico transparenteTubo9 Base Acrílico transparente

C

10Ensamblaje para lectura de arena

Nylon 101 tipo 66 templadoIndicador para lectura de arena11 Barra Bronce, puede ser niquelado12 Pesa Acero, puede ser niquelado13 Pasador Metal resistente a la corrosión14 Pie Bronce15 Tapón sólido Caucho, puede ser niquelado

Sand Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate. ASTM D 2419-91


1. Reactivos, materiales y preparación de la Solución MadreReactivos y materiales

Cloruro de calcio anhidro, 454 gr.

Glicerina USP, 2050 gr (1640 ml)

Formaldehído, (40% en volumen) 47 gr (45 ml)




PreparaciónDisolver 454 gr. cloruro de calcio anhidro en 0.5 gal (1.9 lt) de agua destilada. Se deja enfriar a

temperatura ambiente y se pasa por papel de filtro. A la solución filtrada se le incorpora los

2050 gr de glicerina y 47 gr. de formaldehído mezclar bien.

2. Reactivos, materiales y preparación de la Solución de TrabajoReactivos y materiales

Solución madre

Agua destilada

PreparaciónDiluir 85±5 ml al ras de la solución madre en 1 gal (3.8 lt) de agua destilada.

3. Preparación de la muestra

1. Separar aproximadamente 1500 gr de material que pase el tamiz Nº 4 (4.75 mm)

Tener el cuidado de desmenuzar todos los terrones de material fino y limpiar cualquier cubierta

de fino que se adhiere al agregado grueso, estos finos pueden ser removidos por secado

superficial del agregado grueso y frotación entre las manos sobre un recipiente plano.

Añádase este material a la porción fina de la muestra.

2. Para determinar la cantidad del material para el cuarteo• Si fuera necesario humedecer el material, para evitar segregación o pérdida de finos

durante el cuarteo. Tener cuidado al adicionar agua a la muestra, para mantener una

condición de flujo libre de material.• Usando el recipiente metálico de 85±5 ml de capacidad, saque cuatro medidas de

muestra. Cada vez que se llene una medida golpear ligeramente, la parte inferior del

recipiente sobre una superficie dura por lo menos cuatro veces.• Registre la cantidad de material contenido en las cuatro medidas, ya sea por peso o

volumen, de la probeta de plástico.• Regrese el material a la muestra y proceda a separarla por cuarteo, haciendo los ajustes

necesarios para obtener el peso o volumen predeterminado. De este cuarteo se debe

obtener, en los siguientes cuarteos, la cantidad suficiente de muestra para llenar la

medida, y por lo tanto proporcione un especímen de ensayo

• Secar el especímen de ensayo a peso constante de 105±5ºC y dejarlo enfriar a

temperatura ambiente antes del ensayo1.

1Los resultados de equivalente de arena en especimenes de prueba que no están bien secos, generalmente tendrán resultados bajos en especimenes idénticos que fueron secados.




3. Manteniendo la condición de flujo libre, humedecer lo suficiente el material para evitar

segregación o pérdida de finos durante el cuarteo.

4. Separar por cuarteo entre 1000 y 1500 gr de material. Colóquelo en un recipiente y mezcle en

forma circular hacia el centro, por un minuto, hasta obtener una mezcla uniforme.

5. Verificar las condiciones de humedad del material apretando con la mano una porción de

material, si se forma una masilla que permite abrir la mano sin romperse, la mezcla tiene el

rango correcto de humedad.

• Si la muestra está muy seca se desmoronará, debiendo adicionar agua; volver a mezclar y

probar si se formó la masilla plástica.• Si la muestra está muy húmeda deberá secarse al aire, mezclándola frecuentemente para

asegurar uniformidad y ensayándola nuevamente.

6. Si la humedad inicial se encuentra dentro de los límites arriba descritos, la muestra se puede

ensayar inmediatamente. Si la humedad es diferente a los límites indicados, la muestra deberá

ponerse en una vasija, cubriéndola con una toalla húmeda que no toque el material, por

espacio de 15 min. como mínimo.

7. Después de transcurrido el tiempo mínimo, remezclar por 1 min. sin agua, formando un cono

con el material, utilizando una paleta.

8. Tome el recipiente metálico en una mano y presiónese contra la base del cono mientras se

sostiene a éste con la mano libre.

9. A medida que el recipiente atraviesa el cono manténgase suficiente presión en la mano para

que el material lo llene por completo. Presiónese firmemente con la palma de la mano

compactando el material hasta que éste se consolide, el exceso debe ser retirado y

desechado, enrasando con la paleta a nivel del borde del recipiente.

4. Preparación de Aparatos

1. Ajustar el sifón a un botellón de 1.0 gal (3.8 lt) conteniendo la solución de trabajo de cloruro de calcio. Colocarlo en un anaquel ubicado a 91±3 cm sobre la mesa de trabajo.

2. Soplar el sifón dentro del botellón con solución, por el tubo de purga y con la abrazadera

abierta.

5. Procedimiento

1. Por el sifón verter 102±3 mm. de solución de trabajo de cloruro de calcio, en la probeta.

2. Con ayuda del embudo verter en la probeta, 85±5 cm3 del suelo preparado.

3. Golpear la parte baja del cilindro varias veces con la palma de la mano para desalojar las

posibles burbujas de aire y para humedecer completamente la muestra. Dejar reposar durante

10±1 min.




4. Transcurridos los 10 min., tapar la probeta con un tapón; suelte el material del fondo

invirtiendo parcialmente el cilindro y agitándolo a la vez. El material puede ser agitado con

cualquiera de los siguientes métodos:

4.1 Método mecánicoColóquese la probeta tapada en el agitador mecánico, y permitir que lo sacuda por 45±1 s.

4.2 Método del agitador manual• Ajustar la probeta tapada con las tres pinzas de resorte, sobre el soporte del agitador

manual y ponga el contador en tiempo cero.• Párese frente al agitador y fuerce el puntero sobre la marca límite pintada en el

tablero, aplicando la fuerza horizontal sobre la biela resortada del lado derecho. Luego

retirar la mano de la biela y deje que la acción del resorte mueva el soporte y la

probeta en la dirección opuesta sin ayuda e impedimento alguno.

• Aplique suficiente fuerza a la biela resortada, con la mano derecha, durante el

recorrido con empuje para llevar el índice hasta la marca límite del émbolo, empujando

la biela con la punta de los dedos para mantener un movimiento oscilatorio suave. El

centro del límite de carrera está colocado para prever la longitud adecuada del

movimiento y su ancho se ajusta al máximo de variación permitida. La cantidad

correcta de agitación se logra solamente cuando el extremo del índice invierte su

dirección dentro de los límites marcados. Una correcta agitación puede mantenerse

usando solamente el antebrazo y la muñeca para mantener el agitador.

• Continúe la agitación por 100 ciclos.

4.3 Método manual• Sujetar la probeta en posición horizontal y sacudirla vigorosamente de izquierda a

derecha.

• Agitar el cilindro 90 ciclos en 30 segundos, usando un recorrido de 23±3 cm. Un ciclo

se define como el movimiento completo a la derecha seguido por otro a la izquierda. El

operador deberá mover solamente los antebrazos manteniendo el cuerpo y hombros

relajados.

• Concluida con la operación de agitación, colocar la probeta verticalmente sobre la

mesa de trabajo y quitar el tapón.

5. Proceso de irrigación.• El cilindro no deberá moverse de su posición vertical y con la base en contacto con la

superficie de trabajo.• Introduzca el tubo irrigador en la parte superior de la probeta, suelte la abrazadera de la

manguera y limpie el material de las paredes de la probeta mientras el irrigador baja.

El irrigador debe llegar hasta el fondo, aplicando suavemente una presión y giro mientras que la

solución de trabajo fluye por la boca del irrigador, esto impulsa el material fino desde el fondo

hacia arriba poniéndolo sobre las partículas gruesas de arena.




• Cuando el nivel del líquido alcance la señal de los 38 cm, levante el tubo irrigador despacio sin que deje de fluir la solución, de tal manera que el nivel se mantenga cerca de

38.0 cm mientras se saca el tubo. Regule el flujo justo antes que el tubo esté

completamente fuera y ajuste el nivel final a los 38.0 cm.

6. Lectura de arcilla.• Dejar reposar durante 20 min. ± 15 s. Comience a medir el tiempo luego de retirar el tubo

irrigador.• Al término de los 20 min., leer el nivel superior de la suspensión de arcilla. Este valor se

denomina lectura de arcilla. Si la línea de marca no es clara transcurridos los 20 min. del

período de sedimentación, permita que la muestra repose sin ser perturbada hasta que

una lectura de arcilla pueda ser claramente obtenida; inmediatamente, lea y anote el nivel

máximo de la suspensión arcillosa y el tiempo total de sedimentación. Si el período total

de sedimentación excede los 30 min., efectúe nuevamente el ensayo, usando tres

especimenes individuales de la misma muestra. Registre la lectura de la columna de

arcilla para la muestra que requiere el menor tiempo de sedimentación como lectura de

arcilla.

7. Lectura de arena.• Después de la lectura de arcilla, introduzca en la probeta el ensamblaje del pie (conjunto

del disco, varilla y sobrepeso) y baje lentamente hasta que llegue sobre la arena. No

permitir que el indicador golpee la boca de la probeta mientras se baja el conjunto.• Cuando el conjunto toque la arena con uno de los tornillos de ensamblaje hacia la línea de

graduación de la probeta, lea y anote. Restar 25.4 cm. del nivel indicado en el borde

superior del indicador y registrar este valor como la lectura de arena.

8. Después de tomar la lectura de arena, tenga cuidado de no presionar con el pie porque podría

dar lecturas erróneas.

9. Si las lecturas de arcilla y arena están entre 2.5 mm de graduación (0.1 pulgadas), registrar el

nivel de graduación inmediatamente superior como lectura.

Cálculo e Informe

1. Calcule el equivalente de arena con aproximación a 0.1% como sigue:

SE = Lectura arena × 100

Lectura arcilla

Donde:

SE Equivalente de arena expresado en porcentaje




2. Si el equivalente de arena calculado no es un número entero, considere el entero inmediato

superior. Por ejemplo, si el nivel de arcilla fue 8.0 y el nivel de arena fue 3.3, el equivalente de

arena calculado será:

SE = 3.3 ×1008.0

SE = 41.2

El valor de equivalente de arena calculado no es un número entero y será registrado como el

número entero inmediato superior, que para el ejemplo es 42.

3. Si se desea el promedio de series de valores de equivalente de arena, promediar los valores

redondeados determinados como se describe anteriormente. Si el promedio de estos valores

no es un número entero, redondear al número entero inmediatamente superior como se

muestra en el siguiente ejemplo:

Calcular el valor de equivalente de arena: 41.2; 43.8 y 40.9

Después de redondear se tiene: 42; 44 y 41

Determinar el promedio de estos valores de la siguiente manera:

(42 + 44 + 41)SE =

3= 42.3

El valor promedio no es un número entero, este se redondea al entero superior próximo, y el

valor de equivalente de arena es 43.

Observaciones

1. La temperatura de la solución de trabajo se debe mantener a 22±3ºC durante el ensayo, si las condiciones de campo impiden tener este rango, las muestras deben ser ensayadas en el

laboratorio donde el control de la temperatura es posible. También es posible elaborar curvas

de corrección por temperatura para cada material a ser ensayado.

2. Realizar el ensayo en un lugar libre de vibraciones. El exceso de estas puede causar que la

relación entre el material suspendido y el sedimentado sea mayor.

3. No exponer las probetas de plástico a la luz del sol a no ser que sea necesario.

4. Será necesario limpiar el crecimiento de hongos dentro del tubo de jebe y del tubo irrigador,

con un solvente limpio de hipocloruro de sodio (blanqueador doméstico de cloro) y agua en la

misma cantidad.

5. En ocasiones los agujeros de la punta del tubo irrigador se obstruyen con partículas de arena,

estas deben liberarse con ayuda de una aguja u otro objeto similar que sea posible introducir

sin incrementar el tamaño de la abertura.

6. El recipiente de mezcla y almacenamiento para soluciones deberá estar limpio. No debe

incorporarse una solución nueva a una solución antigua.




7. Si las lecturas de arcilla y arena se encuentran entre líneas de graduación, se anotará la

lectura correspondiente a la graduación inmediata superior.

8. Si el valor de equivalente de arena en una muestra está por debajo de las especificaciones

para dicho material, hacer dos ensayos adicionales en la misma muestra y tomar el promedio

de los tres como el equivalente de arena.

9. Para obtener el promedio de una serie de valores de equivalente de arena, promédiese el

número de valores enteros determinados.


Sand Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate ASTM D 2419-91

Equivalente de Arena, Suelos y Agregados Finos. Norma MTC E114-1999




Foto Nº1: Equipo de Equivalente de Arena.

Foto Nº2: Cuartear el material.




Foto Nº3: Tamizar la muestra representativa por la malla Nº4 (4.75 mm).




Foto Nº4: Por el sistema de sifón verter 102±3 mm de solución de trabajo en la probeta




Foto Nº5: Verter en la probeta, 85±5 cm3 del suelo preparado en el recipiente.




Foto Nº6: Luego que la muestra repose 10±1 min. tapar la probeta y agitar




Foto Nº7: Dejar reposar por 20 min±15 s y definir la lectura de arcilla.




Foto Nº8: Introduzca en la probeta el ensamblaje del pie y baje lentamente hasta

que llegue sobre la arena.




Foto Nº9: Cuando el conjunto toque la arena, lea y anote.

ENSAYO DE DURABILIDADASTM C-88


Fundamento

Es el porcentaje de pérdida de material en una mezcla de agregados durante el ensayo de

durabilidad de los áridos sometidos al ataque con sulfato de sodio o sulfato de magnesio. Este

ensayo estima la resistencia del agregado al deterioro por acción de los agentes climáticos

durante la vida útil de la obra. Puede aplicarse tanto en agregado grueso como fino.

El ensayo se realiza exponiendo una muestra de agregado a ciclos alternativos de baño de

inmersión en una solución de sulfato de sodio o magnesio y secado en horno. Una inmersión y un

secado se consideran un ciclo de durabilidad. Durante la fase de secado, las sales precipitan en

los vacíos del agregado. En la reinmersión las sales se rehidratan y ejercen fuerzas de expansión

internas que simulan las fuerzas de expansión del agua congelada. El resultado del ensayo es el

porcentaje total de pérdida de peso sobre varios tamices para un número requerido de ciclos. Los

valores máximo de pérdida son aproximadamente de 10 a 20% para cinco ciclos de inmersión-

secado.

Objetivo

El método describe el procedimiento que debe seguirse para determinar la resistencia a la

desintegración de los agregados por la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio.


1. Tamices

Para ensayar agregado grueso 3 /8”, ½”, ¾”, 1”, 1 ½”, 2” y 2½”

Para ensayar agregado fino Nº 50, Nº 30, Nº 16, Nº 8 y Nº 4

2. Recipientes. Cestas de mallas metálicas que permiten sumergir las muestras en la

solución utilizada, facilitando el flujo de la solución e impidiendo la salida de las partículas del




agregado. El volumen de la solución en la cual se sumergen las muestras será, por lo

menos, cinco veces el volumen de la muestra sumergida.

3. Balanzas. Capacidad de 500 gr. y sensibilidad de 0.1 gr. para el caso del agregado fino y

otro de capacidad no menor a 5000 gr. y sensibilidad de 1 gr. para el caso del agregado

grueso

4. Horno. Capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5ºC

Preparación de las Soluciones

1. Solución de Sulfato de Sodio

Si se va emplear sulfato de sodio de forma anhidra (Na2SO4 ) , disolver 215 gr.; en caso de utilizar sulfato de sodio hidratado (Na2SO4.10H2O) , disolver 700 gr. en un litro de agua a la temperaturade 25 a 30ºC. Dejar reposar la preparación por 48 horas a 21 ± 1ºC, antes de su empleo. Al concluir el período de reposo deberá tener un peso específico entre 1.151 y 1.174 gr/cm3. La

solución que presente impurezas debe filtrarse y debe volverse a comprobar su peso específico.

Nota 1.

Para conseguir la saturación a 22°C de 1 dm3 de agua, son suficientes 215 gr. de la sal anhidra ó

700 gr. de la hidratada. No obstante, como estas sales no son completamente estables y puesto

que es preferible que haya un exceso de cristales en la solución, se recomienda como mínimo, el

empleo de 350 g de la sal anhidra y 750 g de la sal hidratada.

2. Solución de Sulfato de Magnesio

Si se va emplear sulfato de magnesio de forma anhidra (MgSO4 ) , disolver 350 gr.; en caso de utilizar sulfato de magnesio hidratado (MgSO4.7H2O) , disolver 1230 gr. en un litro de agua a latemperatura de 25 a 30ºC. Dejar reposar la preparación por 48 horas a 21±1ºC, antes de su empleo. Al concluir el período de reposo deberá tener un peso específico entre 1.295 y 1.302

gr/cm3. La solución que presente impurezas debe filtrarse y debe volverse a comprobar su peso

específico.

Nota 2

Para conseguir la saturación a 22 °C de 1 dm3 de agua, son suficientes 350 gr. de la sal anhidra ó

1230 gr. de la hidratada. No obstante, como estas sales no son completamente estables y puesto

que es preferible que haya un exceso de cristales en la solución, se recomienda como mínimo, el

empleo de 400 gr. de la sal anhidra y 1400 gr. de la sal hidratada.




Preparación de las Muestras

Agregado fino

La muestra deberá pasar el tamiz 3/8” y ser retenido en la malla Nº50. Cada fracción de la muestra

comprendida entre los tamices que se indican a continuación debe ser por lo menos de 100

gramos. Se consideran solamente las fracciones que están contenidas en 5% ó más de los

tamices indicados:

Tabla Nº1 Agregado fino

Pasa malla Retiene malla

3/8" Nº4

Nº4 Nº8

Nº8 Nº16

Nº16 Nº30

Nº30 Nº50

Lavar la muestra sobre la malla Nº50, secarlas en el horno a una temperatura de 110 ± 5ºC,

separarlos en los diferentes tamices especificados anteriormente. Tomar 120 gr. de cada una de

las fracciones, para poder obtener 100 gr. después del tamizado, colocarlas por separado en los

recipientes para ensayo.

Agregado grueso

Se ensayará el material retenido en el tamiz Nº4, cada fracción de la muestra comprendida entre

los tamices debe tener el peso indicado en la Tabla Nº2; y cada fracción de la muestra debe ser

por lo menos 5% del peso total de la misma. En el caso que alguna de las fracciones contenga

menos del 5%, no se ensayará ésta fracción, pero para el cálculo de los resultados del ensayo se

considerará que tienen la misma pérdida a la acción de los sulfatos, de sodio o magnesio, que la

media de las fracciones, inferior y superior más próximas, o bien si una de estas fracciones falta,

se considerará que tiene la misma pérdida que la fracción inferior o superior que esté presente.




Tabla Nº2 Agregado grueso

Ensayo de Durabilidad ASTM C-88

Nº Tamaño % Peso retenido (gr.)

1 2 1/2" a 1 1/2"

60

5000±300

2 1/2" a 2" 3000±300

2" a 1 1/2" 40 2000±200

2 1 1/2" a 3/4"

67

1500±50

1 1/2" a 1" 1000±50

1" a 3/4" 33 500±30

3 3/4" a 3/8"

67

1000±10

3/4" a 1/2" 670±10

1/2" a 3/8" 33 330±5

4 3/8" a Nº4 300±5

Tamices mayores obtenidos en incrementos de 1” 7000±1000

Lavar la muestra y secarla a una temperatura de 110º ± 5ºC. Tamizarlo usando una de las

gradaciones indicadas. Tomar los pesos indicados en la Tabla Nº2 y colocarlos en recipientes

separados. En el caso de las fracciones con tamaño superior a ¾” se cuenta también el número de

partículas. Cuando son rocas deberán ser rotas en fragmentos uniformes, se pesaran 100 gr. de

cada una. La muestra de ensayo pesará 5000 gr. ± 2%. La muestra será bien lavada y secada

antes del ensayo.

Procedimiento de Ensayo

1. Sumergir las muestras preparadas en la solución de sulfato de sodio o magnesio por un

período de 16 a 18 horas, de manera que el nivel de la solución quede por lo menos 13 mm

por encima de la muestra. Tapar el recipiente para evitar la evaporación y contaminación con

sustancias extrañas. Mantener la temperatura en 21±1ºC durante el período de inmersión.2. Retirar la muestra de la solución dejándola escurrir durante 15±5 min., secar en el horno a

110º±5ºC hasta obtener peso constante a la temperatura indicada. Para verificar el peso sesacará la muestra a intervalos no menores de 4 horas ni mayores de 18 horas. Se considerará

que se alcanzó un peso constante cuando dos pesadas sucesivas de una muestra, no difieren

más de 0.1 gr. en el caso del agregado fino, o no difieren más de 1.0 gr. en el caso del

agregado grueso.

3. Obtenido el peso constante dejar enfriar a temperatura ambiente y volver a sumergir en la

solución para continuar con los ciclos que se especifiquen.




Evaluación Cuantitativa

1. Al final de los ciclos se lava la muestra hasta eliminar los sulfatos de sodio o de magnesio, los

últimos lavados deben efectuarse con agua destilada y mediante la reacción de cloruro bárico

(BaCl2 ) .2. Secar a peso constante a una temperatura de 110±5ºC y se pesa.

3. Tamizar el agregado fino sobre los tamices en que fue retenido antes del ensayo, y el

agregado grueso sobre los tamices indicados a continuación, según el tamaño de las

partículas.

Tamaño del agregado Tamiz empleado para determinar el

2 1/2" a 1 1/2" 1 ¼”

1 1/2" a 3/4" 5/8”

¾" a 3/8" 5/16”

3/8" a Nº4 Nº5

Evaluación Cualitativa

1. En las partículas de diámetro mayor a ¾” se efectúa un exámen cualitativo después de cada

inmersión y cuantitativa al término del ensayo.

2. La evaluación cualitativa consistirá en inspeccionar partícula por partícula con el fin de eliminar

las partículas afectadas (fracturadas, fisuradas, astilladas, formación de lajas, etc.).

Resultados

Para obtener los porcentajes de pérdida, se efectuarán las siguientes anotaciones:

Agregado Fino

1. Porcentaje retenido en cada una de las mallas indicadas en la Tabla Nº1

2. Peso de cada fracción antes del ensayo

3. Porcentaje de pérdidas de cada tamaño después del ensayo

4. Porcentaje de pérdidas corregidas que se obtienen multiplicando “1” por “3” y dividiendo entre

100

5. El total de pérdidas corresponde a la suma de las partículas parciales corregidas.




Agregado Grueso

1. Porcentaje retenido en cada una de las mallas indicadas en la Tabla Nº2

2. Peso de cada fracción antes del ensayo

3. Porcentaje de pérdidas de cada tamaño después del ensayo

4. Porcentaje de pérdidas corregidas que se obtienen multiplicando “1” por “3” y dividiendo entre

100

5. El total de pérdidas corresponde a la suma de los porcentajes de pérdidas de las dos

fracciones de cada tamaño.

Observaciones

1. Los resultados obtenidos varían según la sal que se emplee; se sugiere tener cuidado al fijar

los limites en las especificaciones en que se incluya este ensayo. Dado que su precisión es

limitada.

2. Para rechazar un agregado que no cumpla con las especificaciones pertinentes, debe

confirmarse los resultados con otros ensayos más, ligados a las características del material.

Ejemplos

En la hoja de cálculo se muestran algunos ejemplos del presente ensayo.


Soundness of Aggregates by use of Sodium Sulfate or Magnesium Sulfate ASTM C 88-76

Durabilidad al Sulfato de Sodio y Sulfato de Magnesio. MTC E209-1999

Nº Tamaño % Peso retenido (gr)

TARANº

PESO INICIAL

EMPLEADO1

PESO FINA

L2

PERDIDAS PESO

ESCALONADO ORIGINAL5

PERDIDAS CORREGIDA

S6

(gr) 3 (%) 4

1 2 1/2" a 1 1/2"2 1/2" a 2"2" a 1 1/2"

6040

5000+3003000+3002000+200

1184,0

960,0 224,0 18,9 29,5 5,58

TR-9 1184,0

960,0 224,0 18,9 29,52 1 1/2" a 3/4"

1 1/2" a 1"1" a 3/4"

6733

1500+501000+50500+30

1530,0

1462,0 68,0 4,4 38,1 1,69TR-10 1013, 971,0 42,0 4,1 25,2TR-12 517,0 491,0 26,0 5,0 12,9

3 3/4" a 3/8"3/4" a 1/2"1/2" a 3/8"

6733

1000+10670+10330+5

1000, 957,0 43,0 4,3 24,9 1,07N-8 668,0 632,0 36,0 5,4 16,6N-10 332,0 325,0 7,0 2,1 8,3

4 3/8" a Nº4 300+5 N-12 301,0 297,0 4,0 1,3 7,5 0,108,44

Tamaño Peso retenido (gr)

TARANº

PESO INICIAL

EMPLEADO1

PESO FINA

L2

PERDIDAS PESO

ESCALONADO ORIGINAL5

PERDIDAS CORREGIDA

S6

(gr) 3 (%) 4

3/8" a Nº4 100 N-21 100,0 91,0 9,0 9,0 25 2,25Nº4 a Nº8 100 N-25 100,0 99,0 1,0 1,0 18 0,18

Nº8 a Nº16

100 N-148 100,0 98,5 1,5 1,5 17 0,26Nº16 a 100 N-4 100,0 95,0 5,0 5,0 21 1,05Nº30 a Nº50

100 N-5 100,0 93,5 6,5 6,5 19 1,244,97


ENSAYO DE DURABILIDAD CON SULFATO DE SODIO ASTM C-88

SOLICITADO : POZOPROYECTO : MUESTRA

AGREGADO GRUESO

AGREGADO FINOPERDIDAS TOTALES

3 =(1-2) 5 =% retenido del análisis granulométrico inicial4 =(3/1)*100 6 =(4*5)/100

PERDIDAS TOTALES



Foto Nº1: Sumergir las muestras preparadas en la solución de sulfato de sodio o

magnesio por un período de 16 a 18 horas, de manera que el nivel de la solución

quede por lo menos 13 mm por encima de la muestra.



Foto Nº2: Retirar la muestra de la solución déjela escurrir, secar en el horno, dejar

enfriar a temperatura ambiente y volver a sumergir en la solución para continuar con

los ciclos que se especifiquen. Al final de los ciclos lavar la muestra, secar, y tamizar.


PARTE IIENSAYOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS

CALIDAD DE AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE


MINERALOGÍA

Los agregados usados en construcción de carreteras se obtienen de rocas naturales locales. Las

rocas naturales se clasifican geológicamente en tres grupos dependiendo de su origen: ígneas,

sedimentarias y metamórficas. Otro tipo de agregados, algunas veces usados en mezclas

asfálticas en caliente, son los agregados livianos, producto de arcillas calentadas a temperaturas

muy altas y escorias de altos hornos. Estos dos agregados proporcionan buena resistencia al

patinaje cuando se utilizan en mezclas asfálticas en caliente.

En la siguiente tabla se resumen propiedades deseables de rocas para agregados utilizados en

Mezclas Asfálticas en Caliente.

Tipo de Roca Dureza/Tenacidad Resistencia al desprendimiento*

Textura superficial

Forma fracturada

Ígnea:Regular Regular Regular RegularGranito

Sienita Bueno Regular Regular RegularDiorita Bueno Regular Regular BuenoBasalto Bueno Bueno Bueno BuenoDiabasa Bueno Bueno Bueno BuenoGabro Bueno Bueno Bueno BuenoSedimentaria:

Pobre Bueno Bueno RegularCaliza, dolomiaArenisca Regular Bueno Bueno BuenoChert Bueno Regular Pobre BuenoLutita Pobre Pobre Regular RegularMetamórfica:

Regular Regular Bueno BuenoGneisEsquisto Regular Regular Bueno RegularPizarra Bueno Regular Regular RegularCuarcita Bueno Regular Bueno BuenoMármol Pobre Bueno Regular RegularSerpentina** Bueno Regular Regular Regular*Agregados hidrofílicos tienden a separar más fácilmente las películas de asfalto.**Es un mineral que se forma por alteración de las rocas ultrabásicasHot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology1996




La mayoría de los agregados están compuestos por varios minerales. El ensayo de residuo de

ácido insoluble (ASTM D-3042) se usa como medida de la cantidad de materiales duros presentes

en los carbonatos de los agregados. Algunas departamentos de carreteras especifican un mínimo

de 10% de ácidos insolubles que aseguran propiedades aceptables de fricción. Otras agencias

usan ensayos de pulido (ASTM D-3319 ó E660 y E303) o exámenes petrográficos (ASTM C-295).

Los agregados con sustancias deletéreas no son deseables en Mezclas Asfálticas en Caliente y

no deberían usarse a menos que la cantidad de la matriz se reduzca por lavado u otro medio. Las

especificaciones para agregados normalmente enumeran una lista de materiales deletéreos

(terrones de arcilla, lutita, partículas blandas). Otras agencias especifican un mínimo de

Equivalente de Arena (ASTM D-2419) o Índice Máximo de Plasticidad (ASTM D-4318). AASHTO

M-283 sugiere que la capa en agregados después de humedecidos no deben exceder el 0.5% al

ser ensayados AASHTO T11 (ASTM C-117).

Uno de los más importantes efectos de la mineralogía de los agregados, en el comportamiento de

Mezclas Asfálticas en Caliente, es su influencia en la adhesión y perjuicio por humedad.

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS

Los agregados para Mezclas Asfálticas en Caliente son usualmente clasificados por tamaños en

agregados gruesos, agregados finos, o filler mineral. ASTM define a los agregados gruesos como

las partículas retenidas en la malla Nº4 (4.75 mm); y filler mineral como el material que pasa la

malla Nº200 (75µm) en un porcentaje mínimo de 70%.

Las especificaciones de agregados gruesos, finos, y filler mineral se dan en ASTM D-692, D-1073

y D-242, respectivamente. Los agregados adecuados para su uso en Mezclas Asfálticas en

Caliente se determina evaluándolos para las siguientes características mecánicas:

1. Tamaño y gradación

2. Limpieza / materiales deletéreos

3. Tenacidad / dureza

4. Durabilidad / resistencia

5. Textura superficial

6. Forma de partículas

7. Absorción

8. Afinidad por el asfalto




Limpieza

El ensayo de Equivalente de Arena, desarrollado por la California División of Highways descrito en

ASTM D-2419 es un método para determinar la proporción relativa de polvo o arcilla en la porción

de agregado que pasa la malla Nº4.

Tenacidad y Resistencia a la Abrasión

Los agregados sufren desgaste abrasivo durante su construcción, colocación y compactación de

mezclas asfálticas para pavimentos. Los agregados también están sujetos a abrasión por efecto

de la carga de tránsito. Los agregados de la superficie requieren mayor tenacidad que los

agregados de capas menores que reciben cargas disipadas.

El ensayo de abrasión de Los Ángeles mide el desgaste o resistencia a la abrasión del agregado

mineral. El equipo y procedimiento se detallan en AASHTO T-96 y ASTM C-131.

El ensayo de prueba da rangos de 10% para rocas ígneas muy duras a 60% para calizas y

areniscas. El máximo desgaste para agregados gruesos usados en carreteras de primera

categoría con Mezclas Asfálticas en Caliente se limita el porcentaje de desgaste a 40% y otras

agencias en 60%1. ASTM D-1073 no especifica el porcentaje máximo de pérdida por abrasión.

Durabilidad y Resistencia

Los agregados deben ser resistentes a la falla o desintegración por efectos del humedecimiento-

secado y hielo-deshielo. El ensayo ASTM C-88 es una medida empírica que pretende indicar la

durabilidad debido a variaciones del clima, no se encontraron registros históricos por ser una

nueva fuente para evaluar agregados.

1 Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology 1996

ASFALTOSIng. Silene Minaya González


ANTECEDENTES HISTORICOS

El cemento asfáltico y el alquitrán son considerados materiales bituminosos. Frecuente, estos dos

términos son usados intercambiando hábilmente sus conceptos resultado de su similitud en

apariencia y algunas aplicaciones. Sin embargo, el cemento asfáltico y el alquitrán son dos

materiales diferentes; con diferentes orígenes y características químicas y físicas. El cemento

asfáltico es de color marrón oscuro a negro material cementado que se origina de manera natural

o como producto de la destilación del petróleo. El alquitrán, es primeramente fabricado por la

destilación seca del carbón bituminoso y tiene un olor muy diferente. El cemento asfáltico es usado

principalmente en los Estados Unidos en aplicaciones de pavimentos. El alquitrán es difícilmente

usado en pavimentación porque (a) algunas de sus características físicas no deseables tal como

el ser muy susceptible a altas temperaturas, y (b) significando un peligro para la salud causando

daño a los ojos e irritando la piel cuando se expone a sus gases.

Los tipos comerciales de asfalto son clasificados en dos categorías:

Asfalto Natural

Estos estuvieron almacenados bajo estratos geológicos surgiendo materiales asfálticos blandos y

duros, friable, material negro en vetas de formaciones rocosas, o impregnadas en calizas,

formaciones de areniscas y similares. El material asfáltico relativo blando, casi siempre es

semejante al petróleo pesado, y es típico del Lago Trinidad depositado en la isla Trinidad, el Lago

Bermúdez, Venezuela y en el amplio “ alquitrán de arena ” desde el extremo oeste del Canadá.

Asfalto de Petróleo

Estos son coloides dispersos en hidrocarburos en el crudo de petróleo y se obtienen por su

refinación. Con el descubrimiento del proceso de refinación en 1900 y la popularidad de los

automóviles, grandes cantidades de petróleo fueron procesados para obtener asfalto.

Gradualmente el proceso de refinamiento de asfaltos son de mejor calidad.




5858

3%volumen

6

7

26

26

58

21

14

10

28

27

REFINAMIENTO DEL ASFALTO

Casi todo el cemento asfáltico empleado en trabajos de pavimento se obtienen por procesamiento

del crudo del petróleo. Una substancial cantidad de suministro de crudo de petróleo usado en los

Estados Unidos es importado de ciudades como México, Venezuela y Canadá.

Variación del crudo del petróleo

El crudo de petróleo varia en composición de fuente a fuente, con diferente rendimiento de

cemento asfáltico residual y otras fracciones destilables. La siguiente figura muestra algunos

porcentajes en volumen de las fracciones de tres crudos.

BOSCAN ARABIA NIGERIAVENEZUELA PESADO LIGERO

API (grado) 10.1 28.2 38.1SP. Gravedad 0.999 0.886 0.834% Azufre 6.4 2.8 0.2

Gasolina

Kerosene 33

Gas petróleo ligero

Gas petróleo pesado 20

16

Bitumen

30

1

El crudo de petróleo puede ser arbitrariamente clasificado de acuerdo a su gravedad API

(American Petroleum Institute), que puede ser usado para estimar la producción de asfalto. La

gravedad API es una expresión arbitraria de la densidad o peso por unidad de volumen del

material a 60ºF y es obtenido como muestra:

Gravedad API (grado) =

141.5Gravedad específica

− 131.5




La gravedad API para el agua es 10. El asfalto tiene un API de aproximadamente 5 a 10, mientras

que la gravedad API de la gasolina está cerca de 55.

La baja gravedad API del crudo (API menor de 25) representa una producción relativamente baja

de productos de evaporación y alto porcentaje de cemento asfáltico. De otra manera, una alta

gravedad API del crudo (API más de 25) representa un rendimiento relativamente alto de

productos de evaporación y bajo porcentaje de cemento asfáltico.

La baja gravedad se conoce en la industria como crudo pesado, que contienen alto contenido de

azufre. El alto grado de gravedad API se refiere a crudos ligeros, que son los que contienen bajo

porcentaje de azufre. Por tanto, un refinador elige el tipo de crudo dependiendo del tipo y cantidad

de producto producido. Los crudos se identifican por nombre o fuente con su gravedad API, en la

tabla de muestra algunos tipos de crudo con sus fuentes.

Tipo APIFuente

A 34 Arabian Light, Arabia Saudita32 Kuwait

B 28 Hawkins, USA26 Tijuana, Venezuela

C 19 Galán, Colombia18 Cyrus, Irán

D 16 Lloydminster, Canadá15 Obeja, Venezuela

E 12 Panuco, México10 Boscan, Venezuela

Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology 1996

Destilación

Los procesos de refinación para la obtención de asfaltos dependen de las características del crudo

y el rendimiento del asfalto que representa. Si este rendimiento es alto y el crudo presenta

características asfálticas, basta una etapa de destilación al vacío. Para los crudos que presentan

rendimientos medios de asfalto son necesarias dos etapas de destilación: una a presión

atmosférica y otra a vacío.

Para crudos muy livianos de bajo rendimiento de asfaltos es necesario además de las etapas

mencionadas otra final adicional de extracción.




Estos procesos de obtención por destilación y extracción, consisten básicamente en la separación

física de los hidrocarburos componentes constituidos como mezcla en el crudo, por diferencia en

sus puntos de ebullición y de condensación1.

TIPOS DE ASFALTOS Y USOS

Los asfaltos comúnmente usados para la construcción de pavimentos flexibles se dividen en tres

tipos:

1. Cemento de asfaltos;

2. Emulsiones asfálticas; y

3. Asfaltos Diluidos o Cut Back.

CEMENTOS ASFÁLTICOS

Como ya se mencionó el cemento asfáltico se obtiene, por destilación del crudo del petróleo

mediante diferentes técnicas de refinación. El producto obtenido en los fondos de la torre de vacío

luego de procesos de destilación por unidades primarias y de vacío, es el cemento asfáltico de

petróleo, de consistencia semisólida a temperatura ambiente.

A temperatura ambiente el cemento asfáltico es negro, pegajoso, semi-sólido y altamente viscoso.

Este es resistente y durable con excelente adhesividad y características a prueba de agua,

altamente resistente a la acción de ácidos, álcalis y sales. El cemento asfáltico se usa en grandes

cantidades, para la producción de Mezclas Asfálticas en Caliente (HMA), primordialmente usado

en la construcción de pavimentos flexibles en todo el mundo. El cemento asfáltico puede ser

mezclado con agregados para la producción del HMA, su propiedad de adhesividad facilita la

unión con el agregado que después de poner a temperatura ambiente, el HMA es un muy fuerte

material de pavimento que puede soportar el trafico pesado.

Tres métodos basados en su penetración, viscosidad o comportamiento se usan para clasificar el

cemento asfáltico en diferentes grados. El grado de penetración del cemento asfáltico se

especifica en ASTM D-946, con cinco penetraciones estándares, 40-50, 60-70, 85-100, 120-150,

200-300; el Perú produce cemento asfáltico de petróleo2 PEN 40/50, 60/70, 85/100, 120/150. El

ensayo de penetración mide la penetración de una aguja estándar dentro de un cemento para

pavimentación bajo cierta temperatura, tiempo y carga. Obviamente un alto valor de penetración

representa un cemento asfáltico blando. Por ejemplo, 40-50 es un grado alto, y 200-300 es un

grado blando.

1 Los asfaltos, tecnología y aplicaciones. Ricardo Bisso Fernández2 Especificaciones Técnicas Asfaltos Petroperú S.A.. IV Congreso Nacional del Asfalto.




El segundo método para clasificación el cemento asfáltico es por el grado de viscosidad,

especificado en ASTM D-3381. Este se basa en la viscosidad del cemento asfáltico original o por

la viscosidad del cemento asfáltico después de curado en el horno de película delgada (RTFO),.

Ambas viscosidades se miden en 140 °F (60 °C) y reportado en poises. El grado de viscosidad

basado sobre el cemento asfáltico original incluye AC-2.5, AC-5, AC-10, AC-20, AC-30y AC-40. El

grado de viscosidad del Residuo Asfáltico (AR) por el ensayo RTFO incluye AR-1000, AR-2000,

AR-4000, AR-8000, y AR-16000. El valor numérico indica viscosidades a 140 °F (60 °C) en poises.

El tercer método de clasificación asfáltica involucra el comportamiento que se fundamenta en el

Programa Estratégico de Investigación de Carreteras (SHRP).

La mayoría de las Mezclas Asfálticas en Caliente, entre los años 1940 a 1990, fueron diseñados

usando los métodos Marshall o Hveem. De acuerdo con la bibliografía consultada,

aproximadamente el 75% de los departamentos de carreteras en Estados Unidos emplean el

método Marshall, mientras que el 25% el método Hveem. Algunos estados de los Estados Unidos

usan ambos métodos para materiales similares consiguiendo un mejor entendimiento de las

características de mezcla.

En 1995, algunos estados comienzan a usar el método de diseño Superpave3 en un número

pequeño de proyectos, se espera que en los próximos años los proyectos de Mezclas Asfálticas

en Caliente sean diseñados con este método. Es importante reconocer que los tres métodos de

diseño ayudan en la tecnología del asfalto a elegir un apropiado contenido de asfalto.

Las especificaciones para Cemento Asfáltico son aquellas que cumplen con propiedades

normadas por la ASTM Requirements for Penetration Graded Asphalt Cements, tabla Nº1.1. Las

Especificaciones de Calidad Peruana, tabla Nº1.2, presenta ciertas diferencias entre las normadas

por la ASTM.

EMULSIONES ASFÁLTICAS

La emulsión asfáltica (también llamada emulsión) es una mezcla de cemento asfáltico, agua y

agente emulsificante.





CEMENTO ASFÁLTICO EN FORMAS DE ESFERAS PERFECTAS

AGUA CON AGENTE EMULSIFICANTE

Las emulsiones se preparan para reducir la viscosidad del asfalto pudiendo aplicarse en zonas con

bajas temperaturas. Los dos tipos comúnmente usados de emulsiones asfálticas se especifican en

ASTM D977 y ASTM D2397:

1. Aniónicas

2. Catiónicas

Los agregados minerales pueden estar cargados positiva o negativamente en su superficie. Los

agregados silicios, como las areniscas, cuarzo y gravas silíceas, están cargadas negativamente

siendo generalmente compatibles con las cargas positivas catiónicas de la emulsión asfáltica.

Algunos agregados como las calizas tienen en su superficie carga positiva, de esta manera

generalmente son compatibles con la carga negativa aniónica de la emulsión asfáltica. Esto

sucede porque las cargas opuestas se atraen entre si.

La emulsión asfáltica aniónica es de Rotura Rápida (rapid setting, RS), Rotura Medio (medium

setting, MS), y Rotura Lenta (slow setting, SS) como se especifica en ASTM D977 y se muestra en

la Tabla Nº1.3. La relación de rotura se controla por el tipo y cantidad del agente emulsificante.

Los grados aniónicos son: RS-1, HFRS-2, RS-2, MS-1, HFMS-2, MS-2, MS-2h, SS-1, y SS-1h. La

designación “h”, significa la utilización de cemento asfáltico duro usado en la emulsión. El “HF” se

refiere a un alto residuo flotante, el cual es indicador del proceso químico del residuo

emulsificante.

La emulsión asfáltica catiónica especificada en ASTM D2397, que se muestra en la Tabla 1.4,

también incluye Rotura Rápido (rapid setting, CRS), Rotura Medio (medium setting, CMS), y

Rotura Lenta (slow setting, CSS). Los grados catiónico son CRS-1, CRS-2, CMS-2, CMS-2h, CSS-

1, y CSS-1h.




La elección y usos de las emulsiones asfálticas se dan en ASTM D3628. Generalmente, se

emplean como sigue:

1. Emulsión de Rotura Rápida : tratamiento superficial y macadams de penetración;

2. Emulsión de Rotura Media: mezcla asfálticas en frío de gradación abierta;

3. Emulsión de Rotura Lenta: riego de liga, fog seal, mezclas asfálticas en frío de gradación

densa, y slurry seal.

ASFALTOS DILUIDOS O CUT BACK

Los Asfaltos diluidos son producto de la adición de algún destilado del petróleo al cemento

asfáltico, resultando menos viscoso y por ello aplicable en zonas de baja temperatura. El solvente

se pierde por evaporación quedando el cemento asfáltico sobre la superficie luego de su

aplicación. Se dividen en tres tipos:

1. Curado Rápido (RC) – producto de la adición de un diluyente ligero de alta volatilidad

(generalmente gasolina o nafta) en el cemento asfáltico. Se usa principalmente como capa

ligante y tratamiento superficial.

2. Curado Medio (MC) – producto de la adición de un diluyente medio de volatilidad intermedia

(generalmente kerosene) al cemento asfáltico.

3. Curado Lento (SC) – producto de la adición de aceites de baja volatilidad (generalmente diesel

u otros gases aceitosos) en el cemento asfáltico.

Las especificaciones para SC, MC y RC, se dan en ASTM D2026, ASTM D2027 y ASTM D2028,

respectivamente, se muestran en las Tablas Nº1.5 y 1.6. Así mismo los Cutbacks de curado medio

y rápido producidos por Petroperú están especificados en la tabla Nº1.7

En el cuadro Nº1.1 se muestran los ensayos de calidad que se realizan al cemento asfáltico,

asfalto líquido y asfalto emulsionado.




Tabla Nº1.1 Especificaciones para Cementos Asfálticos

ASTM Requirements for Penetration Graded Asphalt Cements

Grado de Penetración

40-50 60-70 85-100 120-150 200-300

Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx

Penetración a 77ºF (25C),

100 g, 5s 40 50 60 70 85 100 120 150 200 300Punto de Inflamación, ºF(Copa Abierta Cleveland)

450 450 450 425 350

Ductilidad a 77ºF, (25C), 5

cm/min, cm 100 100 100 100 100Solubilidad en Tricloroetileno,

% 99.0 99.0 99.0 99.0 99.0Penetración retenida luegodel ensayo de Película Delgada, %Ductilidad a 77ºF (25C), 5 cm/min, luego del ensayo de Película Delgada, cm

55+ 52+ 47+ 42+ 37+

50 75 100 100*

* Si la ductilidad a 77ºF (25C) es menor que 100 cm, el material será aceptado si la ductilidad a 60F (15.5ºC) es como mínimo 100 cm de la razón sacada de 5 cm/min.Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology1996, Página 36




Tabla Nº1.2 Especificaciones de Calidad

Asfaltos Sólidos para Pavimentación que produce Petroperú

CaracterísticasMétodos de prueba C.A.

20-30 PEN*C.A.

40-50 PEN*C.A.

60-70 PEN*C.A.

85-100 PEN*C.A.

120-150 PEN*AASHTO

M20ASTM D 946 Min. Máx. Min. Máx. Min. Máx. Min. Máx. Min. Máx.

PenetraciónA 25ºC, 100 gr. 5s. 0.1 mm T49 D5 20 30 40 50 60 70 85 100 120 150

VolatilidadPunto de inflamación Cleveland, copa abierta, ºC T48 D92 232 232 232 232 218Peso específico a 15.6/15.8ºC.gr./cc T228 D70 0.94 1.0 0.94 1.04 0.94 1.04 0.94 1.04 0.94 1.04

DuctilidadA 25ºC, 5cm/min.cm T51 D113 55 100 100 100 100

Solubilidad en Tricloroetileno T44 D2042 99 99 99 99 99% masa

Susceptibilidad Térmica*Prueba de calentamiento sobre película fina 3.2 mm. 163ºC. 5 hrs T179 D1754

*Pérdida por calentamiento, % masa 0.8 0.8 0.8 1.0 1.5*Penetración retenida, % del original T49 D5 55 55+ 52+ 47+ 42+*Ductilidad a 25ºC. 5cm./min.cm T51 D113 25 50 50 75 100Indice de susceptibilidad térmica FRANCES RLB -1.0 +1.0 -1.0 +1.0 -1.0 +1.0 -1.0 +1.0 -1.0 +1.0

FluidezViscosidad Cinemática a 135ºC. CSt T201 D2170 240 240 200 170 140

AdherenciaRevestimiento-desprendimiento, mezclado agregado bitúmen,% D3625 >95 >95 >95 >95 >95

Ensayo de la mancha con solvente T102 NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVOHeptano-Xileno 20%Punto de ablandamiento, ºC T53 D2398 50 59 45 55 45 55 43 53 35 45Requerimiento General: El cemento asfáltico debe presentar un aspecto homogéneo, libre de agua y no formar espuma cuando escalentado a la temperatura de aplicación de 175ºC. Nota:(*) Pueden ser usados para aplicaciones industriales.Información recepcionada de Petroperú en el Congreso de Asfalto. Agosto del 2000




Tabla 1.3 Requisitos para emulsiones asfálticas aniónicas

EnsayoRotura Rápida Rotura Media Rotura Lenta

RS-1 RS-2 HFRS-2 MS-1 MS-2 MS-2h HFMS-1 HFMS-2 HFMS-2h HFMS-2s SS-1 SS-1h

Ensayo en emulsiones

20-100 - - 20-100 100+ 100+ 20-100 100+ 100+ 50+ 20-100 20-100Viscosidad, Saybolt Furol a 77ºC

Viscosidad, Saybolt Furol a 122ºC - 75-400 75-400 - - - 20-100 100+ 100+ 50+ 20-100 20-100

Mínimo residuo de destilación,% 55 63 63 44 65 65 55 65 65 65 57 57

Ensayo en ResiduoAsfáltico

Penetración a 77ºC, 100g, 5s 100-200 100-200 100-200 100-200 100-200 40-90 100-200 100-200 40-90 200+ 100-200 40-90

Ensayo de flotación, 140 °F, s - - 1200 - - - 1200 1200 1200 1200 - -

Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology1996

Tabla Nº1.4 Requisitos para emulsiones asfálticas catiónicas.

EnsayoRotura Rápida Rotura Media Rotura Lenta

CRS-1 CRS-2 CMS-2 CMS-2h CSS-1 CSS-1h

Ensayo en

- - - - 20-100 20-100

emulsiones

Viscosidad, Saybolt Furol a 77ºC

Viscosidad, Saybolt Furol a 122ºC 20-100 100-400 50-450 50-450 - -

Destilación

Destilación petróleo,% 3 3 12 12 - -

Mínimo residuo,% 60 65 65 65 57 57

Ensayo enResiduo destilado

Penetración a 77ºC, 100g, 5s 100-250 100-250 100-250 40-90 100-250 40-90


Universidad Nacional de Ingeniería Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniería Civil Volumen ILaboratorio No. 2 de Mecánica de Suelos y Pavimentos

Tabla 1.5 Requisitos para Cutbacks de Curado Rápido

Ensayo RC-70 RC-250 RC-800 RC-3000

Viscosidad cinemática a 140 °F 70-140 250-500 800-1600 3000-6000(60 °C), cSt

Punto de inflamación (copa- - 80(27) 80(27) 80(27) abierta) °F (°C), mínimoResiduo de destilación a 680°F(360 °C), porcentaje por 55 65 75 80volumen, mínimoEnsayos sobre residuo de destilación:

Viscosidad a 140 °F (60 °C), P 600-2400 600-2400 600-2400 600-2400

Ductilidad en 77 °F (25 °C), cm, 100 100 100 100mínimoHot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for AsphaltTechnology1996

Tabla 1.6 Requisitos para Cutback de Curado Medio

Ensayo MC-30 MC-70 MC-250 MC-800 MC-3000

Viscosidad cinemática a 140°F (60 °C), cSt

30-60 70-140 250-500 800-1600 3000-6000

Punto de inflamación (copa- abierta) °F (°C), mínimo

100(38) 100(38) 150(66) 150(66) 150(66)

Residuo de destilación a 680°F (360 °C), porcentaje 50 55 67 75 80por volumen, mínimo

Ensayos sobre residuo dedestilación:

Viscosidad a 140°F (60 °C), P 300-1200 300-1200 300-1200 300-1200 300-1200

Ductilidad en 77°F (25 °C), cm, mínimo

100 100 100 100 100



Tabla Nº1.7 Especificaciones de Calidad

Para Cutbacks de Curado Medio y Rápido que produce Petroperú

CaracterísticasMétodos de prueba

EspecificaciónAASHTO M82 y ASTM

D2027MC-30

EspecificaciónAASHTO M81 y ASTM D2028

RC-70 RC-250

AASHTO ASTM Min. Máx. Min. Máx. Min. Máx.

Fluidez*Viscosidad Cinemática a 60ºC St T201 D2170 30 60 70 140 250 500

VolatilidadPunto de inflamación TAG. Copa abierta, ºC T79 D3143 38 27

Destilación T78 D402% Volumen Total Destilado hasta 380ºC, % Vol.*a 190ºC 10*a 225ºC 25 50 35

*a 260ºC 40 70 70 60*a 316ºC 75 93 85 80*Residuo de destilación a 360ºC, %Vol. por diferencia 50 55 65

Pruebas sobre el residuo de la destilaciónPenetración a 25ºC, 100gr., 5s. 0.1 mm T49 D5 120 250 80 120 80 120Ductilidad a 25ºC, 5 cm/min., cm T51 D113 100 100 100Solubilidad en Triclororetileno, % masa T44 D2042 99 99 99

AdherenciaRevestimiento-desprendimiento, mezcla agregado-Bitúmen, % D3625 95 95 95

Ensayo de la mancha con solvente Heptano-Xileno 20%Contaminantes T102 NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVO

Contenido de agua, % volumen T55 D95 0.2 0.2 0.2Requerimiento General Asfaltos Líquidos: El asfalto debe presentar un aspecto homogéneo y sin grumos antes de ser usado y no debe formar espuma cuando secalienta a la temperatura de aplicación.

Información recepcionada de Petroperú en el Congreso de Asfalto. Agosto del 2000

Cuadro Nº1.1 Ensayos de Prueba de Calidad

NORMA AASHTO ASTMCEMENTO ASFALTICO

Penetración T49 D5Viscosidad T201 D1170Punto de Inflamación T48 D92Prueba de Película Fina T179 D1754Ductilidad T51 D113Solubilidad T44 D4Gravedad Específica T43 D70Punto de Ablandamiento T53 D36

ASFALTO LIQUIDO DE CURADO RAPIDO Y MEDIOViscosidad T201 D2170Punto de Inflamación T79 D1310Destilación T78 D402Prueba sobre ResiduoAgua en Asfalto T55 D95Gravedad Específica T43 D70

ASFALTO LIQUIDO DE CURADO LENTOViscosidad T201 D2170Punto de Inflamación T48 D92Destilación T78 D402Prueba de Flotación T50 D139Residuo de Asfalto de 100 de Penetración T56 D243Ductilidad T51 D113Solubilidad T44 D4Agua en Asfalto T55 D95Gravedad Específica T43 D70

ASFALTO EMULSIONADOViscosidad T59 D244Residuo de Destilación T59 D244Asentamiento T59 D244Desemulsibilidad T59 D244Prueba de Tamiz T59 D244Mezcla de Cemento T59 D244Prueba sobre el ResiduoPrueba de Recubrimiento D244 - 61TPrueba de carga de Partícula T59A D244Pruba de pH T200 E70Aceite Destilado T59 D244Gravedad Específica T43 D70Análisis de tamiz seco, agregado grueso y fino T27 C136Análisis de tamiz seco, Relleno de Mineral T37 D546Abrasión T96 C131Prueba de Resonancia T104 C88Gravedad Específica - Agregado grueso T85 C29Gravedad Específica - Agregado fino T84 C128Peso Unitario T19 C29Humedad

ENSAYO DE ADHERENCIA DE LOS LIGANTES BITUMINOSOSA LOS AGREGADOS GRUESOS

ASTM D-1664Ing. Silene Minaya González


Fundamento

Todos los agregados son porosos, y algunos son más que otros. La porosidad se determina

sumergiendo los agregados en un baño y determinando la cantidad de líquido que absorbe.

La capacidad de un agregado para absorber agua (o asfalto) es un factor importante que debe

ser cuantificado en el diseño de mezclas asfálticas. Si un agregado es altamente absorbente,

entonces continuará absorbiendo asfalto después del mezclado inicial, disminuyendo la cantidad

de asfalto para ligar las demás partículas de agregado. Por ello, un agregado más poroso

requiere cantidades mayores de asfalto que las que requiere un agregado con menos porosidad.

Los agregados altamente porosos y absorbentes normalmente no son usados, a menos que

posean características que los hagan deseables. Algunos ejemplos de dichos materiales son la

escoria de alto horno y ciertos agregados sintéticos. Estos materiales son altamente porosos,

pero también son livianos en peso y poseen alta resistencia al desgaste.

El concepto de adherencia en el diseño de mezclas asfálticas está relacionado a la afinidad del

agregado por el asfalto, es la tendencia del agregado a aceptar y retener una capa de asfalto.

Las calizas y las dolomitas tienen alta afinidad con el asfalto sin embargo también son

hidrofóbicas (repelen el agua) porque resisten los esfuerzos del agua por separar el asfalto de

sus superficies.

Los agregados hidrofílicos (que atraen el agua) tienen, por otro lado, poca afinidad por el asfalto.

Por consiguiente, tienden a separarse de las películas de asfalto cuando son expuestas al agua.

Los agregados silíceos (cuarcita y algunos granitos) son ejemplos de agregados susceptibles al

desprendimiento y deben ser usados con precaución.

Como se ha explicado el concepto de adherencia no está necesariamente ligado al concepto de

porosidad.

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería CivilLaboratorio No. 2 de Mecánica de Suelos y



Los agregados usados en construcción de carreteras se obtiene del abastecimiento de rocas

naturales locales. Las rocas naturales son clasificadas geológicamente en tres grupos

dependiendo de su origen: ígneas, sedimentarias y metamórficas. Otro tipo de agregados usados

en mezclas asfálticas en caliente son los agregados livianos, producto de arcillas calentadas a

temperaturas muy altas, y escorias de altos hornos. Estos dos agregados proporcionan buena

resistencia al patinaje cuando se usan en mezclas asfálticas en caliente.

En la siguiente tabla se resumen propiedades deseables de rocas para agregados utilizados en

Mezclas Asfálticas en Caliente.

Tipo de Roca Dureza/Tenacidad Resistencia al desprendimiento*

Textura superficial

Forma fracturada

Ígnea:Regular Regular Regular RegularGranito

Sienita Bueno Regular Regular RegularDiorita Bueno Regular Regular BuenoBasalto Bueno Bueno Bueno BuenoDiabasa Bueno Bueno Bueno BuenoGabro Bueno Bueno Bueno BuenoSedimentaria:

Pobre Bueno Bueno RegularCaliza, dolomiaArenisca Regular Bueno Bueno BuenoChert Bueno Regular Pobre BuenoLutita Pobre Pobre Regular RegularMetamórfica:

Regular Regular Bueno BuenoGneisEsquisto Regular Regular Bueno RegularPizarra Bueno Regular Regular RegularCuarcita Bueno Regular Bueno BuenoMármol Pobre Bueno Regular RegularSerpentina** Bueno Regular Regular Regular*Agregados hidrofílicos tienden a separar más fácilmente las películas de asfalto.** Es un mineral que se forma por alteración de las rocas ultrabásicasHot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology1996

Objetivo

Este método describe los procedimientos de revestimiento e inmersión estática para determinar

la capacidad de retención de una película bituminosa sobre una superficie de agregado en

presencia del agua.

Esto es aplicable para ambos Bitumenes: RC y Cemento Asfáltico. Donde se desee evitar el

desprendimiento, se puede agregar algún aditivo.




Equipos de laboratorio

1. Tamices. De 3/8”, 1/4” y bandeja

2. Recipiente. De porcelana

3. Recipiente. De vidrio de 500 ml de capacidad

4. Horno. Capaz de mantener temperaturas de 60º-149º ± 1.1ºC

5. Baño maría para asfalto. con controlador automático

6. Balanza. De 200 ± 0.1 gr de precisión

7. Espátula acerada. De 1” de ancho y 4” de longitud

8. Bitúmen. Que debe ser del mismo tipo de que se va usar en obra. Si se propone algún

aditivo químico, éste debe adicionarse al Bitúmen en la cantidad especificada, y antes de

mezclar enteramente el especímen.

9. Agua destilada. Con pH entre 6 y 7


1. Tamizar el agregado grueso por las mallas 3/8” y 1/4”.

2. Se lava la muestra retenida en la malla ¼” con agua destilada para eliminar los finos y se

lleva a secar en horno a la temperatura 110ºC hasta que mantenga un peso constante.


1. Calentar el agregado y bitúmen a la temperatura de mezcla, Tabla Nº1

2. Pesar 100 ± 1gr. del agregado y verterlo en un recipiente de porcelana. Para el Caso 3 (ver

Tabla Nº2) incorporar a los agregados 2 ml de agua destilada, mezclar hasta que las

partículas estén completamente humedecidas. Pesar el recipiente con el agregado.

3. Incorporar en el recipiente de porcelana, que aún se encuentra en la balanza, la cantidad de

material bituminoso, especificado en la Tabla Nº1 ó en la nota.

4. Con una espátula caliente se mezcla vigorosamente hasta que el agregado quede

totalmente revestido con el material bituminoso.

5. La mezcla se vierte en un recipiente de vidrio de 500 ml de capacidad y se lleva al horno por

espacio de 2 hr. a la temperatura indicada en la Tabla Nº1, para ser curado.

6. Transcurrido el tiempo se retira el recipiente del horno, se remezcla con la espátula mientras

la mezcla enfría a temperatura ambiente.

7. Incorporar aproximadamente 400 ml de agua destilada a 25ºC.




Tabla Nº1Temperatura para Mezcla del Material Bituminos

(Ensayo de Adherencia ASTM D-1664)

Material Temperatura (ºC)

Asfalto Líquido, grados 30 y 70 T. ambiente

Asfalto Líquido 250 (RC-250) 35±3

Asfalto Líquido grado 800 52±3

Asfalto Líquido grado 3000 68±3

Alquitrán grados RT-1, RT-2, RT-3 60±3

Alquitrán grados RTCB-5, RTCB-6 60±3



Cementos Asfálticos 40-50 PEN, 60-70 PEN, 85-100 PEN 142±3

Si el material bituminoso no se encuentra en la tabla, la temperatura de mezclado es la Temperatura Ambiente.

Tabla Nº2 Cantidad de Material Bituminoso a incorporar

(Ensayo de Adherencia ASTM D-1664)

Caso Condición del agregado

Material bituminoso

Tiempo de mezcla

Tº de curado

Tiempo de curado

Tiempo de inmersiónen agua

1

Agregado seco

Asfaltos Líquidos

5.5 ± 0.2 gr. 2.0 min. 60ºC 2 hr. 16-18 hr.

2Emulsiones asfálticas

8.0 ± 0.2 gr. 5.0 min. 135ºC 2 hr. 16-18 hr.

3Cemento Asfáltico

5.5 ± 0.2 gr. 2.0-3.0 min. - No requiere 16-18 hr.

4 Agregado húmedoAsfaltos Líquidos

5.5 ± 0.2 gr. 5.0 min. 60ºC 2 hr. 16-18 hr.




8. El frasco se lleva al baño maría que contiene agua a 25º C, hasta una altura que alcance las

¾ partes de la altura del vaso de vidrio. Es importante indicar que la temperatura debe

mantenerse constante.

9. El frasco se tendrá en el baño maría por un período de 16 a 18 horas.

10. Retirar la muestra y sin agitar o alterar el agregado revestido, quitar alguna película que

flota en la superficie del agua. Determinar por observación el porcentaje del área total visible

del agregado que queda revestido sobre o debajo del 95%, algunas áreas o aristas

traslúcidas o parduzcas se consideran como totalmente revestidas.

11. En el informe se mencionará si el porcentaje de área revestida es mayor o menor a 95%,

consignándose como (+ 95) ó (– 95), respectivamente.

Nota del procedimiento de ensayo

Para el caso de agregados secos revestidos con asfalto semisólidos: 40-50 PEN, 60-70 PEN y

85-100 PEN y alquitranes: RT-10, RT-11 y RT-12. El procedimiento es similar salvo en los

siguientes ítems:

1. En el ítem 1:

Si la mezcla es agregado seco y asfalto:

Calentar por separado el agregado y asfalto en horno a temperatura constante de 135-149ºC

por espacio de una hora.

Si la mezcla es agregado seco y alquitrán:

Calentar por separado el agregado en horno a temperatura constante de 79-107ºC y el

alquitrán a temperatura constante de 93-121ºC.

2. En el ítem 3:

Colocar el recipiente de mezcla sobre una malla de asbesto o material aislante para retardar

el enfriamiento, incorporar al agregado 5.5± 0.2 gr. de bitumen calentado. Mezclar por 2.0

min. y dejar que la mezcla se enfríe a temperatura ambiente.

3. En el ítem 5:

No requiere de curado

4. Todos los demás pasos son similares.

Observaciones al ensayo

1. Los resultados del ensayos son subjetivos, esto limita el alcance que tiene a porcentajes

mayores al 95%. No se intentará conocer, por éste método, el porcentaje de asfalto retenido

por el agregado por debajo del 95%.




Ejemplo de informe técnico

INFORME Nº………

Proyecto :CARRETERA AYACUCHO-SAN FRANCISCO

Sector :DESVIO HUANTA-SAN FRANCISCO

Fecha :23 de Noviembre de 1999

ENSAYO DE ADHERENCIA ASTM D-1664

CANTERA : CHACCO, BANCO 1(MUYURINA)

ASFALTO : PEN 120/150

ADHERENCIA : +95%

Lo que representa que luego de realizado el ensayo más del 95% del agregado quedó revestido

con el ligante.


Test Coating and Stripping of Bitúmen-Aggregate Mixtures. ASTM D 1664-80

Cubrimiento de los Agregados con Materiales Asfálticos (incluye emulsiones) en presencia del

agua (Stripping) Mezclas Abiertas y/o T.S. MTC E517-1999




Foto Nº1: Calentar el bitúmen a la temperatura de mezcla

Foto Nº2: Incorporar en el recipiente con el agregado, la cantidad de material

bituminoso especificado




Foto Nº3: Con una espátula caliente se mezcla vigorosamente hasta que el agregado

quede totalmente revestido con el material bituminoso

Foto Nº4: Determinar por observación el porcentaje del área total visible del agregado

que queda revestido sobre o debajo del 95%

ADHESIVIDAD DE LOS LIGANTES BITUMINOSOS A LOS ARIDOS FINOS(PROCEDIMIENTO RIEDEL WEBER)


Fundamento

La arena que forma parte de una mezcla asfáltica debe tener propiedades químicas adecuadas

que permitan la elaboración de una mezcla uniforme, que cumpla con todos los requisitos de

durabilidad; una de ellas es medir la adhesividad de los ligantes bituminosos respecto de una

arena, natural o de machaqueo, cuando la mezcla árido-ligante se somete a la acción de

soluciones de carbonato de sodio a concentraciones crecientes.

Objetivo

El ensayo de Riedel Weber tiene por finalidad determinar el grado de adhesividad del agregado

fino con el asfalto. Se describirán los métodos de ensayo en el siguiente orden: Norma Francesa

D.E.E. MA8-1938, Norma Española NLT-355/74, Norma Chilena No. LNV10-86 y Norma MTC

220-1999 en forma paralela y se hará hincapié en caso los procedimientos sean diferente.

El ensayo emplea material que pasa las siguientes mallas:

Norma Pasa el tamiz Retiene en el tamiz

Francesa D.E.E. MA8-1938 Nº30 Nº80

Española NLT-355/74 Nº30 Nº70

Chilena No. LNV10-86 Nº30 Nº100

MTC 220-1999 Nº30 Nº70

Este material se mezcla con asfalto y se ensaya con carbonato de sodio a diferentes

concentraciones molares. Todas las normas pueden aplicarse a todos los ligantes bituminosos,

betunes de penetración, betunes fluidificados, alquitranes y emulsiones bituminosas.


1. Tamices. De abertura cuadrada correspondiente a la norma de ensayo y bandeja. La norma

española emplea dos tamices de abertura cuadrada que estén de acuerdo con las normas

UNE 7.050 (ASTM D:E11-70) de los siguientes tamaños: Tamiz 0.63 UNE (ASTM Nº30) y

Tamiz 0.20 UNE (ASTM Nº70)




2. Estufa. Que alcance y mantenga temperaturas de 145 ±5ºC

3. Cápsula. De porcelana de 300 ml de capacidad

4. Balanza. De 1 kg de capacidad, sensibilidad de 0.1 gr.

5. Balanza. De 200 gr. de capacidad, sensibilidad de 0.01 gr.

6. Tubos de ensayo. De 1.3 cm de diámetro y 15 cm de altura1, resistentes al calor (pirex)

7. Soporte para tubos de ensayo

8. Fiola. de 500 ml de capacidad resistente al calor (pirex)

9. Vaso de pirex. De 400 ml de capacidad

10. Espátula

11. Mechero

12. Cronómetro. De 10 minutos

13. Chisguete de agua

Preparación de la Solución

El carbonato sódico puro (Na2CO3) anhidro y agua, H2O, destilada forman la solución de

carbonato de sodio. Para preparar la disolución a diferentes concentraciones, se debe disolver el

peso de Carbonato de Sodio indicado en la Tabla Nº1, según la concentración que se desee

obtener, hasta completar un litro de agua destilada.

Tabla Nº1 Peso de Na2CO3 por litro de disolución

CONCENTRACIÓN DEDISOLUCIONES MOLARES

CO3Na2gr/lt

GRADO

H2O destilada 0

M/256 0.414 1

M/128 0.828 2

m/64 1.656 3

m/32 3.313 4

m/16 6.625 5

m/8 13.250 6

m/4 26.500 7

m/2 53.000 8

m/1 106.000 9

Nota.- Preferentemente las disoluciones se prepararán de nuevo para cada ensayo o tandas deensayo a realizar, y no se utilizarán aquellas que lleven elaboradas más de 4 días2.

Procedimiento de ensayo1. Extraer una muestra representativa por cuarteo.

1 La norma española emplea tubos de ensayo de 2.0 cm de diámetro y 20.0 cm de altura2 Adhesividad de los Agregados Bituminosos a los áridos Finos (Procedimiento Riedel-Weber) MTC E220-1999




2. En el caso de la Norma Española y del MTC, si la muestra de árido recibido en el laboratorio

proceda de piedra de cantera o de gravera, se procede a su cuarteo y posterior machaqueo

hasta obtener una arena; si la muestra de árido recibida es una arena natural o arena de

machaqueo se separa por sucesivos cuarteos el material necesario para el ensayo.

3. Tamizar aproximadamente 200 gr de agregado fino por las requeridas según norma de

ensayo.

Norma Francesa, se tamiza el material por la mallas Nº30 y Nº80, usando la porción

retenida en el tamiz inferior.

Norma Española y MTC, la fracción del material obtenida por cuarteo se lava para eliminar

totalmente el polvo que pueda contener, seguidamente se seca en estufa a la temperatura de

145±5ºC durante 1 hora.

Norma Chilena, la muestra se tamiza por vía húmeda por la malla Nº200, se secar a

110±5ºC y se deja enfriar a temperatura ambiente, luego se procede a tamizar por las mallas

Nº30 y Nº100.

4. Si el ligante a emplear es: betún asfáltico de penetración, fluidificado o fluxado, o alquitrán, la

proporción de mezcla árido-ligante es de 71 volúmenes del árido seco con 29 volúmenes de

ligante (la relación correspondiente de masas se calcula a partir de las densidades

respectivas). Además las normas Española, MTC y Chilena incorporan como ligante a la

emulsión bituminosa de la siguiente manera:

Norma Española y MTC, la proporción de mezcla árido-ligante es de 71 volúmenes del árido

seco con 95 volúmenes de ligante al 50%.

La norma Chilena, la proporción de mezcla árido-ligante es de 71 volúmenes del árido seco

con 29 volúmenes de emulsión.

5. En la cápsula de porcelana precalentada a la temperatura de mezcla, se incorpora con una

espátula caliente el árido con el ligante, debiendo lograr una mezcla homogénea y

revestimiento total de las partículas. La temperatura de mezcla será de acuerdo a la Tabla

Nº2.

6. Dejar enfriar a temperatura ambiente aproximadamente por 1 hora. Para el caso de mezcla

con emulsión las normas consideran:

Norma Española y MTC, luego del período de enfriamiento, se decanta el líquido en exceso

que acompaña la muestra y se deja reposar durante 24 horas.

Norma Chilena, Una hora después de efectuada la mezcla se cura en horno durante 24

horas a la temperatura de 35±3ºC.

7. Preparar 10 esferas de 0.50 gr. de la mezcla, pesadas en una balanza con precisión de

0.01gr.

8. En 10 tubos de ensayo se introducen las esferas preparadas con la mezcla, enumerándolas

de 0 a 9. En el tubo marcado con “0”, se incorpora 2.0 ml de agua destilada para la norma

Francesa, y 6 ml en el caso de las normas Española y MTC, marcar en el tubo la superficie

libre que alcanza el agua. Colocarlo sobre el mechero con ayuda de una pinza.




9. En el momento en que entra en ebullición se controla 1 minuto con el cronómetro, retirar el

tubo de ensayo y añadir agua destilada con chisguete hasta el nivel inicial. Agitar

vigorosamente por 10 segundos y observar si existe desprendimiento del asfalto en el

agregado fino.

10. Si no se observa desprendimiento alguno, se repiten los pasos 9 y 10 con el tubo 1,

incorporando el volumen (según punto 9) de carbonato de sodio a la concentración m/256;

así sucesivamente hasta que se observe algún desprendimiento entre el ligante y la arena,

para el caso de la norma Francesa. En las normas Española, MTC y Chilena se continúa con

el ensayo hasta que se produzca el desplazamiento total, si el desprendimiento es parcial

continuar con mayores concentraciones molares.

11. Se asignará el índice de adhesividad correspondiente a la concentración empleada, según la

Tabla Nº1. Si no hay desprendimiento se asignará el grado 10.

Tabla Nº2 Temperatura de mezcla según norma de ensayo

Norma FrancesaD.E.E. MA8-

1938

Española NLT-355/74

MTC220-1999(orientativo)

Chilena No. LNV10-86

Mezcla con: Temperatura ºC

Betún

Según el

asfalto a

utilizar

150ºC 140 – 175 110±5ºC

Betún fluidificado 70ºC 25 – 110

Betún fluxado 50 – 110

Alquitrán 70ºC 70 – 110

Emulsión bituminosa Ambiente Ambiente 20±3ºC

Evaluación

1. Norma Francesa: Como Indice de Adhesividad se le asignará al número correspondiente a

la menor de las concentraciones ensayadas con la que se produce algún desprendimiento.

2. Norma Española y MTC definen los siguientes términos:

Desplazamiento total, cuando prácticamente todos los granos de la arena aparecen

limpios, pudiendo comprobarse porque los granos están sueltos o porque al hacer rodar

entre los dedos el tubo de ensayo, los granos de arena siguen libremente la rotación

imprimida al tubo ( para ello se puede utilizar como referencia a un tubo de ensayo sin

ligante, conteniendo de 5 a 6 ml de agua para comparar su aspecto o movimiento al rodar

el tubo de ensayo entre los dedos.

Desplazamiento parcial, cuando los granos de la arena aparecen semi-limpios

manteniendo una liga o cohesión entre ellos, en este caso los granos de arena envueltos

por el ligante permanecen aglomerados en el fondo del tubo de ensayo.




Para apreciar la adherencia entre el árido-ligante después del ensayo, no se considera el

ligante que aparezca en la superficie del tubo de ensayo, solo debe tenerse en cuenta el

aspecto que ofrezca la masa de mezcla que queda en el fondo del tubo.

Informe

Norma FrancesaEn el informe se menciona el tipo de asfalto y como índice de adhesividad el número

correspondiente a la menor de las concentraciones ensayadas con la que se produce algún

desplazamiento del ligante bituminoso en la superficie del árido, de acuerdo con la Tabla Nº1.

Normas Española, MTC y Chilena

• En el informe se menciona el tipo de asfalto y como índice de adhesividad el número

correspondiente a la menor de las concentraciones ensayadas con la que se produce un

desplazamiento total del ligante bituminoso de la superficie del árido, de acuerdo con la

Tabla Nº1.

• Si con alguna concentración inferior a la que produjo el desplazamiento total, se observó

desplazamiento parcial, se expresará la adhesividad con dos números: el correspondiente

a la concentración menor con la que se produce algún desplazamiento y el que produce el

desplazamiento total.

• Si se produjese desplazamiento total del ligante con solamente agua destilada, se asignará

el Indice 0 de Adhesividad.

• Si la solución molar de carbonato de sodio M/1 no produce desplazamiento del ligante

bituminoso, el indice de adhesividad de la mezcla es 10.

Observaciones

1.- La evaluación se hará observando el desprendimiento que se produce por efecto de la

ebullición de la solución. El grado de adhesividad se determina en función de la concentración de

la solución para la cual se produce el desprendimiento.

2.- La arena que será usada como agregado para mezclas asfálticas deberá tener un Índice de

Adhesividad mayor de 4. Para el caso que tenga índice de adhesividad menor, se podrá ensayar

con aditivos mejoradores de adherencia.

Referencias BibliográficasComission Technigur Rile M 17 BM “Bitumes et Materiaux Bitumineux”

Norma Española NLT-355/74

Adhesividad de los Agregados Bituminosos a los Áridos Finos (Procedimiento Riedel-Weber).

MTC E220-1999

Adhesividad a los Aridos Finos de los Ligantes Bituminosos (Procedimiento Riedel-Weber),

Norma NLT-355/74. Ing. Pablo Del Aguila




Foto Nº1: Calentar el ligante que será mezclado con el árido




Foto Nº2: Preparar 10 esferas de 0.50 gr. de la mezcla. En 10 tubos de ensayo se introducen las

esferas preparadas con la mezcla, enumerándolas de 0 a 9. Colocarlo sobre el mechero con

ayuda de una pinza.




Foto Nº3: En el momento en que entra en ebullición se controla 1 minuto con el cronómetro,

retirar el tubo de ensayo y añadir agua destilada con chisguete hasta el nivel inicial. Agitar

vigorosamente por 10 segundos y observar si existe desprendimiento del asfalto en el agregado

fino.

DESTILACIÓN DE ASFALTOS LIQUIDOSASTM D-402


Finalidad

El ensayo de destilación se emplea para determinar las proporciones relativas de cemento

asfáltico y disolventes presentes en el asfalto líquido. Durante el proceso de ensayo se podrá

medir las cantidades de disolvente que destilan a diversas temperaturas, dando un indicativo de

las características de evaporación del mismo. Estas, a su vez, indican la velocidad a que el

material curará después de su aplicación.

Objetivo

El proceso de ensayo consiste en la destilación de una muestra de 200 cm3 de asfalto líquido en

un matraz de 500 cm3, elevando la temperatura y midiendo los volúmenes de disolvente que se recepcionan en una probeta, a temperaturas especificadas. El material que queda en el matraz

será el residuo de destilación.


1. Matraz. De 500 cm3 mostrado en la Fig. Nº1

2. Condensador recto de vidrio. De 200 a 300 mm de largo

3. Alargadera. De 1 mm de espesor de pared y borde reforzado, con ángulo de 105º y 18 mm

de diámetro en su extremo superior y 5 mm en el inferior

4. Pantalla metálica. De hierro galvanizado forrado interiormente con amianto de 3 mm de

grosor y provisto de ventanas rectangulares cubiertas de mica transparente.

5. Mechero de gas graduable

6. Chimenea de hierro

7. Probetas. De 100 cm3 de capacidad

8. Termómetro de destilación. ASTM E-1, de -2ºC a 400º C de 1ºC de error máximo

9. Balanza. De 5 kg. de capacidad y 1.0 gramo de aproximación

10. Sujetadores

En la Figura Nº2 se muestra el Equipo de Destilación

135

+ 5

105

+ 3

25 + 1.2 mm

75 + 3°

diámetro interno 10 + 0.5 mm

1.0 a 1.5 mm de pared

102 + 2.0 mm

Termómetro

Tapón de corcho 600 a 700

Protector Ventana de mica

Matraz

Chimenea

Mechero

6.5

Dos mallas metálicas

75± 5

Tapón de corcho

Camisa

475± 2.5

No menos de 25.4

Alargadera

Papel secante

Soporte Probeta

Cotas en mm

Procedimientos de Ensayo

1. Armar el equipo de destilación según la Figura Nº2, teniendo el cuidado de que todas las

conexiones del equipo de destilación queden herméticamente cerradas para evitar fuga de

vapores, que el termómetro quede fijado en posición vertical y alineado con el eje del matraz.

2. Agitar la muestra que será ensayada para conseguir homogeneidad, calentarla si fuera

necesario. Si la muestra contiene más del 2% de agua, deshidrátese el material antes de la

destilación para que no produzca espuma1.

3. Pesar el matraz lavado, secado al horno y frío con el protector.

4. Incorporar al matraz el peso equivalente a 200 cm3 de la muestra, con aproximación a 0.5

gr., calculado según su Peso Específico.

5. Montar el matraz, colocar el termómetro y hacer circular el agua para que condense el vapor.

6. Prender el mechero y regularlo de tal manera que, luego de iniciado el proceso de ebullición,

la primera gota caiga en la probeta entre los 5 y 15 minutos,

7. La velocidad de destilación debe ser controlada durante todo el ensayo, debiendo cumplir las

siguientes especificaciones2:

Temperatura (ºC)Velocidad de Destilación (gotas/min)

Desde Hasta

0 225 50 a 70

226 260 50 a 70

261 315 20 a 70

316 360 10 minutos

8. Si la muestra produce espuma se reduce la velocidad de destilación, normalizándola tan

pronto como sea posible. Si el exceso de espuma persiste, se puede controlar la destilación

aplicando la llama cerca del borde del matraz, en vez de hacerlo hacia el centro.

9. Cuando la lectura en el termómetro sea de 360ºC se saca y apaga el mechero, al terminar el

goteo se hace la lectura.

10. Las lecturas de volumen en la probeta son a las siguientes temperaturas: 225ºC, 260ºC,

315ºC y 360ºC, con aproximación de 0.5 cm3. Anotar, si lo hubiera, el volumen de agua destilada.

11. El residuo se deja enfriar en un lugar sin corrientes de aire, luego se agita y se vierte en los

moldes apropiados para los ensayos que requiera.

1 Destilación de Asfaltos líquidos MTC E313-19992 “Si la muestra produce espuma, se reduce la velocidad de destilación, normalizándola tan pronto como sea posible”.......”Si el exceso de espuma persiste, aplicar la llama . MTC E313-1999




Cálculos

1. Residuo

El porcentaje de residuo con respecto a la muestra original es de:

R(%) = Volumen que queda

× 100

Volumen inicial

R(%) = 200 − VD

×100 200

(1)

Donde:

R Residuo asfáltico (%)

VD Volumen destilado a 360ºC

2. Porcentaje total destilado

El porcentaje destilado a 360ºC es:

VD(%) = Volumen destilado

×100 Volumen inicial

VD(%) = Volumen destilado

×100 200

(2)

3. Porcentaje de las fracciones destiladas

El porcentaje de las fracciones destiladas es con respecto al 100% destilado:

VPDTºC(%) = Volumen parcial destilado a Tº C ×100

Volumen destilado a 360º C(3)

Donde:VPDTºC Volumen destilado a la temperatura TºC

Observaciones

1. Mediante éste proceso de destilación se obtiene el disolvente y asfalto que el refinador

empleó en la fabricación del cut back.




2. Los ensayos sobre el residuo asfáltico no son necesariamente características del asfalto

básico empleado originalmente para la obtención del producto, ni del residuo que pueda

quedar al cabo de un tiempo dado después de la aplicación3

3. Se deben corregir las temperaturas de destilación si la altura del laboratorio se encuentra a

partir de 150 m.s.n.m., según la siguiente tabla:

Tabla Nº1Corrección de temperatura por altitud

Destilación de Asfalto Líquido ASTM D-402

Altitud m.s.n.m. Temperaturas de lectura a diferentes altitudes (ºC)

-305 192 227 263 318 362

-152 191 226 261 317 3610 190 225 260 316 360

152 189 224 259 315 359305 189 224 258 314 358

457 188 223 258 313 357

610 187 222 257 312 356

762 186 221 256 312 355

914 186 220 255 311 354

1067 185 220 254 310 3531219 184 219 254 309 352

1372 184 218 253 309 351

1524 183 218 252 307 350

1676 182 217 251 306 349

1829 182 216 250 305 349

1981 181 215 250 305 3482134 180 215 249 304 347

2286 180 214 248 303 346

2438 179 213 248 302 345

Ejemplo 1

Se ensayó una muestra de RC-250 con 0.958 gr/cm3 de Peso Específico

1. Peso del matraz con protector (A) = 430 gr.

2. Cálculo del peso de la muestra:

Si Pe = 0.958 gr/cm3 , entonces:

Pe = Peso de muestra Volumen inicial

3 Destilación de Asfaltos Líquidos MTC E313-1999




Se requiere de 200 cm3 para el ensayo, despejando:

Peso de muestra = Pe × Volumen Peso de muestra = 0.958 × 200 Peso de muestra = 191.6 gr

3. Peso de (A)+Peso de muestra = 621.6 gr.

4. Durante el ensayo las lecturas fueron:

Temperatura (ºC) Volumen destilado (ml)

225 20.2

260 29.8

315 36.6

360 41.0

5. Cálculo del porcentaje de residuo con respecto a la muestra original, aplicando la

ecuación(1)

R(%) = 200 − 41

×100200

R(%) = 79.5%

6. Cálculo del porcentaje total destilado a 360ºC aplicando la ecuación (2)

VD(%) =41

×100200

VD(%) = 20.5%

7. Cálculo porcentual de las fracciones destiladas a diferentes temperaturas, aplicando la

ecuación (3)

Temperatura (ºC) Fracciones destiladas(%)

225 20.2/41*100=49.3

260 29.8/41*100=72.7

315 36.6/41*100=89.3




Ejemplo 2

Se ensayó una muestra de MC con 0.923 gr/cm3 de Peso Específico

1. Peso del matraz con protector (A) = 430 gr.

2. Cálculo del peso de la muestra:

Si Pe = 0.923 gr/cm3 , entonces:

Pe = Peso de muestra Volumen inicial

Se requiere de 200 cm3 para el ensayo, despejando:

Peso de muestra = Pe × Volumen Peso de muestra = 0.923 × 200 Peso de muestra = 184.6 gr

3. Peso de (A)+Peso de muestra = 614.6 gr.

4. Durante el ensayo las lecturas fueron:

Temperatura (ºC) Volumen destilado(ml)

225 30.5

260 44.2

315 56.1

360 70.5

5. Cálculo del porcentaje de residuo con respecto a la muestra original, aplicando la ecuación1

R(%) = 200 − 70.5

×100200

R(%) = 64.8%

6. Cálculo del porcentaje total destilado a 360ºC aplicando la ecuación 2

VD(%) = 70.5

×100200

VD(%) = 35.2%




7. Cálculo porcentual de las fracciones destiladas a diferentes temperaturas, aplicando la

ecuación (3)

Temperatura (ºC) Fracciones destiladas(%)

225 30.5/70.5*100=43.3

260 44.2/70.5*100=62.7

315 56.1/70.5*100=79.6


Carreteras, Calles y Aeropistas. Ing. Raúl Valle Rodas

Destilación de Asfaltos Líquidos. ASTM D 402

Destilación de Asfaltos Líquidos. MTC E313-1999

METODO MARSHALL PARA EL DISEÑO DE MEZCLASASTM D-1559


Una mezcla asfáltica en caliente consiste en la combinación uniforme de agregados con cemento

asfáltico.

El Concreto Asfáltico es un tipo de mezcla en caliente que cumple con estrictos requisitos de

control de calidad, resultando una carpeta de alta calidad, con buena calidad de agregados y bien

compactada.

Referencias Históricas

El Método Marshall para el diseño de mezclas fue desarrollado por Bruce Marshall, del Mississipi

Highway Department1 alrededor de 1939. El ensayo Marshall, en su forma actual, surgió de una

investigación iniciada por The Corps of Engineers Waterways (WES) de los Estados Unidos en

1943.

Este método fue normalizado por la ASTM D-1559, denominado Resistencia al Flujo Plástico de

Mezcla Bituminosa usando el equipo Marshall (el método AASHTO T-245 es similar a la Norma

ASTM D-1559, excepto en lo referente al martillo operado mecánicamente, en lugar de un martillo

operado manualmente), sin embargo, actualmente la norma ASTM D-1559 ha sido reemplazado

por otro procedimiento denominado Superpave.

Características de MezclaAl realizar el diseño de mezclas asfálticas en caliente, se deben obtener las siguientes

características:

Resistencia a la Deformación Permanente

La resistencia a la deformación permanente es crítica al elevarse la temperatura durante los

meses de verano cuando la viscosidad del cemento asfáltico baja y la carga del tráfico es

soportada por la estructura del agregado en mayor proporción. La resistencia a la deformación

1 Principios de Construcción de Pavimentos de Mezcla Asfáltica en Caliente. Asphalt Institute MS-22




permanente se controla seleccionando la calidad de agregados con gradación apropiada y

seleccionando el contenido asfáltico y vacíos adecuados para la mezcla.

Resistencia a la Fatiga

La mezcla no se agrietará por causa de la repetición de las cargas en un período de tiempo

(período de diseño)

Resistencia al agrietamiento por bajas temperaturas

Esta propiedad es importante en regiones frías que experimentan bajas temperaturas. Sin

embargo, para ello se utilizan aditivos diversos.

Durabilidad

La mezcla contiene suficiente cemento asfáltico asegurando un adecuada espesor de película

rodeando las partículas de agregados, así se minimiza el endurecimiento del cemento asfáltico. El

curando durante la producción y la puesta en servicio también contribuye a esta característica. Por

otro lado, la mezcla compactada no debería tener altos porcentajes de vacíos que aceleren el

proceso de curado.

Resistencia a la Humedad

Algunas mezclas expuestas a humedad pierden adhesión entre el agregado y el cemento asfáltico.

Las propiedades del agregados son los primeros responsables de este fenómeno, aunque algunos

cementos asfálticos son más propensos a separarse que otros.

Resistencia al Patinaje

Este requisito es solamente aplicable a mezclas superficiales que sean diseñados para

proporcionar la suficiente resistencia al patinaje.

Trabajabilidad

La mezcla debe ser capaz de ser colocada y compactada con razonable esfuerzo. Los problemas

de trabajabilidad se presentan frecuentemente durante los trabajos de pavimentación.




Fundamento Teórico

El contenido óptimo de asfalto para un material de carpeta es la cantidad de asfalto que forma una

membrana alrededor de las partículas, de espesor suficiente para resistir los elementos del

intemperismo evitando que el asfalto se oxide con rapidez. Por otro lado, no debe ser tan gruesa

como para que la mezcla pierda estabilidad, es decir, deformación excesiva por flujo plástico o

resistencia y no soporte las cargas de los vehículos.

Objetivo

Determinar el contenido óptimo de asfalto para una mezcla específica de agregados; así como

también proporcionar información sobre las características físicas y mecánicas de mezcla asfáltica

en caliente, de tal manera que sea posible establecer si cumple en lo referente al establecimiento

de densidades y contenidos óptimos de vacío durante la construcción de la capa del pavimento.

El método consiste en ensayar una serie de probetas, cada una preparada con la misma

granulometria y con diferentes contenidos de asfalto. El tamaño de las probetas es de 2.5

pulgadas de espesor y 4 pulgadas de diámetro. Dichas probetas se preparan siguiendo un

procedimiento específico para calentar el asfalto y los agregados, mezclar y compactar.

Las probetas preparadas con el método se rompen en la prensa Marshall, determinado su

estabilidad (resistencia) y deformación. Si se desean conocer los porcentajes de vacíos de las

mezclas así fabricadas, se determinarán previamente los pesos específicos de los materiales

empleados y de las probetas compactadas, antes del ensayo de rotura.

GRAVEDAD ESPECIFICA

La gravedad específica de un agregado es útil para determinar la relación peso-volumen del

agregado compactado y así calcular el contenido de vacíos de la mezclas asfálticas en caliente

compactado. Por definición, la gravedad específica de un agregado es la relación del peso por

unidad de volumen de un material respecto del mismo volumen de agua a aproximadamente 23C

(73.4F). La ecuación usada es:

Gravedad Específica =

PesoVolumen × peso

especifico del agua

Cuando se trabaja en el SI, el peso especifico del agua es 1.0gr/cm3,convirtiendo la ecuación de

gravedad específica en:




Gravedad Específica =

Peso Volumen

Además, existen tres diferentes gravedades específicas relacionadas al diseño del mezclas

asfálticas en caliente que definen el volumen de las partículas de agregados:

Gravedad Específica Seca Aparente

Gravedad Específica Seca Bulk (Base Seca) y Saturada Superficialmente Seca Bulk2

Gravedad Específica Efectiva

Para ilustrar los conceptos listados utilizaremos el esquema peso-volumen de la partícula de

agregado

Vpp Vap

Vpp-Vap

Vs (Ws)

Donde:

Esquema de Relaciones entre las Diferentes Gravedades Específicas

de una partícula de agregado

Vs Volumen del agregado seco incluyendo los vacíos impermeables

Vpp Volumen de poros permeables al agua

Vap Volumen de poros que absorbieron asfalto

Vpp-Vap Volumen de poros permeables al agua menos los poros que absorbieron asfalto

Ws Peso de agregado secado al horno

Nota:- El agregado contiene poros impermeables que no se detallarán en las ecuaciones pero que

es implícito que se están considerando.





=




Gravedad Específica Seca Aparente

Vacíos impermeables

Vacíos permeables

Gravedad

específica seca aparente =

Peso del agregado seco Volumen del agregado

Gravedad específica seca aparente = Gsa= Ws Vsγ

w

La gravedad específica seca aparente incluye solamente el volumen de las partículas de agregado

mas los poros interiores que no han sido llenados con agua después de 24 horas de inmersión.

Gravedad Específica Seca Bulk (Base Seca)


Vacíos permeables

Gravedad

específica

Seca Bulk =

Peso del agregado secoVolumen del agregado mas los

vacíos permeables

Gravedad específica Seca Bulk = G Ws( s pp ) wsb V + V γ




Incluye volumen total de las partículas de agregados, así como el volumen de poros llenos con

agua luego de 24 horas de inmersión.

( )




Gravedad Específica Saturada Superficialmente Seca Bulk


Vacíos permeables

Grav. Esp. Saturada Superficialmente Seca Bulk = Peso del agregado saturado

superficialmente seco Volumen del agregado mas los vacíos permeables

Gravedad específica Saturada Superficialmente Seca Bulk = Gb = Wsss

s pp wSSS

V + V γ

Donde:

WSSS Peso del Suelo Saturado Superficialmente Seco

La gravedad específica saturada superficialmente seca bulk define la relación entre el peso del

agregado en su condición saturada superficialmente seca, que se obtiene secando las partículas

con un paño luego de la inmersión, y el volumen del agregado más los vacíos permeables.

La gravedad específica Saturada Superficialmente Seca Bulk es usada por la U.S. Corps of

Engineers para el diseño y control de Mezclas Asfálticas en Caliente cuando se usan agregados

con porcentajes de absorción mayores que 2.5%.

La gravedad específica Seca Bulk y Seca Aparente de agregados gruesos y finos se pueden

determinar con las normas ASTM C-127 y C-128, respectivamente.

Gravedad Específica en Agregados Gruesos, ASTM C-127

Los equipos y procedimientos para determinar la gravedad específica en agregados gruesos se

encuentran en AASHTO T-85 y ASTM C-127. El método es brevemente como sigue:

1. Más o menos 5 kg lavados y retenidos en la malla Nº4 (4.75 mm), se secan a peso constante.

2. La muestra seca se sumerge por 24 horas en agua

3. Los agregados se sacan del agua

4. Se obtiene el peso de la muestra en su condición superficialmente seca




5. La muestra saturada superficialmente seca se coloca en una cesta de alambre y se

determina el peso sumergido en agua




6. La muestra se seca al horno hasta obtener peso constante

7. La gravedad específica se calcula según:

A peso en el aire del agregado seco al horno, gr.,

B peso en el aire del agregado saturado superficialmente seco, gr.

C peso del agregado saturado superficialmente seco sumergido en agua, gr.

Gravedad específica seca aparente,Gsa =

Gravedad específica seca Bulk,Gsb =

A A − C

A B − C

Gravedad específica saturada superficialmente seca Bulk,Gsssb = B B − CAbsorción(%) = (B − A)100

A

Gravedad Específica en Agregados Finos, ASTM C-128

Los equipos y procedimientos para determinar la gravedad específica aparente y Bulk de los

agregados finos se detallan en AASHTO T-84 y ASTM C-128. El método es brevemente como

sigue:

1. Aproximadamente 1000 gr. de agregado fino se seca a peso constante.

2. Se sumerge el material por 24 horas en agua

3. La muestra se extiende en una superficie plana y se expone a una corriente de aire caliente

4. La condición saturada superficialmente seca se alcanza cuando el material cae al invertirse el

cono en el que la muestra del material fue suavemente compactada

5. Aproximadamente 500 gr. del material en la condición saturada superficialmente seca se

colocan en un matraz que se llena con agua

6. El agregado se saca del matraz, se seca al horno a peso constante

7. La gravedad específica se calcula de la siguiente manera:

A peso en el aire del agregado seco al horno, gr.,

B peso del matraz (picnómetro) con agua, gr.

C peso del matraz (picnómetro) con el agregado y agua hasta la marca, gr.

D Peso del material saturado superficialmente seco (500+10 gr)

Gravedad específica seca aparente,Gsa =

Gravedad específica seca Bulk,Gsb =A

B + A − CA

B + D − CGravedad específica saturada superficialmente seca Bulk,Gsssb =

D

B + D − C⎛ D − A ⎞

Absorción(%) = ⎜⎝

⎟100A ⎠




PROPIEDADES VOLUMÉTRICAS DE MEZCLAS COMPACTADAS

Las propiedades volumétricas de las mezclas compactadas proporcionan algún indicativo del

probable comportamiento del pavimento en servicio, estas propiedades volumétricas son vacíos

de aire (Va), vacíos en el agregado mineral (VMA), vacíos llenos con asfalto (VFA), y contenido de

asfalto efectivo (Pbe). Figura 1.

Es necesario entender las definiciones y procedimientos analíticos para la determinación de éstas

propiedades, de tal manera que seamos capaces de seleccionar adecuadamente el diseño de

mezclas. Estos conceptos se aplican tanto a mezclas compactadas como a especimenes no

disturbados extraídos de campo.

Las propiedades volumétricas se aplican en todos los diseños de mezclas como Superpave, SMA

y las mezclas convencionales.

Ligante asfáltico efectivo

Agregado

Vacíos Permeables al Agua que no se llenaron con asfalto (Parte del volumen de agregado para Gs efectiva)

Vacíos Permeables al Agua (Parte del volumen de agregado para Gs bulk, no para Gs aparente)

Vacíos de aire

Vacíos Permeables al Asfalto (es decir, asfalto absorbido)

Figura No. 1: Ilustración de gravedades específicas bulk, efectiva y aparente; vacíos de aire; y

contenido de asfalto efectivo en mezclas compactadas




Definiciones

Vacíos en el Agregado Mineral (VMA)

Es el volumen ocupado por el asfalto efectivo y los vacíos atrapados entre los agregados

recubiertos, se expresa como un porcentaje del volumen total de la muestra. Ver figura 2.

Asfalto efectivo (Pbe)

Es el contenido de asfalto total de la mezcla menos la porción de asfalto que se pierde por

absorción dentro de la partícula de agregado. Ver figura 2.

Aire Va

AsfaltoVfa

Vba

Vma

Vb

Vmb

AgregadoVsb Vse Vm

Vma = Volumen de vacios en el agregado mineral

Vmb = Volumen bulk de la mezcla compactada

Vmm = Volumen de la mezcla suelta

Vfa = Volumen de vacíos llenos con asfalto

Va = Volumen de vacíos de aire

Vb = Volumen de asfalto

Vba = Volumen de asfalto absorbido

Vsb = Volumen de agregado mineral (para gravedad específica bulk)

Vse = Volumen de agregado mineral (para gravedad específica efectiva)

Figura 2: Representación de volúmenes en especimenes

de mezclas compactadas

Vacíos de aire (Va)

Es el volumen de aire atrapado, entre las partículas de agregado recubierto por asfalto, luego de la

compactación. Ver figura 2.




Vacíos llenos con asfalto (VFA)

Es el volumen ocupado por el asfalto efectivo ó el porcentaje de vacíos en el agregado mineral,

VMA, ocupado por asfalto. Ver figura 2.

Gravedad Específica Bulk de Mezclas Asfálticas Compactadas, ASTM D1188

Parte importante del diseño de mezclas es la determinación de la gravedad específica bulk de la

mezcla asfáltica compactada. Este método es útil para calcular el porcentaje de vacíos de aire en

el diseño Marshall.

Los especímenes utilizados en este ensayo pueden ser mezclas asfálticas compactadas en el

laboratorio o extraídos de campo.

El ensayo consiste en pesar el especímen seco después que haya permanecido al aire por lo

menos durante una hora, a la temperatura ambiente. El especimen se lleva a su condición

saturada superficialmente seca y se sumerge en agua y pesa.

La gravedad Específica bulk (Gmb) de la mezcla asfáltica compactada es igual a:

Donde:

Gmb

=WSSD

WD– Wsumergido

Gmb Gravedad Específica Bulk de mezcla compactada

WD Peso al aire del especímen seco

WSSD Peso al aire del espécimen saturado superficialmente seco

Wsumergido Peso del espécimen saturado superficialmente seco sumergido

Gravedad Específica Teórica Máxima, ASTM D 2041

La gravedad especifica Teórica Máxima es también llamada Gravedad Especifica Rice debido a

que James Rice desarrolló el procedimiento de ensayo.

Este método de laboratorio determina la Gravedad Especifica Teórica Máxima de mezclas

asfálticas en su estado suelto. Para el ensayo las partículas de la muestra se separan teniendo

cuidado de no fracturarlas. La muestra suelta se coloca en un recipiente y pesa, se le añade agua

hasta cubrir la muestra y remover el aire atrapado con la bomba de vacíos. Se vierte con cuidado

el agua y se seca la muestra ensayada.




Por definición la gravedad especifica Teórica Máxima es:

Gravedad Específica Teorica Maxima =

Volumen del agregado

Vacíos que no se llenaron de asfalto

Peso del agregado mas peso del asfaltoVolumen del agregado mas vacios permeables no

llenados con asfalto mas asfalto total


Volumen de vacíos llenos con asfalto

Gmm = Pmm

Donde:

PSGse

+ Pb Gb

Gmm Gravedad específica teórica máxima, RICE

Pmm Peso total de la mezcla

Ps Peso del agregado

Pb Peso del asfalto

Gse Gravedad especifica efectiva del agregado impregnado con asfalto

Gb Gravedad especifica del asfalto

Procedimiento de Análisis de Mezclas Compactadas

Se listan todas las mediciones y cálculos necesarios para el análisis de vacíos:

(a) Medir la gravedad específica bulk del agregado grueso (AASHTO T85 ó ASTM C127) y del

agregado fino (AASHTO T84 ó ASTM C128).

(b) Medir la gravedad específica del cemento asfáltico (AASHTO T228 ó ASTM D70) y del filler

mineral (AASHTO T100 ó ASTM D854).

(c) Calcular la gravedad específica bulk de la combinación de agregados en la mezcla.

(d) Medir la Gravedad Específica Teórica Máxima de la mezcla suelta (ASTM D2041), también es

conocida como RICE.

(e) Medir la Gravedad Específica Bulk de la mezcla compactada (ASTM D1188 ó ASTM D2726)

(f) Calcular la Gravedad Específica Efectiva del Agregado.

(g) Calcular la Gravedad Específica Teórica Máxima de la mezcla para otros contenidos de asfalto

(h) Calcular el porcentaje de asfalto absorbido por el agregado, Pba.




(i) Calcular el contenido de asfalto efectivo de la mezcla, Pbe.

(j) Calcular el porcentaje de vacíos de la mezcla compactada, VMA.

(k) Calcular el porcentaje de vacíos de aire en la mezcla compactada, Va

(l) Calcular el porcentaje de vacíos llenos con asfalto.

Las ecuaciones y métodos necesarios para determinar los parámetros se detallan a continuación.

La siguiente tabla ilustra los datos básicos para una muestra de mezcla asfáltica. Estos datos de

diseño se usarán como ejemplo para un mejor entendimiento del lector.

Datos Básicos para Muestras de Mezclas Asfálticas

(a)Constituyentes:Material Gravedad Específica Composición de Mezcla

Bulk AASHTO ASTM % por pesodel total de

mezcla

% por pesodel total de agregado

Cemento asfáltico 1.030 (Gb) T 228 D 70 5.3 (Pb) 5.6 (Pb)Agregado grueso 2.716 (G1) T 85 C 127 47.4 (P1) 50.0 (P1)Agregado fino 2.689 (G2) T 84 C 128 47.3 (P2) 50.0 (P2)Filler mineral T 100 D 854 -.- -.-(b) Mezcla asfáltica

Gravedad especifica bulk de la mezcla compactada, Gmb 2.442(ASTM D 2726)Gravedad especifica teórica máxima de la mezcla, Gmm 2.535(ASTM D 2041)

1. Gravedad específica bulk de la combinación de agregados.

Cuando la muestra se ensaya en fracciones separadas (por ejemplo, grueso y fino), el valor de la

gravedad específica promedio se calcula con la siguiente ecuación:

G = P1 + P2 + ....... + Pn

Donde:

P1 + P2 G1G

2

+ ..... + Pn

G n

G Gravedad específica promedio

G1, G2, ......., Gn Valores de gravedad específica por fracción 1, 2, ....., n

P1, P2, ......., Pn Porcentaje en pesos de la fracción 1, 2, ....., n

La gravedad específica bulk del filler mineral es difícil de determinar. Sin embargo, si se sustituye

por la gravedad específica aparente del filler, el error es despreciable. Esta ecuación se puede

aplicar para determinar la gravedad específica bulk y aparente de la combinación de agregados.

= =




Usando los datos del ejemplo:

50.0 + 50.0 100 Gsb = 2.703

50.0 + 50.0 18.41 + 18.592.716 2.689

2. Gravedad Específica Efectiva del Agregado, Gse

El procedimiento para determinar la gravedad específica efectiva no está normado por AASHTO o

ASTM. Los valores se obtienen a partir del cálculo de la gravedad específica teórica máxima de

mezclas asfálticas (Gmm) ASTM D-2041, éste ensayo se realiza sobre mezclas sueltas, de esa

manera se eliminan los vacíos de aire.

En general

Por definición:

Gsa > Gse > Gsb

G = Ws

se Vefec

El volumen efectivo es el volumen del agregado mas los vacíos permeables al agua que no se

llenaron de asfalto. En el ensayo de gravedad específica teórica máxima (Gmm), se mide el

volumen de la mezcla suelta y el volumen del cemento asfáltico se calcula con su peso y su

gravedad específica. El volumen efectivo del agregado se determina sustrayendo el volumen del

cemento asfáltico del volumen total.

G = WT − Pb (WT )

sustituyendo los volúmenes,

se

VTV

– VAC

Gse = WT − Pb (WT )

simplificando,

WTG mm

– WACG b

Gse = 1 − Pb 1 −

Pb

Donde:

Ws = Peso del agregado

G mm G b

VAC = Volumen del cemento asfáltico total

Vefec = Volumen efectivo

WT = Peso total de la mezcla

+




VTV = Volumen total de la mezcla suelta

Pb = contenido de asfalto del ASTM D2041, porcentaje del peso total de la mezcla

WAC = Peso total del cemento asfáltico

Gb = Gravedad específica del cemento asfáltico

Gmm = Gravedad especifica teórica máxima de la mezcla (ASTM D2041), no incluye los

vacíos de aire

Usando la ecuación en el ejemplo: − 1 0.053 0.947 Gse = = = 2.761

1 − 0.053 0.3945 − 0.05152.535 1.030

3. Gravedad Específica Teórica Máxima de la mezcla para otros contenidos de asfalto

En el diseño de mezclas con un agregado dado, se requiere conocer la gravedad específica

teórica máxima, para cada contenido de asfalto, y de esta manera calcular el porcentaje de vacíos

de aire para cada contenido de asfalto. Aunque la gravedad específica teórica máxima se puede

determinar para cada contenido de asfalto empleando la norma, la precisión del ensayo es mejor

cuando la mezcla es cerrada. Además, es más conveniente realizar el ensayo por duplicado o

triplicado.

La gravedad específica teórica máxima para otros contenidos de asfalto puede determinarse con

la siguiente ecuación. Para efectos prácticos la gravedad específica efectiva del agregado es

constante porque el asfalto absorbido no varía apreciablemente con las variaciones del contenido

de asfalto.

Por definición:

G mm = Ws + WAC

V + VSustituyendo,

G mm

efectivo AC

= WT

WsGse

G =

+ WACG b

WTmm WT (1 − Pb )

Gse

WT PbG b

simplificando, y asumiendo que el peso total es el 100%

G mm = 11 − Pb + Pb




Donde: Gse G b

P ⎟

⎜ ⎠




Ws = Peso del agregado

VAC = Volumen del cemento asfáltico total

Vefec = Volumen efectivo

WT = Peso total de la mezcla

Pb = contenido de asfalto del ASTM D2041, porcentaje del peso total de la mezcla

WAC = Peso total del cemento asfáltico

Gb = Gravedad específica del cemento asfáltico

Gse = Gravedad especifica efectiva del agregado

Usando los datos de la tabla y la gravedad especifica efectiva, Gse, para 4% de contenido de

asfalto (Pb):

G mm = 11 − 0.04 +

0.04

= 10.3477 + 0.0388

= 2.587

2.761 1.030

4. Porcentaje de Asfalto Absorbido, Pba

El porcentaje de asfalto absorbido del agregado mineral usualmente se expresa por peso del

agregado mas que por peso de la mezcla total. La ecuación para calcular el asfalto absorbido

puede obtenerse a partir de:⎛ ⎞⎜ Wba ⎟Pba = ⎜⎝ Ws

⎟ ×100⎠

sustituyendo, peso = volumen x gravedad especifica⎛ × ⎞Vba

ba ⎜G b ⎟ ×100

⎝ Ws ⎠El volumen de asfalto absorbido es la diferencia entre el volumen bulk del agregado y su volumen

efectivo. Por lo tanto,

Pba = (Vsb − Vse )× G bWs

× 100

sustituyendo, volumen = peso/ gravedad especifica⎛ ⎞

simplificando,

Pba =

⎜ Ws⎝ Gsb

– Ws ⎟ × G Gse ⎟

b

Ws

×100

Pba =Gse − Gsb

× G b ×100

Donde:

Gsb

Gse




Pba = porcentaje de asfalto absorbido por peso del agregado




Wba = peso de asfalto absorbido

Ws = peso del agregado

Vba = peso de asfalto absorbido

Vsb = volumen bulk del agregado

Vse = volumen efectivo del agregado

Gb = gravedad especifica del cemento asfáltico

Gse = gravedad especifica efectiva del agregado

Gsb = gravedad especifica bulk del agregado

Reemplazando los datos del ejemplo:− ⎛ ⎞2.761Pba =

2.703 ×1.030 ×100 = ⎜ 0.058

⎟ ×1.030 ×100 = 0.8%2.703× 2.761 ⎝ 7.463 ⎠

5. Porcentaje de Asfalto Efectivo, Pbe

El contenido de asfalto efectivo, Pbe, de la mezcla es el contenido total de asfalto menos la

cantidad de asfalto que absorbió el agregado. Esta es la capa de asfalto que recubre

exteriormente el agregado y es el contenido de asfalto que gobierna el comportamiento de la

mezcla asfáltica.

Pbe = Pb − Pba Ps100

Donde:

Pbe = contenido de asfalto efectivo, porcentaje por peso total de la mezcla

Pb = contenido de asfalto, porcentaje del peso total de la mezcla

Ps = contenido de agregado, porcentaje por peso total de la mezcla

Pba = asfalto absorbido, porcentaje por peso del agregado

De los datos del ejemplo:

El porcentaje en peso de la mezcla es 5.3% y el porcentaje en peso del agregado es 0.8%,

reemplazando:

0.8% × Pbe = 5.3% − 94.7% = 5.3% − 0.758% = 4.5%100

6. Porcentaje VMA en Mezcla Compactada

Como ya se indicó el volumen de vacíos en el agregado mineral VMA es un factor importante para

el diseño de mezclas.

⎜ ⎟

⎛ (




La fórmula para VMA puede obtenerse considerando la relación peso-volumen de la figura 2. Se

recomienda que el cálculo sea realizado con la gravedad específica bulk del agregado:

simplificando,

VMA =

VT − VsbVT

Vsb

×100

VMA = 100 −VT

×100

sustituyendo volumen con el peso dividido entre la gravedad específica

Ws Gsb

VMA = 100 − WTGmb

×100

sustituyendo,

y simplificando

Ws = WT − Pb × WT

⎛VMA = 100⎜1 − G mb (1 − Pb )⎞

⎟

Donde:

⎝


Gsb ⎠

VT = volumen total de mezcla compactada

Ws = peso del agregado

WT = peso total de la mezcla

Gsb = gravedad especifica bulk del agregado

Gmb = gravedad especifica bulk de la mezcla compactada

Pb = contenido de asfalto, porcentaje del peso total de la mezcla

Para el ejemplo:

VMA = 100⎜1 − 2.442(1 −

0.053)⎞⎟ = 100 1 − 0.855 = 14.4%

⎝ 2.703 ⎠

7. Porcentaje de Vacíos de Aire en la Mezcla Compactada, Va

La fórmula para calcular el porcentaje de vacíos de aire puede obtenerse a partir de:

Por definición,




Va = Vv × 100 VT

⎜ ⎟

⎠

m

m

TV

Ta

⎝




sustituyendo,

Vv = VT − Vfa − Vs b

⎛ VT − Vfa − Vsb ⎞Va = ⎜

⎝⎛

VTVfa + Vsb ⎞

⎟ ×100⎠

Va = ⎜1 −⎝ VT

⎟ ×100⎠

multiplicando el numerador y denominador por WT y simplificando,

⎛ W⎜

V = ⎜1 − TW⎜

⎞⎟⎟ ×100⎟

sustituyendo,

⎜ (Vfa + Vsb ) ⎟

Donde:

⎛Va = ⎜1 −

⎝

G ⎞⎟ ×100

G mm ⎠

Va = vacíos de aire en la mezcla compactada, porcentaje del volumen total

Vv = Volumen de vacíos de aire

VT = Volumen total del especímen compactado

Vfa = Volumen de vacíos llenos con cemento asfáltico


WT = Peso total del especímen compactado

Gmb = Gravedad específica bulk del especímen compactado

Gmm = Gravedad específica teórica máxima de la mezcla

Nota.- En mucha bibliografía se identifica al porcentaje de vacíos de aire en la mezcla compactada

como VTM.⎛

VTM = ⎜1 −⎝

G ⎞⎟ ×100G mm ⎠

Para el ejemplo:VTM = ⎜1 − 2.442

⎟ ×100 = 3.7%⎛ ⎞

⎝ 2.535 ⎠

8. Vacíos Llenos con Asfalto, VFA

VFA es simplemente el porcentaje de VMA llenado con cemento asfáltico. La siguiente fórmula se

usa para calcular el VFA:




Donde:

VFA = VMA − VTM ×100 VMA

VFA = vacios llenos con asfalto, porcentaje de VMA

VMA = vacios en el agregado mineral, porcentaje del volumen bulk

Va ó VTM = vacios de aire en la mezcla compactada, porcentaje del volumen total

Para el ejemplo:

VFA = 14.4 − 3.7 ×100 = 74.3%14.4

Los Métodos de Laboratorio ASTM D2041 de Gravedad Específica Teórica Máxima y ASTM

D1188 Gravedad Específica Bulk de la Mezcla Compactada se desarrollarán teóricamente a

continuación.

CONCLUSIÓNUna revisión de las gravedades especificas mencionadas indican lo siguiente:

1. La diferencia entre gravedad especifica seca bulk y la gravedad especifica seca aparente

es el volumen del agregado usado en los cálculos. La diferencia entre estos volúmenes es

igual al volumen del agua absorbida en los vacíos permeables (diferencia entre los peso

saturado superficialmente seco y seco al horno cuando son pesados en gramos). Ambas

gravedades especificas usan el peso seco al horno del agregado.

2. La diferencia en los cálculos entre la gravedad especifica seca bulk y la gravedad

especifica saturado superficialmente seco es el peso del agregado. El volumen del

agregado es idéntico para ambas gravedades especificas. La diferencia en los pesos es

igual al agua absorbida en los vacíos permeables (diferencia entre los pesos del os

agregados saturados superficialmente seco y secado en el horno).

3. Las diferencias en los cálculos entre la gravedad aparente, seca bulk y efectiva es el

volumen del agregado. Las tres gravedades especificas usan los pesos del agregado

secado al horno.

4. La diferencia entre la gravedad especifica bulk de la mezcla compactada y la gravedad

especifica teórica máxima es el volumen. La diferencia de volúmenes es porque están

asociados con el volumen del aire en la mezcla compactada.

5. Los valores medidos de a gravedad especifica compactada pueden ser verificados para

una primera aproximación usando lo siguiente: a) la gravedad especifica aparente siempre

era igual o mayor que la gravedad especifica efectiva el cual será siempre igual o mayor

que la gravedad especifica seca bulk, b) la gravedad específica saturada superficialmente

seco bulk siempre será igual o mayor que la gravedad específica seca bulk, c) la gravedad

específica teórica máxima será siempre igual o mayor que la gravedad especifica




compactada de la mezcla, d) la gravedad específica del agregado (aparente, efectiva,

seca bulk, saturado superficialmente seca bulk) será siempre mayor que la gravedad

específica teórica máxima de la mezcla.

AGREGADOS MINERALES

Granulometría

Los tamaños típicos usados en el análisis granulométrico para mezclas asfálticas en caliente son:

2”; 1 ½”; 1”; ¾”; ½”; 3/8”; Nº4; Nº8; Nº16; Nº30; Nº50; Nº100 y Nº200 (50.8 mm; 38.0 mm; 25.4

mm; 19.0 mm; 12.5 mm; 9.5 mm; 4.75 mm; 2.36 mm; 1.18 mm; 0.6 mm; 0.3 mm; 0.15 mm; y 0.075

mm, respectivamente). La gradación de agregados algunas veces se describen como densas o

bien gradadas, uniformemente gradadas (abierta), y gradación gruesa.

La gradación es una de las mas importantes propiedades de los agregados. Este afecta casi todas

las propiedades importantes de una mezcla asfáltica en caliente, incluyendo dureza, estabilidad,

durabilidad, permeabilidad, trabajabilidad, resistencia a la fatiga, resistencia al rozamiento, y

resistencia a la humedad. De esta manera, la gradación es la primera consideración en un

diseño de mezclas asfálticas. Teóricamente, es razonable que la mejor gradación es la densa o

bien gradada.

Especificaciones y Tolerancias

El texto de Carreteras, Calles y Aeropistas, de 1976 presenta ocho tipos de mezclas asfálticas en

caliente recomendados por el Instituto de Asfalto de los EE.UU. sin especificar el año, en el que el

tamaño máximo varía desde 2 ½” para el tipo Macadam a Nº4 para láminas asfálticas. El

Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción en su Oficina de Control de

Calidad, emplea las mencionadas especificaciones en los diseños de mezclas que realiza. Tabla

Nº1

Se define los términos Tamaño Máximo Nominal como el tamiz inmediatamente superior al primer

tamiz que retiene el 10% de material durante el tamizado; y Tamaño Máximo como el tamiz

inmediatamente superior al tamaño máximo nominal.

Una mezcla para pavimentación se clasifica de acuerdo a su tamaño máximo o tamaño máximo

nominal. The Asphalt Handbook, del Asphalt Institute (MS-4), considera que los tamaños máximos

nominales mas usados en mezclas de pavimento asfáltico son 1 ½”; 1”; ¾”; ½” y 3/8”, cuya

gradación se puede conseguir por combinación o mezcla de husos granulométricos normalizados

en los Estados Unidos y que aún no se emplean en el Perú.




Los Husos Granulométricos son especificaciones para los productores de agregados y es

empleado por diseñadores y constructores en proyectos de edificaciones, para diseño de mezclas

del concreto, filtros, etc. En las tablas Nº2 y Nº3 se muestran los Husos Granulométricos y las

Especificaciones Granulométricas para mezclas asfálticas en calientes según The Asphalt

Institute.

El libro Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction de la NAPA Research and

Education Foundation, especifica que para la mayoría de las mezclas asfálticas en caliente se

requieren gradaciones densas para agregados. En las tablas Nº4 y Nº5 se muestran los límites

recomendados por ASTM D-3515 y las tolerancias.

Tabla Nº1: REQUISITO DE GRADACION PARA TIPOS DE MEZCLAS ASFALTICAS

Nº I-A II-A II-B II-C II-D II-E III-A III-B III-C III-D III-EUsos Base Sello Sello o Capa

SuperficialCapa

Superficial o capa ligante

Capa ligante o Base

Capa ligante o

Base

Capa Superficial

C. Sup.deNivelación o

C. ligante

Capa ligante

Capa ligante o Base

Capa ligante o

BaseEspesor compactadopara capas individuales 3" - 4" 3/8" - 3/4" 3/4" - 1/2" 1" - 2" 1 1/2" - 3" 3" - 4" 3/4" - 1 1/2" 1" - 2" 1" - 2" 1 1/2" - 3" 3" - 4"

Mallas Tipo Macadam graduación abierta Graduación gruesaPorcentaje que pasa en peso

2 ½" 1001 ½" 35-70 100 1001" 100 70 - 100 100 75 - 1003/4" 0-15 100 70 - 100 50 - 80 100 100 75 - 100 60 - 851/2" 100 70 - 100 100 75 - 100 75 - 1003/8" 100 70-100 45 - 75 35 -60 25 - 50 75 - 100 60 - 85 60 – 85 45 - 70 40 - 65Nº 4 40-85 20-40 20 - 40 15 - 35 10 - 30 35 - 55 35 - 55 30 – 50 30 - 50 30 - 50Nº 8 0-5 5-20 5-20 5 - 20 5 - 20 5 - 20 20 - 35 20 - 35 20 – 35 20 - 35 20 - 35Nº 30 10 - 22 10 - 22 5 – 20 5 - 20 5 - 20Nº 50 6 - 16 6 - 16 3 – 12 3 - 12 3 - 12Nº 100 4 - 12 4 - 12 2 – 8 2 - 8 2 - 8Nº 200 0-3 0-4 0-4 0 - 4 0 - 4 0 - 4 2 - 8 2 - 8 0 – 4 0 - 4 0 - 4Cont. Normal de asfalto

3,0 a 4,5% p.t. demez. El lím. sup. se aumenta si agreg. Absorb.

3,0 a 6,0% por peso del total de la mezcla. El límite superior podrá aumentarse si se usa agregado absorbente

3,0 a 6,0% por peso del total de la mezcla. El límite superior podrá aumentarse si se usa agregado absorbente

Limitaciones del tránsito

Ninguna Ninguna Ninguna

Texturasuperficial

Muy abierta y porosa(nec. capa superf.)

Abierta Abierta, mediana a gruesa

Agregadorequerido La piedra, grava o escoria, debe ser dura,sana y fracturada

La piedra, grava o escoria que se emplee, debe ser dura, sanay fracturada

La piedra, grava o escoria que se emplee, debe ser dura, sana yfracturada

Carreteras, Calles y Aeropuertos. Raúl Valle Rodas, 1976. Pág. 203 a 210 Continua......



1Ing. Silene Minaya – M.I. Abel

REQUISITO DE GRADACION PARA TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

Nº IV-A IV-B IV-C IV-D V-A V-BUsos Capa Superficial Capa Superficial Capa Superficial o

capa liganteCapa ligante o

BaseCapa Superficial Capa Superficial

de nivelación

Espesor compactado para capas individuales 3/4" - 1 1/2" 1" - 2" 1 1/2" - 2 1/2" 2" - 3" 3/4" - 1 1/2" 1" - 2"

Mallas graduación cerrada gradación finaPorcentaje que pasa en peso

2 1/2"1 1/2" 1001" 100 80 - 1003/4" 100 80 - 100 70 - 90 1001/2" 100 80 - 100 100 85-1003/8" 80 – 100 70 - 90 60 - 80 55 - 75 85-100Nº 4 55 – 75 50 - 70 48 - 65 45 - 62 65-80 65-80Nº 8 35 – 50 35 - 50 35 - 50 35 - 50 50-65 50-65Nº 30 18 - 29 18 - 29 19 - 30 19 - 30 25-40 25-40Nº 50 13 - 23 13 - 23 13 - 23 13 - 23Nº 100 8 - 10 8 - 10 7 - 15 7 - 15 10-20 10-20Nº 200 4 - 10 4 - 10 0 - 8 0 - 8 3-10 3-10Cont. Normalde asfalto

3,5 a 7,0% por peso del total de la mezcla. El límite superior podráaumentarse si se usa agregado absorbente

4,0 a 7,5% por peso del total de lamezcla. El límite superior podrá aumentarse si se usa agregado

absorbenteLimitaciones del tránsito

Ninguna Para tránsito muy pesado las variacionesen los porcentajes de los materiales tiendenafectar sensiblemente las mezclas. Por tanto,

controlar bien el diseño en laboratorio antesindicar la mezcla

Textura superficial Mediana a fina Densa y arenosaAgregadorequerido La piedra, grava o escoria de altos hornos que se emplee, debe ser dura, sana y

fracturadaLa piedra, grava o escoria de altos hornos

que se emplee, debe ser dura,sana y fracturada

Carreteras, Calles y Aeropuertos. Raúl Valle Rodas, 1976. Pág. 203 a 210 Continua.....




REQUISITO DE GRADACION PARA TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICASNº VI-A VI-B VII-A VII-AUsos Capa Superficial Capa Superficial o de nivelación,

puede usarse como base cuando el agregado grueso es muy costoso

Capa Superficialpuede usarse como base

cuando el agregados grueso es muy costoso

Capa Superficialpuede usarse como base

Espesor compactado para capasindividuales 1" - 2" 1" – 2" 1/2" - 1" 1/2" - 1"

Mallas lámina de piedra Lámina de arena lámina finaPorcentaje que pasa en peso

1/2" 100 1003/8" 85-100 85-100 100Nº 4 85-100 100Nº 8 65-80 65-80 80-95 95-100Nº 16 50-70 47-68 70-89 85-98Nº 30 35-60 30-55 55-80 70-95Nº 50 25-48 20-40 30-60 40-75Nº 100 15-30 10-25 10-35 20-40Nº 200 6-12 3-8 4-14 8-16Cont. Normalde asfalto

4,5 a 8,5% por peso del total de la mezcla. El límite superior podráaumentarse si se usa agregado absorbente

7,0 a 11,0% por peso del totalde la mezcla. El límite superior podrá aumentarse si se usa agregado absorbente

7,5 a 12,0% por peso deltotal de la mezcla. El límite superior podrá aumentarse si se usa agregado absorbente

Limitaciones del tránsito Ninguna

Textura superficial Densa y arenosa Densa y arenosa Densa y arenosa

Agregadorequerido Bien gradado, se prefiere arenas moderadamente angulosas Bien gradado, se prefiere quesea ligeramente anguloso

Bien gradado, arenaangulosa con estabilidad natural

Aplicaciones sugeridas Capa superficial: para calles, campos deportivos, canchas de tenis y pisos de fábricas. Es empleado en carreteras cuando el agregado grueso

escasea o es muy costoso Además se emplea como capa niveladora

Como capa superficial en calles. En carreteras se usacuando los agregado son muy costosos

Para calles

Carreteras, Calles y Aeropuertos. Raúl Valle Rodas, 1976. Pág. 203 a 210

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2

5

5

6

6

7

8

1

3

4




Tabla Nº2: Husos Granulométricos para Agregados Gruesos en USA Cantidad que pasa por tamices de abertura cuadrada, en porcentaje de peso

Número Tamaño Nominal, de Tamiz Abertura cuadrada 100 mm

(4")90 mm(3 1/2")

75 mm(3")

63 mm(2 1/2")

50 mm(2")

37,5 mm(1 1/2")

25,0 mm(1")

19,0 mm (3/4")

12,5 mm (1/2")

9,5 mm (3/8")

4,75 mm (Nº4)

2,36 mm (Nº8)

1,18 mm (Nº16)

300 umm (Nº50)

150 umm (Nº100)

90 a 37,5 mm

(3 1/2" a 1 1/2") 100 90-100 25-60 0-15 0-563 a 37,5 mm

(2 1/2" a 1 1/2") 100 90-100 35-70 0-15 0-563 a 19,0 mm

(2 1/2" a 3/4") 100 90-100 25-60 0-10 0-550 a 25,0 mm

(2" a 1") 100 90-100 35-70 0-15 0-550 a 4,75 mm

(2" a Nº4) 100 95-100 35-70 10-30 0-537,5 a 19,0 mm

(1 1/2" a 3/4") 100 90-100 20-55 0-15 0-537,5 a 4,75 mm

(1 1/2" a Nº4") 100 95-100 35-70 10-30 0-525 a 12,5 mm

(1" a 1/2") 100 90-100 20-55 0-10 0-525 a 9,5 mm

(1" a 3/8") 100 90-100 40-75 15-35 0-15 0-525 a 4,75 mm

(1" a Nº4) 100 95-100 25-60 0-10 0-519 a 9,5 mm

(3/4" a 3/8") 100 90-100 20-55 0-15 0-519 a 4,5 mm

(3/4" a Nº4) 100 90-100 20-55 0-10 0-519 a 2,36 mm

(3/4" a Nº8) 100 90-100 30-65 5-25 0-10 0-512,5 a 4,75 mm

(1/2" a Nº4) 100 90-100 40-70 0-15 0-512,5 a 2,36 mm

(1/2" a Nº8) 100 90-100 40-75 5-25 0-10 0-59,5 a 2,36 mm

(3/8" a Nº8) 100 85-100 10-30 0-10 0-59,5 a 1,18 mm

(3/8" a Nº16) 100 90-100 20-55 5-30 0-10 0-54,75 a 1,18 mm

(Nº4 a Nº16) 100 85-100 10-40 0-10 0-54,5 mm

(Nº4 a Oa) 100 85-100 10-30

a cribadoThe Asphalt Institute MS-4, 1989. Página 94

Tabla Nº3

Composición Típica del Concreto Asfáltico Tamaño máximo nominal del agregado

Tamiz 37,5 mm 25,0 mm 19,0 mm 12,5 mm 9,5 mm (1 1/2") (1") (3/4") (1/2") (3/8")

Porcentaje acumulado que pasa (por peso)

50 mm (2") 10037,5 mm (1 ½") 90-100 10025,0 mm (1") 90-100 10019,0 mm (3/4") 56-80 90-100 10012,5 mm (1/2") 56-80 90-100 1009,5 mm (3/8") 56-80 90-1004,75 mm (Nº 4) 23-53 29-59 35-65 44-74 55-852,36 mm (Nº 8)* 15-41 19-45 23-49 28-58 32-671,18 mm (Nº 16)0,60 mm (Nº 30)0,30 mm (Nº 50) 4-16 5-17 5-19 5-21 7-230,15 mm (Nº 100)0,075 mm (Nº 200)** 0-5 1-7 2-8 2-10 2-10

Cemento asfáltico, porcentaje en 3-8 3-9 4-10 4-11 5-12peso de la mezcla total***

Se sugiere los números de husos para la combinación de agregados gruesos (ver tabla Nº2)

4 y 67 5 y 7 67 o 68o o o

4 y 68 57 6 y 8 78 8 * Las características de la gradación total de una mezcla de asfalto para pavimentos la cantidad que pasa el tamiz 2,36 mm (Nº8) es un significativo y conveniente control de campo de agregado fino y grueso. La cantidad máxima permitida que pase el tamiz 2,36 mm (Nº8) resultaría en superficies de pavimentos de textura fina, mientras que las cantidades mínimas que pasan por el tamiz 2,36 mm (Nº8) resultaría en superficies de textura gruesa.

** El material que pasa el tamiz 0,075 mm (Nº200) consiste de partículas finas de agregados o filler, o ambos. Este debe estar libre de materia orgánica y partículas de arcilla y con índice de plasticidad no mayor de 4 ensayado según ASTM D 423 y D 424

*** La cantidad de cemento asfáltico se da en términos de porcentaje en peso del total de la mezcla. La diferencia de gravedades específicas en diferentes agregados, así como una considerable diferencia en absorción, resulta en un rango amplio de contenido de cemento asfáltico. La cantidad de asfalto que se requiere para una mezcla se debe determinar por ensayos de laboratorio apropiados o en base a experiencias con mezclas similares, o por combinación de ambos.

The Asphalt Handbook. The Asphalt Institute, Manual de Series Nº4 (MS-4) 1989, pág. 93




Tabla Nº4Especificaciones para Gradaciones Densas

ASTM D3515

Tamiz

Mezcla Densa

Tamaño máximo nominal de agregados

2” 1 ½” 1” ¾” ½” 3/8” Nº4 Nº8 Nº16

Gradación de agregados (grava; fino y filler si se requiere)Porcentaje en peso

2 ½” (63mm) 100 - - - - - - - -

2” (50mm) 90-100 100 - - - - - - -

1 ½” (37.5mm) - 90-100 100 - - - - - -

1” (25.0mm) 60-80 - 90-100 100 - - - - -

¾” (19.0mm) - 56-80 - 90-100 100 - - - -

1/2” (12.5mm) 35-65 - 56-80 - 90-100 100 - - -

3/8” (9.5mm) - - - 56-80 - 90-100 100 - -

Nº4 (4.75mm) 17-47 23-53 29-59 35-65 44-74 55-85 80-100 - 100

Nº8 (2.36mm) 10-36 15-41 19-45 23-49 28-58 32-67 65-100 - 95-100

Nº16 (1.18mm) - - - - - - 40-80 - 85-100

Nº30 (600µm) - - - - - - 25-65 - 70-95

Nº50 (300µm) 3-15 4-16 5-17 5-19 5-21 7-23 7-40 - 45-75

Nº100 (150µm) - - - - - - 3-20 - 20-40

Nº200 (75µm) 0-5 0-6 1-7 2-8 2-10 2-10 2-10 - 9-20

Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. NAPA Research and Education Foundation 1996




Tabla Nº5Tolerancias de Gradación

ASTM D3515

TamizTolerancia

(%)

1/2” (12.5mm) y mayor ± 8

3/8” (9.5mm) ± 7

Nº4 (4.75mm) ± 7

Nº8 (2.36mm) ± 6

Nº16 (1.18mm) ± 6

Nº30 (600µm) ± 5

Nº50 (300µm) ± 5

Nº200 (75µm) ± 3Contenido de bitúmen, porcentaje en

peso del total de la mezcla± 0.5

Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. NAPA Research and Education Foundation 1996

Combinación de agregados

Por diferentes razones se deben realizar combinaciones de agregados, de manera que cumplan

con las especificaciones de gradación. Son diferentes los métodos que se puedan emplear para tal

fin, entre ellos está la dosificación de los agregados por peso y por métodos gráficos.

1.Dosificación de los agregados por peso

La fórmula básica es:

Donde:

P = Aa + Bb + Cc etc.

P Porcentaje promedio de las especificaciones en un tamiz

A, B, C, etc Porcentaje de material que pasa un tamiz para la granulometría A, B, C, etc

a, b, c, etc Proporción de agregados A, B, C, etc. usado en la combinación y donde el total es 1




Combinación de dos agregadosP = Aa + Bb

Sabiendo que a+b=1, a=1-b; y reemplazando en la ecuación, se tiene:

b = P - A B - A

a = P − B A − B

.................(1)

Ejemplo 1

Determinar la dosificación de los dos agregados mostrados en la siguiente tabla, para que

cumplan con la granulometría especificada.

Porcentaje que pasaTamiz Nº 3/4" 1/2" 3/8" Nº4 Nº8 Nº30 Nº50 Nº100 Nº200Agregado A 100 90 59 16 3,2 1,1 0 0 0Agregado B 100 100 100 96 82 51 36 21 9,2Especificaciones 100 80-100 70-90 50-70 35-50 18-29 13-23 8-16 4-10

Solución

Elija el tamiz que en cuyo porcentaje pasante sea mayor la diferencia de los agregados A y B,

para el problema es el tamiz Nº8

Usando los porcentajes del tamiz Nº8 y reemplazando en la ecuación (1), se obtienen las

proporciones:

b = P - A B - A

b = 42.5 − 3.2 = 0.50 82 − 3.2a + b = 1 ⇒ a = 0.50

Combinar los agregados en las proporciones encontradas para a y b.

Porcentaje que pasaTamiz Nº 3/4" 1/2" 3/8" Nº4 Nº8 Nº30 Nº50 Nº100 Nº2000,50*A 50 45 29,5 8 1,6 0,55 0 0 00,50*B 50 50 50 48 41 25,5 18 10,5 4,6Total 100 95 79,5 56 42,6 26,05 18 10,5 4,6Promedio deseado 100 90 80 60 42,5 23,5 18 12 7




El porcentaje en el tamiz Nº200 está en el límite inferior, razón por la que debemos incrementar

la proporción del agregado B a 0.55 y volver a calcular los valores combinados.

Porcentaje que pasaTamiz Nº 3/4" 1/2" 3/8" Nº4 Nº8 Nº30 Nº50 Nº100 Nº2000,45*A 45,0 40,5 26,6 7,2 1,4 0,5 0 0 00,55*B 55,0 55,0 55,0 52,8 45,1 28,1 19,8 11,6 5,1Total 100 95,5 81,6 60,0 46,5 28,5 19,8 11,6 5,1Especificaciones 100 80-100 70-90 50-70 35-50 18-29 13-23 8-16 4-10

Se observa que el tamiz Nº30 está cerca del límite superior, debiendo reducir la proporción de B

a 0.52 ó 0.53.

Combinación de tres agregados

Ejemplo 2

Asumiendo que se debe incorporar filler en la combinación, C, combinar los agregados

presentados en la tabla.

Porcentaje que pasaTamiz Nº 3/4" 1/2" 3/8" Nº4 Nº8 Nº30 Nº50 Nº100 Nº200Agregado A 100 90 59 16 3,2 1,1 0 0 0Agregado B 100 100 100 96 82 51 36 21 9,2Agregado C 100 100 100 100 100 100 98 93 82Especificaciones 100 80-100 70-90 50-70 35-50 18-29 13-23 8-16 4-10

Solución

De la observación, el tamiz en cuyo porcentaje pasante sea mayor la diferencia de los

agregados A y B, es el Nº8. El agregado A tendrá que incrementarse en porcentaje en la Nº8.

Calcular la proporción aproximada del agregado A, empleando la siguiente ecuación:

a = P − B A − B

a = 42.5 − 82 3.2 − 82

a = 0.50

Se examina el porcentaje que pasa en el tamiz Nº200 cuyos valores se sustituyen en la

ecuación principal.

P = Aa + Bb + Cc

7 = 0.50 + 9.2b + 82c




yb + c = 1- 0.50b + c = 0.50

reemplazando y despejando, se obtiene:c = 0.03 ⇒ b = 0.47

la dosificación resultante es:

2.Dosificación por métodos gráficos

Combinación de dos agregados

Ejemplo3

Dosificar los dos agregados según las especificaciones:

Porcentaje que pasaTamiz Nº 3/4" 3/8" Nº4 Nº10 Nº40 Nº80 Nº200Agregado A 100 48 31 25 22 15 8Agregado B 100 75 58 43 15 5 1Especificaciones 100 52-67 40-54 30-41 14-23 7-16 2-8

✓ Se traza un cuadrado ABCD, sobre cuyos lados se marcan los porcentajes de 0 a 100

de izquierda a derecha en el lado AB y viceversa en el lado CD✓ Sobre AD se marcan los porcentajes de uno de los agregados y sobre BC los

porcentajes del otro.

✓ Se unen con una línea continua los extremos correspondientes a un mismo tamiz,

escribiendo sobre esta línea el tamiz al que corresponde. Sobre estas líneas se grafican

pequeños cuadrados que representan los límites superior e inferior de las

especificaciones

✓ Se unen los cuadrados de los límites superiores (a, b, c, ......) y luego los cuadrados delos límites inferiores (a´, b´, c´, ...).

✓ El espacio que une los cuadrados más cercanos (a y b´)representa el margen de porcentajes entre los cuales se puede hacer la combinación de los dos materiales.

✓ Para el ejemplo puede variar (a) entre 70% del agregado B más 30% del agregado A; y

(b´) de 35% del agregado B más 65% del agregado A.

Granulom

etría Agregado

Gra

nulo

met

ría A

greg

ado

Combinación Gráfica de dos agregados

100%

90%

80%

70%

a

60%b

50%

c 40%

30%

3/8"

a´

Nº4

b´

Nº10c´

20%

10%

Nº40

d´Nº80

dNº200

0%0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Porcentajes

Calidad

La combinación de agregados para obtener la gradación exigida por las especificaciones es,

principalmente un trabajo de tanteo. Además de este requisito, los agregados como capa de base

y capa de superficie, deben cumplir ciertos requisitos de calidad de agregados

Requisitos de Calidad de Agregados paraMezclas Asfálticas

ENSAYO CAPA DE SUPERFICIE

CAPA DE BASE

Durabilidad 12% 15%

Abrasión máx 40% máx 50%

Partículas Chatas y Alargadas máx 15% máx 15%

Porcentaje de absorción de agua máx 1% máx 1%

Equivalente de arena mín 50% mín 40%

Adherencia (% ret) +95 +95

Riedel Weber grado 4 grado 4

PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS Y COMPACTACION DE MUESTRAS

Aplicación

El siguiente procedimiento es aplicable solamente a mezclas asfálticas en caliente, usando

cemento asfáltico con agregados no mayores de 2.54 cm (1 pulg.), el tamaño del molde Marshall

no debe exceder el diámetro de 101.6 mm (4 pulg.). Cuando el tamaño de la partícula excede los

2.5 cm (1 pulg.) se emplean moldes de 152.4 mm (6pulg.) realizándose modificaciones al

procedimiento que aquí se describe.

Este método es usado tanto en el diseño de mezclas en laboratorio y en el control de producción

de mezclas asfálticas.


El conjunto básico está formado por:

1. Molde de Compactación. Consiste de una placa de base plana, molde y collar de extensión

cilíndricos. El molde tiene un diámetro interior de 101.6 mm (4”) y altura aproximada de 76.2




mm (3”); la placa de base plana y el collar son ser intercambiables. Es conveniente que el

molde esté provisto de agarraderas. Ver Figura Nº01

2. Martillo de compactación con base plana circular de apisonado de 98.4 mm (3 7/8”) de

diámetro, equipado con un pisón de 4.54 kg (10 lb.) de peso total, cuya altura es de caída

de 457.2 mm (18“). Ver Figura Nº02

3. Pedestal de compactación. Pieza de madera de base cuadrada de 200.3 mm de lado y 457.2

mm de altura (8”x8”x18”), provista en su cara superior de una platina cuadrada de acero de

304.8 mm de lado por 25.4 mm de espesor (12”x12”x1”), firmemente sujeta en la misma. El

conjunto se deberá fijar firmemente a una superficie de concreto, de tal manera que la platina

de acero quede horizontal.

4. Extractor de Muestras de Asfaltos. Para extraer la probeta compactada del molde, es de

acero, en forma de disco con diámetro de 100 mm (3.95”) y 12.7 mm (1/2”) de espesor.

5. Soporte para molde o portamolde. Dispositivo con resorte de tensión diseñado para sostener

rígidamente el molde de compactación sobre el pedestal.

6. Mordaza. Consiste en dos segmentos cilíndricos, con un radio de curvatura interior de 50.8

mm (2”) de acero enchapado para facilitar su fácil limpieza. El segmento inferior que

terminará en una base plana, ira provisto de dos varillas perpendiculares a la base y que

sirven de guía al segmento superior. El movimiento de este segmento se efectuará sin

rozamiento apreciable. Ver Figura Nº03 y 04

7. Medidor de deformación. Consiste en un deformímetro de lectura final fija y dividido en

centésimas de milímetro, firmemente sujeto al segmento superior y cuyo vástago se apoyará,

cuando se realiza el ensayo, en una palanca ajustable acoplada al segmento inferior. Ver

Figura Nº04

8. Prensa. Para la rotura de las probetas será mecánica con una velocidad uniforme de

desplazamiento de 50.8 mm/min. Puede tener un motor eléctrico unido al mecanismo del

pistón de carga.

9. Medidor de Estabilidad. La resistencia de la probeta en el ensayo se medirá con un anillo

dinamométrico acoplado a la prensa, de 20 kN (2039 kgf) de capacidad, con una sensibilidad

de 50 N (5 kgf) hasta 5 kN (510 kgf) y 100 N (10 kgf) hasta 20 kN (2 039 kgf). Las

deformaciones del anillo se medirán con un deformímetro graduado en 0.001 mm

10. Discos de Papel Filtrante de 4 pulg.

11. Horno. El horno deberá estar provisto de control termostático, capaz de mantener la

temperatura requerida con un error menor de 3 ºC (5 ºF) se emplea para calentar los

agregados, material asfáltico, conjunto de compactación y muestra.

12. Baño. El baño para agua, de 150 mm (6”) de profundidad mínima y controlado termostáticamente para mantener la temperatura a 60º ± 1 ºC (140º ± 1.8 ºF), deberá tener un falso fondo perforado o estar equipado con un estante para mantener las probetas por lo

menos a 50.8 mm (2”) sobre el fondo del tanque.

Detalle A

4

6

87

33




114.3

104.8

109.1

108.7

114.3

101.60 ± 0.13

COLLAR

MOLDE de COMPACTACION

PLACA de BASE

Detalle A

101.2

120.6

Detalle A

Ø 109.1

Ø 108.7

COTAS EN m m

Figura 1: Dispositivo para moldear probetas

4 9

1

1

5

1

4

11

9

51 9

735

11

9




Ø 98.4

PASADOR ROSCADO

Ø 44.9

PARTES ROSCADO

15.944.4

Ø 34.1 3.73.6

(2e)

15.9

57.1 GUIAS DE MUELLE

(2d) BASE (2d)

CASQUILLO75.9

12.7 36.1

44.4

75.9

816

TUERCA BIEN APRETADA Y REMACHADA

(2b)

VARILLA DE GUIA

(2f)

PROTECTOR DE

DEDOS

63.5 19

304.8

114.3 190.5 Ø 75.9

12.7

(2c) PISON

Peso 605 g.

Ø 63.5

(2g) MANGO

Peso 605 g.

Figura 2: Martillo de compactación para el aparato Marshall

276

9

1

2

6

2

62

81

4




PLANTA

8.27.3

1311.5

45°6

11

Figura 3: Mordaza para Marshall

46




1

50

5 5

15

Figura 4: Dispositivo de ensayos de la probeta y mordazas




13. 2 Recipientes de dos litros de capacidad para calentar los agregados y para mezclar el

asfalto y agregado.

14. Tamices. Conformado por: 50 mm (2”), 37.5 mm (1 1/2”), 25 mm (1”), 19.0 mm (3/4”), 12.5mm (1/2”), 9.5 mm (3/8”), 4.75 mm (Nº 4), 2.36 mm (Nº 8), 300 µm (Nº 50), 75 µm (Nº 200).

15. Termómetros blindados. De 10ºC a 232ºC (50ºF a 450ºF) para determinar las temperaturas

del asfalto, agregados y mezcla, con sensibilidad de 3ºC. Para la temperatura del baño de

agua se utilizará termómetro con escala de 20ºC a 70ºC y sensibilidad de 0.2ºC (68ºF a

158ºF + 0.4ºF).

16. Balanza.

Para pesar agregados y asfalto de 5 kg. de capacidad, y sensibilidad de un 1 gr.

Para pesar probetas compactadas de 2 kg. de capacidad y sensibilidad de 0.1 gr.

17. Parafina

18. Pirex de 500 cm3

19. Guantes de cuero. Para poder manipular el equipo caliente

20. Crayolas para identificar las probetas

21. Bandejas taradas

22. Espátulas

Las fotos de la 1 a la 5 muestran el equipo básico que se necesita para el ensayo Marshall.

Procedimientos previos

Se deben realizar los siguientes pasos antes de iniciar la mezcla:

Paso A: Evaluación de agregados

A.1 Realice los ensayos de abrasión en la Máquina de Los Ángeles, resistencia a los sulfatos,

equivalente de arena, presencia de sustancias deletéreas, caras de fractura y partículas

alargadas.

A.2 Si el agregado pasó los controles de calidad del paso A.1, se debe realizar la combinación de

agregados, gravedad específica y absorción. El diseño de mezcla debe proporcionar la

granulometría que se encuentra dentro de los rangos de diseño.

A.3 Gravedad específica bulk del agregado grueso (AASHTO T85 ó ASTM C127) y del agregado

fino (AASHTO T84 ó ASTM C128). Calcule la gravedad especifica de la combinación de

agregados.

Paso B: Evaluación del cemento asfáltico

B.1 Determine el grado apropiado de cemento asfáltico a emplear, según el tipo y ubicación

geográfica del proyecto, verificar que las propiedades especificadas sean aceptables.




Foto Nº1 Máquina de estabilidad Marshall con anillo de carga




Foto Nº2 Este conjunto muestra la placa de base plana, molde y collar de extensión

del molde de compactación, Martillo de compactación y Pedestal de compactación.




Foto Nº3 Para extraer la probeta compactada del molde se requiere el extractor de

muestras de asfaltos.




Foto Nº4 Martillo de compactación

Foto Nº5 Mordaza para rotura de especimenes Marshall




B.2 Calcular la gravedad especifica del cemento asfáltico (AASHTO T228 ó ASTM D70) y del filler

(AASHTO T100 ó ASTM D854) y grafique la viscosidad versus temperatura (Carta de Viscosidad)

B.3 Determinar la temperatura de mezcla y compactación de la Carta de Viscosidad.

1.La temperatura a la cual se calentará el cemento asfáltico para la mezcla, se selecciona en el rango del viscosidad de 170±20 centistokes (1 centistoke =1 mm2/s).

2. La temperatura de compactación se encuentra en el rango del viscosidad de 280±30

centistokes

Paso C: Preparación de los Especimenes Marshall

C.1 Secar los agregados los agregados hasta obtener peso constante entre 105ºC y 110ºC,

separarlos por tamizado en las mallas sugeridas:

1” a ¾”

¾” a 3/8”

3/8” a Nº4

Nº4 a Nº8

Pasa Nº8

Fijada la composición en tanto por ciento de cada árido para obtener la granulometría total de la

mezcla que se desea, se calcula el peso necesario de cada uno de ellos para realizar el amasado

de 18 especimenes, aproximadamente 1150 gr. en cada uno, un total de 22 kg y un galón de

cemento asfáltico.

C.2 Pese los agregados para cada especímen por separado y caliéntelos a la temperatura de

mezcla, según paso B.4. El peso total de agregado se determinará en el paso C.3.

C.3 Generalmente se prepara un especímen de prueba, mida la altura del mismo (h1) y verifique la altura requerida del especímen Marshall: 63.5 ± 5.1 mm (2.5 ± 0.20 pulg.). Si el especímen está fuera del rango, ajuste la cantidad de agregados con la siguiente fórmula:

Donde:

Q = h ×1150 gr h1

Q Peso del agregado para un especímen de 63.5 mm (2.5 pulg.) de altura, gr.

h Altura requerida, que será 63.5 mm ó 2.5 pulg.

h1 Altura del especímen de prueba, mm (pulg)

C.4 Calentar a la temperatura de mezcla la suficiente cantidad de asfalto para preparar 18

especimenes; tres especimenes compactados por cada porcentaje de contenido de asfalto, los




incrementos porcentuales de asfalto son de 0.5% con por lo menos dos contenidos antes y

después del Optimo Contenido de Asfalto. A tres mezclas cerca al óptimo contenido de humedad

se les mide la gravedad específica Rice o Máxima Densidad Teórica (TMD). (Nota.- algunas

agencias en los Estados Unidos solicitan gravedades específicas Rice para todos los contenidos

de asfalto. A pesar de todo, la precisión del ensayo es mejor cuando la mezcla está cerca de l

óptimo contenido de asfalto. Es preferible medir la gravedad específica Rice por triplicado. Luego

de promediar los resultados de los tres ensayos, y calcular la gravedad específica efectiva de los

agregados, la máxima gravedad específica para todos los contenidos de asfalto se calculan

usando las fórmulas sencillas ya explicadas).

Nota.- No mantener el ligante por más de una hora a la temperatura de mezcla ni emplear ligante

bituminoso recalentado. Durante el período de calentamiento del ligante se debe agitar

frecuentemente dentro del recipiente para evitar los sobrecalentamientos.

C.5 De acuerdo a las especificaciones se determina el número de golpes por cara para la

compactación Marshall

C.6 El recipiente en el que se realizará la mezcla será manchado con una mezcla de prueba para

evitar la pérdida de ligante y finos adheridos al recipiente, se limpiará solamente arrastrando con

una espátula todo el material posible. Colocar la cantidad de agregado requerido en esa vasija y

añada la cantidad de asfalto caliente necesario por peso, para el porcentaje de cemento asfáltico

de la mezcla deseada.

% Cemento asfáltico = Peso cemento asfáltico Peso árido + Peso cemento asfáltico

C.7 Mezclar el cemento asfáltico y agregados hasta que éstos estén totalmente cubiertos. La

mezcla puede hacerse manual o mecánicamente. Cuando la mezcla requiera filler, éste se

agregará luego que los agregados estén cubiertos por el ligante.

C.8 Verificar la temperatura de los materiales recién mezclados, si está sobre la temperatura de

compactación, deje enfriar; si está por debajo, elimine el material y prepare una nueva muestra.

C.9 Se coloca dentro del conjunto del molde y la base del martillo compactador limpios, un disco

de papel filtrante de 10 cm de diámetro. Se calientan en el horno o en un baño de agua a una

temperatura comprendida entre los 93º a 149ºC. Verter la mezcla y emparejarla con una espátula

caliente 15 veces alrededor del perímetro y 10 veces en el interior. Limpiar el material del collar y

montura dentro del molde de tal manera que el medio sea ligeramente mas alto que los bordes.

Fijar el molde y base en el pedestal. Coloque el martillo precalentado dentro del molde, y aplique

el número de golpes según las especificaciones, la altura de caída del martillo es de 18” (457 mm).




Mantener el eje del martillo de compactación perpendicular a la base del molde durante la

compactación.

C.10 Retire el molde de la base. Coloque un papel filtrante en la superficie e inviértalo de tal

manera que la cara superficial se encuentre abajo. Reemplace el collar del molde y fíjelo junto con

la base en el pedestal. Aplicar el número de golpes especificados.

C.11 Después de la compactación remover la base y colocar el molde y collar sobre el extractor de

muestras. Con el molde y el collar de extensión hacia arriba en la máquina de ensayo, aplicar

presión y forzar el espécimen dentro del collar de extensión, levantar el collar del espécimen.

Cuidadosamente transferir el espécimen a una superficie plana, dejarlo de pie para que repose de

12 a 24 horas a temperatura ambiente, identificarlos con códigos alfanuméricos usando Crayolas.

C.12 Determine la gravedad especifica bulk de cada especímen tan pronto como las probetas

compactadas se han enfriado a la temperatura ambiente, según AASHTO T166. Se determina

calculando la relación entre su peso al aire y su volumen.

Pesar el especímen al aire; y

Sumerja la muestra en agua, dejar saturar por unos minutos, pesar la muestra en su

condición saturada superficialmente seca (SSD) en el agua.

Sacar la muestra del agua, secar el exceso de agua y pesar en su condición SSD en el

aire

Calcular el volumen restando el peso del especímen SSD en el aire y el peso del

especímen SSD sumergida. La fórmula empleada será:

WDGmb = W − W

SSD sub

Donde:

Gmb Gravedad Específica Bulk de la muestra compactada

WD Peso del especímen al aire

WSSD Peso del especímen en su condición SSD en el aire

Wsub Peso del especímen sumergido

Se determina el peso específico bulk promedio de todas las probetas hechas con el mismo

contenido asfáltico. Los valores dispares no se incluyen en el cálculo para lo cual se tendrá en

cuenta el siguiente rango de variación con respecto al valor medio

Peso Específico Bulk ± 1%




Los valores calculados del peso específico bulk, así ensayados, dan resultados mas reales, pero

existe otro procedimiento de laboratorio que cabe destacar, es el que podemos encontrar en las

nuevas normas emitidas por el ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y

Construcción.

El primer método se emplea cuando la textura superficial de las probetas es cerrada e

impermeable. El volumen de la probeta se obtiene restando el peso de la probeta en el aire y el

peso de la probeta sumergida en agua sin haber recubierto su superficie parafinada. La fórmula

empleada será:

Donde:

Gmb = WDWD − W

sub



Wsub Peso del especímen sumergido

El segundo método se aplica a mezclas cuya superficie es abierta y permeable. El volumen

aparente se determina restando el peso de la probeta en el aire y el peso de la probeta en el agua

pero habiéndola recubierto previamente de una capa de parafina. El peso específico bulk viene

dado por la fórmula:

Gmb = WD

WpD - Wppsub - WpD

– WD

Donde:

γp



WpD Peso del especímen parafinado en al aire

Wppsub Peso del especímen parafinado en el agua

γp Peso específico de la parafina

Los especimenes deben pesarse antes de ser parafinados, a continuación se sumergen en un

recipiente con parafina caliente. Si es necesario, se da pinceladas de parafina en los puntos mal

cubiertos. Dejar enfriar la parafina durante media hora y determinar el peso en el aire a la

temperatura ambiente e inmediatamente se pesa en agua3.

C.13 Calcule la gravedad especifica Rice en las mezclas asfálticas en caliente (Gmm) de acuerdo a

la norma AASHTO T209, su valor se emplea en el cálculo de los vacíos. Si la mezcla contiene

3 Gravedad Especifica Aparente y Peso Unitario de Mezclas Asfálticas Compactadas Empleando Especimenes Parafinados. MTC E506-1999

⎠⎝




agregados absorbentes se recomienda colocarla en el horno (manteniéndola a la temperatura de

mezcla) por cuatro horas de tal manera que el cemento asfáltico sea absorbido completamente por

el agregado entes del ensayo. Mantener la mezcla en un recipiente tapado mientras se encuentra

en el horno. Si el ensayo se hace por triplicado en la mezcla que contiene un porcentaje cerca al

óptimo contenido de asfalto, promediar los tres resultados; calcule la gravedad específica efectiva

de los agregados.

Si se realiza el cálculo de la gravedad específica Rice en cada una de las muestras a diferentes

contenidos de asfalto, calcular la gravedad específica efectiva de agregados en cada caso.

Calcule el promedio de las gravedades específicas efectivas y el promedio de las gravedades

específicas Rice.

En ausencia de datos proporcionados por el Método Rice, la gravedad específica puede calcularse

con una relación matemática que considera las gravedades específicas bulk y aparente de los

componentes de la mezcla:

100 Gmm = % asfalto % grueso % fino % filler + + +

Gsaasfalto A B C

Siendo:

Donde:

A = Gsb +

Gsa2

B = Gsb + Gsa2

C = Gsb +

Gsa2

, para el agregado grueso

, para el agregado fino

, para el filler

Gsb Gravedad específica bulk

Gsa Gravedad específica aparente

Paso D: Densidad y vacíos de los especimenes

Se refiere a las relaciones peso-volumen, completando los cálculos con los siguientes pasos:

D.1 Para cada especímen, use la gravedad específica bulk (Gmb) del paso C.12 y gravedad

específica Rice de la mezcla (Gmm) para C.13. Calcular el porcentaje de vacíos en el total de la

mezcla, VTM.

⎛ ⎞VTM = ⎜1-

Gmb ⎟ ×100⎜ Gmm

⎟

⎜ Gmb (1− Pb ) ⎟




D.2 Calcular la densidad de cada especímen Marshall como sigue:

Densidad(g/cm3 ) = Gmb × δw

D.3 Calcule el porcentaje de vacíos en el agregado mineral, VMA, para cada especímen Marshall

usando la gravedad específica bulk en los agregados (Gsb) para los pasos A.2, la gravedad

específica bulk de la mezcla compactada (Gmb) para el paso C.12, y el contenido de asfalto por

peso de mezcla total (Pb)

⎛ ⎞VMA = ⎜1- ⎟

⎝ Gsb ⎠D.4 Calcule el porcentaje de vacíos llenos de asfalto para cada especimen Marshall usando el

VTM y VMA como sigue:

VFA = ⎜ VMA - VTM ⎟ ×100⎛ ⎞⎝ VMA ⎠

Paso E: Estabilidad Marshall y Ensayo de Flujo

E.1 Calentar el agua del baño a 140ºF (60ºC) y colocar los especimenes a ser ensayados por un

período de 30 a 40 minutos. Los especimenes se ubicarán de manera escalonada para que todos

los especimenes sean calentados el tiempo especificado antes de ser ensayados.

E.2 Se limpian perfectamente las superficies interiores de las mordazas de rotura y se engrasan

las barras guía con una película de aceite de manera que las mordaza superior se deslice

libremente. Luego de calentarlos el tiempo necesario, se irán sacando uno a la vez, quitarles el

exceso de agua con una toalla y colocarlo rápidamente en la mordaza Marshall.

E.3 Colocar el medidor de flujo sobre la barra guía marcada y compruebe la lectura inicial. Aplicar

la carga a una velocidad de deformación de 2 pulg/min (50.8 mm/minuto) hasta que ocurra la falla,

es decir cuando se alcanza la máxima carga y luego disminuye según se lea en el dial respectivo.

El punto de rotura se define como la carga máxima obtenida y se registra como el valor de

estabilidad Marshall, expresado en Newtons (lbf). Mientras se está determinando la estabilidad se

mantiene firmemente el medidor de deformación en su posición sobre la barra guía; libérese

cuando comience a decrecer la carga y anote la lectura. Este será el valor del “flujo” para la

muestra expresado en centésimas de pulgada. Por ejemplo si la muestra se deformó 3.8

mm(0.15”) el valor de flujo será de 15. Este valor expresa la disminución de diámetro que sufre la

probeta entre la carga cero y el instante de la rotura.flujo en 0.01 pulgadas (0.25 mm). El ensayo

se realiza en un minuto contados desde que se saca el especímen del baño.




E.4 Repita los pasos E.2 y E.3 hasta que todos los especimenes sean ensayados.

1. El tiempo total transcurrido entre sacar el especímen del baño y aplicar la carga es de

60 segundos como máximo.

2. El tiempo total en el agua de baño para cada juego de tres especimenes es entre 30 a

40 minutos.

Paso F: Tabulación y Gráfico de los Resultados de Ensayo

F.1 Tabule los resultados de ensayo, corrija los valores de estabilidad para cada especímen

(ASTM D1559), y calcule el promedio de cada tres juegos de especimenes.

F.2 Grafique:

1. Contenido de asfalto Vs. Densidad (por unidad de peso)

2. Contenido de asfalto Vs. Estabilidad Marshall

3. Contenido de asfalto Vs. Flujo

4. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacíos, VTM

5. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacíos del agregado mineral, VMA

6. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacíos llenos de asfalto, VFA

F.3 Revise la tendencia de cada gráfico:

1. La estabilidad versus el contenido de asfalto puede tener dos tendencias:

1.1 La estabilidad crece a medida que el contenido de asfalto se aumenta,

alcanza un pico y luego decrecer.

1.2 La estabilidad decrece a medida que el contenido de asfalto se aumenta y no

presenta un pico. Esta curva es común en mezclas asfálticas en caliente

recicladas.

2. El flujo crece con el incremento del contenido de asfalto.

3. La densidad crece con el incremento de asfalto, alcanzo un pico, y luego decrece. La

densidad pico usualmente ocurre a un contenido de asfalto mayor que la estabilidad

pico.

4. El porcentaje de vacios de aire decrecerá con el crecimiento del contenido de asfalto.

5. El porcentaje de vacíos del agregado mineral, VMA, decrece con el crecimiento del

contenido de cemento asfáltico, alcanza un mínimo, y luego crece.

6. El porcentaje de vacíos llenos de asfalto, VFA, crece con el incremento de asfalto.

Paso G: Determinación del Optimo Contenido de Asfalto

G.1 Los siguientes dos métodos son comúnmente empleados para determinar el óptimo contenido

de asfalto de los gráficos:




Método 1.- El procedimiento NAPA, en TAS 14

1. Determine el contenido de asfalto correspondiente a la medida especificada del

contenido de vacíos (4% típicamente). Este es el óptimo contenido de asfalto.

2. Determine las siguientes propiedades en el óptimo contenido de asfalto de los

gráficos:

2.1 Estabilidad Marshall

2.2 Flujo

2.3 Porcentaje de vacíos del agregado mineral, VMA

2.4 Porcentaje de vacíos llenos de asfalto, VFA

3. Compare cada uno de estos valores de especimenes y si todos tiene el rango

especificado, entonces el óptimo contenido de asfalto determinado es satisfactorio. Si

algunas de estas propiedades está fuera del rango de especificaciones, la mezcla

debe ser rediseñada.

Método 2.- Método del Instituto del Asfalto en MS-2

1. Determine: (a) contenido de asfalto en la estabilidad máxima

(b) contenido de asfalto en la densidad máxima

(c) contenido de asfalto en el punto medio del rango de volúmenes de aire

especificado (4% típicamente)

2. Promediar los tres contenidos de asfaltos seleccionados

3. Para el promedio del contenido de asfalto, vea la curva ploteada y determine las

siguientes propiedades:

3.1.Estabilidad Marshall

3.2.Flujo

3.3.Porcentaje de vacíos del agregado mineral, VMA

3.4.Porcentaje de vacíos llenos de asfalto, VFA

4. Comparar los valores del paso 3con criterio para ser aceptado según el siguiente

cuadro:

Criterio de Diseño Marshall para Superficiesy Bases

Criterio Mezclas Método Marshall

Tráfico

Ligero Medio Pesado

Mínimo Máximo Mínimo Máximo Mínimo Máximo

Compactación Nº golpes/cara

35 50 75

Estabilidad, lb(N) 750 (333) 1200 (5333) 1800 (8000)

Flujo0.01 Pulg (0.25mm)

8 18 8 16 8 14

Vacíos de aire, % 3 5 3 5 3 5

Vacíos en elagregado mineral

Ver el gráfico siguiente

Mix Design Methods for Asphalt Concrete and Other Hot Mix Tipes. The Asphalt Institute, MS-2, May 1984




1Standard Specifications for Wire Cloth Sieves for Testing Purposes, ASTM Designation EII (AASHTO Designation M92).2For processed aggregate, the nominal maximum particle size is the largest sieve size listed inthe applicable specification upon which any material is retained.3Mixture in the 1% tolerance band shall be permitted only when experience indicates that the mixture will perform satisfactorily and when all other criteria are met.Mix Design Methods for Asphalt Concrete and Other Hot Mix Types, The Asphalt Institute, MS-2, May 1984

Relaciones entre Vacíos en el Agregado Mineral y Tamaño Máximo con el criterio de carga sobrepuesta

G.2 Encontrar el criterio de falla para alguna propiedad requerida es un trabajo especial para

determinar la mezcla que será empleada en la construcción. Si el criterio VMA no puede hallarse,

la gradación del agregados debe modificarse y volver a diseñar la mezcla.

Observaciones

1. Este método está limitado al proyecto y control de mezclas asfálticas elaboradas en planta

estacionaria, en caliente, empleando cemento asfáltico.

2. Con la prueba Marshall se determinan valores de estabilidad y de flujo en especimenes

cilíndricos, compactados axialmente con un sistema determinado y probados a sesenta grados

centígrados (60º C).

3. El valor de estabilidad se determina midiendo la carga necesaria para producir la falla del

espécimen, aplicada en sentido normal al eje.




4. La deformación vertical producida en el espécimen por dicha carga será el valor del flujo. El

valor de estabilidad expresa la resistencia estructural de la mezcla compactada, y está afectado

principalmente por el contenido de asfalto, la composición granulométrica y el tipo de agregado.

5. El valor de flujo representa la deformación requerida, en el sentido del diámetro del espécimen,

para producir la fractura. Este valor es una indicación de la tendencia de la mezcla para alcanzar

una condición plástica, y consecuentemente de la resistencia que ofrecerá la carpeta asfáltica a

deformarse bajo la acción de las cargas impuestas por los vehículos.


Los Asfaltos, Tecnología y Aplicaciones. Ingº Ricardo E. Bisso Fernández. Editado por Petróleos

del Perú – Petroperú S.A., Noviembre 1998

Standard Test Method for Resistance to Plastic Flow of Bituminous Mixtures Using Marshall

Apparatus. ASTM D1559-89

Resistencia de Mezclas Bituminosas empelando el Aparato Marshall. MTC E504-1999

Mix Design Methods for Asphalt Concrete and Other Hot Mix Tipes. The Asphalt Institute, MS-2,

May 1984

Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. NAPA Research and Education

Foundation 1996




Ejemplo 1 de Diseño de Mezclas

Agregados

Tamizar los agregados

✓ Las gradaciones de los cuatro agregados con las respectivas especificaciones para la gradación del total de agregado se muestra en la siguiente tabla:

Porcentaje que pasaTamiz Nº 1/2" 3/8" Nº4 Nº8 Nº16 Nº30 Nº50 Nº100 Nº200Agregado Número 1 100 89 3 1 1 1 1 1 0.1Agregado Número 2 100 100 58 10 8 5 4 3 2.2Agregado Número 3 100 100 99 81 71 46 26 15 10.0Agregado Número 4 100 100 100 99 94 86 68 18 2.5Especificaciones 100 95-100 47-77 52-70 46-63 37-57 24-39 8-25 2-8

✓ Determinar el porcentaje de cada agregado a ser usado para que cumpla con las

especificaciones. El cálculo se muestra en la siguiente tabla:

Porcentaje Tamaño del tamiz1/2" 3/8" Nº4 Nº8 Nº16 Nº30 Nº50 Nº100 Nº200

Combinación 1Nº 1

(25%)25 22 1 0 0 0 0 0 0,0

Nº 2(25%)

25 25 15 3 2 1 1 1 0,6

Nº 3(25%)

25 25 25 20 18 12 7 4 2,5

Nº 4(25%)

25 25 25 25 24 22 17 5 0,6

Total 100 97 65 48 44 35 25 9 3,7Especificaciones 100 95-100 47-77 52-70 46-63 37-57 24-39 8-25 2-8

Combinación 2Nº 1

(25%)25 22 1 0 0 0 0 0 0,0

Nº 2(15%)

15 15 9 2 1 1 1 0 0,3

Nº 3(35%)

35 35 35 28 25 16 9 5 3,5

Nº 4(25%)

25 25 25 25 24 22 17 5 0,6

Total 100 97 69 55 50 39 27 10 4,5Especificaciones 100 95-100 47-77 52-70 46-63 37-57 24-39 8-25 2-8

⎠⎝




✓ La combinación de agregados se determina por cualquiera de los métodos conocidos,

resultando 25% del agregado Nº1; 15% del agregado Nº2; 35% del agregado Nº3; y 25%

del agregado Nº4.

✓ La gravedad específica bulk de la combinación de agregados (Gsb) es 2.620

✓ La gravedad específica del cemento asfáltico se calculo y es 1.030

✓ Aproximadamente 20 especimenes de agregados fueron preparados usando las

proporciones calculadas

✓ La combinación de agregados fueron calculados a la temperatura especificada en ASTM

D1559 para el método Marshall. El peso total de cada especímen será suficiente para

preparar especimenes con 4” de diámetro y 2 ½” de altura.

Diseño de mezclas Marshall

✓ Las muestras calientes de agregados se mezclan con una cantidad de cemento asfáltico por encima y debajo del óptimo contenido de asfalto

✓ Los especimenes se compactan con 75 golpes en cada lado con el martillo Marshall

✓ Se preparan tres muestras para cada porcentaje de cemento asfáltico. Se preparan un

total de 18 especimenes

✓ Luego de compactar las muestras se extraen los moldes y se dejan enfriar. Las muestras

se pesan secadas al aire (WD), dejar empapar por tres minutos en agua y pesarlas

sumergidas en agua (Wsub), retirarlas del agua, secarlas y pesar en el aire (WSSD)

✓ La gravedad especifica bulks de la muestra Gmb se determina por:

WDGmb = W − W

SSD sub

El volumen de la muestra en ml es igual a WSSD-Wsub cuando el peso está en gramos. La densidad bulk (γ) de la muestra en pcf es:

γ = Gmb × δw

Los siguientes cálculos se hacen para la muestra 1 de 5.0% de contenido de asfalto

La densidad del especímen es:

Gmb = 1167.81169.0 − 650.7

= 2.253

γ = 2.253 × 1 = 2.253 gr/cm3

Los vacíos totales de la mezcla (VTM) se determinaron para cada muestra comparando el

promedio de la densidad bulk para cada contenido de asfalto de la densidad teórica

máxima (TMD). El método más común para determinar el TMD es el método Rice

especificado en ASTM D2041. El VTM se determinó con la siguiente ecuación:⎛ ⎞

VTM = ⎜1- Gmb ⎟ ×100 , ó

⎜ Gmm ⎟

⎞⎜




VTM = ⎜1- densidad bulk del especimen ⎟ ×100⎛ ⎞⎝ TMD ⎠

Para este problema, el promedio de tres muestras para el contenido de asfalto de 5.0%

tuvo una densidad bulk de 2.252 gr/cm3 y el TMD para esta muestra fue determinada en

2.454 gr/cm3. La VTM es entonces:

VTM = ⎜1- 2.252 ⎟ ×100 = 8.2%

⎛ ⎞⎝ 2.454 ⎠

Los vacíos del agregado mineral (VMA) se determinan por las siguientes ecuaciones para

el contenido de asfalto del 5%:⎛ Gmb ( 1 − P b ) ⎟ ⎛ 2.252 ( 1 − 0.05 ) ⎞

VMA = ⎜1- ⎟ ×100 = ⎜1- ⎟ ×100 = 18.3%⎝ Gsb ⎠ ⎝ 2.620 ⎠

Los vacíos llenos con asfalto (VFA) ser determinaron:

VFA = ⎜ VMA - VTM ⎟ ×100 = ⎜ 18.3 - 8.2 ⎟ ×100 = 55.2%⎛ ⎞⎝ VMA ⎠

⎛ ⎞⎝ 18.3 ⎠

Luego que las muestras fueron pesadas en el aire y agua y todos los cálculos hechos, las

muestras fueron entonces ensayadas para estabilidad y flujo. La carga de falla (libra) se

ensaya en el equipo estándar Marshall. El flujo se determina para 0.01 pulgadas (0.25

mm) para el primer pico de carga.

La medida de estabilidad es la actual carga medida, y la estabilidad corregida incluye una

corrección por volumen de especímen. Para este diseño todos los volúmenes estuvieron

en el rango requerido (ASTM D1559), sin necesitar corrección.

Luego de llenar todos los datos, graficar las relaciones para las diferentes relaciones de

propiedades y contenidos de asfalto. Las propiedades comúnmente graficadas son: peso

unitario, estabilidad Marshall, flujo, vacíos en la mezcla total, vacíos llenos con cemento

asfáltico, y vacíos en el agregado mineral.

Ahora se selecciona el óptimo contenido de asfalto para las especificaciones del proyecto.

Para este diseño de mezcla las especificaciones se muestran en el siguiente cuadro:

Propiedades de ensayo Especificaciones del proyecto

Estabilidad Marshall lbs (N) 1500 (6667) min

Flujo 0.01” (0.25 mm) 8 – 16

Vacios totales en la mezcla (%) 3 – 5

Vacios llenos de asfalto (%) 70 – 80




Evaluaremos el contenido de asfalto de acuerdo a los dos métodos planteados en el paso G:

Método 1

Un procedimiento usado es el recomendado por la NAPA. De las gráficas que se mostrarán, se

considera el óptimo contenido de asfalto a la media del porcentaje de vacios de la mezcla total de

las especificaciones (4%). Este contenido de asfalto se usa para determinar los valores de

estabilidad Marshall, VMA, flujo y porcentaje de vacios llenos. Cada uno de estos valores se

compara con los valores especificados; si todos están en el rango se acepta el contenido de

asfalto como el óptimo al 4% de vacios, en caso contrario. Si algunos de estos valores están fuera

del rango de especificaciones, la mezcla tiene que ser rediseñada. En el ejemplo, para 4% de

vacios se tiene 6.9% de contenido de asfalto, con este valor se comparan los datos sacados de

cada gráfico.

Propiedades de ensayoEspecificaciones del

proyectoResultado Condición

Estabilidad Marshall

lbs (N)1500 (6667) min 2750 lbs (12222 N) Aceptado

Flujo 0.01” (0.25 mm) 8 – 16 14 Aceptado

VMA (%) No se requiere 18.6 ------

Vacios llenos de

asfalto (%)70 – 80 79 Aceptado

Método 2

El segundo método usado considera como óptimo contenido de asfalto al que proporciona la

máxima estabilidad Marshall, máximo peso unitario, y 4% de vacios en el total de la mezcla (media

de las especificaciones). Por lo tanto, para los datos encontrados los siguientes contenidos de

asfalto son seleccionados:

PropiedadesContenido de asfalto

seleccionado

Pico de la curva de estabilidad 6.5

Pico de la curva de peso unitario 6.8

4% Volumen total de mezcla 6.9

Promedio 6.7




Los tres contenidos de asfalto se promedian para determinar el óptimo contenido de asfalto. Las

propiedades de la mezcla deben ser evaluadas para asegurar que las especificaciones requeridas

se encuentran en 6.7% del contenido de asfalto.

PropiedadesEspecificaciones del

proyectoResultado Condición

Estabilidad Marshall

lbs (N)1500 (6667) min 2775 lbs (12333 N) Aceptado

Flujo 0.01” (0.25 mm) 8 – 16 13.6 Aceptado

VTM (%) 3 - 5 4.2 Aceptado

De acuerdo a los resultados anteriores el óptimo contenido de asfalto seleccionado es de 6.7%.

Una dificultad con este segundo método para diferentes contenidos de asfalto es que no todas las

muestras tiene los gráficos como los del ejemplo. De hecho, algunas mezclas que contienen 75-

100% de partículas fracturadas no muestran picos en la curva de densidad, haciendo imposible

aplicar ésta metodología.

RESULTADOS DE ENSAYO PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS POR EL METODO MARSHALL

Ejemplo Nº1

BRIQUETA N° 1A 1B 1C 2A 2B 2C 3A 3B 3C 4A 4B 4C 5A 5B 5C 6A

1 % C.A. EN PESO DE LA MEZCLA 5.00 5.00 5.00 5.50 5.50 5.50 6.00 6.00 6.00 6.50 6.50 6.50 7.00 7.00 7.00 7.50

2 PESO ESPECIFICO BULK DE LA COMBINACION DE AGREGADOS 2.620 2.620 2.620 2.620 2.620

3 PESO DE LA BRIQUETA AL AIRE (gr) WD 1167.80 1164.90 1165.10 1166.40 1179.00 1169.40 1170.40 1181.10 1187.30 1174.20 1185.30 1182.30 1177.50 1183.40 1192.80 1181.90

4PESO DE LA BRIQUETA EN EL AIRE (gr)condición Saturada Superficialmente Seca WSSD 1169.00 1166.20 1167.00 1167.50 1180.60 1171.00 1171.00 1181.90 1189.00 1174.70 1186.00 1182.90 1177.90 1183.60 1193.30 1182.30

5PESO DE LA BRIQUETA EN EL AGUA (gr)condición Saturada Superficialmente Seca Wsub 650.70 647.00 651.00 652.40 661.40 650.90 656.70 664.70 670.90 661.60 667.70 667.70 663.00 665.40 675.70 663.30

6 VOLUMEN DE LA BRIQUETA (gr) 518.30 519.20 516.00 515.10 519.20 520.10 514.30 517.20 518.10 513.10 518.30 515.20 514.90 518.20 517.60 519.00

7 PESO ESPECIFICO BULK DE LA BRIQUETA gr/cm3 Gmb 2.253 2.244 2.258 2.264 2.271 2.248 2.276 2.284 2.292 2.288 2.287 2.295 2.287 2.284 2.304 2.277

8 PESO ESPECIFICO TEORICA MAXIMA, RICE 2.454 2.454 2.454 2.444 2.444 2.444 2.425 2.425 2.425 2.402 2.402 2.402 2.380 2.380 2.380 2.357

9 % VACIOS TOTALES EN LA MEZCLA(VTM) 8.2 8.6 8.0 7.3 7.1 8.0 6.1 5.8 5.5 4.7 4.8 4.5 3.9 4.0 3.2 3.4

10 % VACIOS EN AGREGADO MINERAL (V.M.A.) 18.3 18.6 18.1 18.3 18.1 18.9 18.4 18.1 17.8 18.3 18.4 18.1 18.8 18.9 18.2 19.6

11 % ASFALTO ABSORBIDO POR EL AGREGADO TOTAL (VFA) 55.4 54.1 56.0 59.9 60.9 57.7 66.5 67.8 69.1 74.2 73.9 75.3 79.3 78.7 82.6 82.7

12 ESTABILIDAD SIN CORREGIR 2400 2630 2560 2520 2690 2650 2620 2710 2980 2800 2730 2900 2820 2730 2790 2650

13 ESTABILIDAD CORREGIDA 2530 2620 2770 2810 2780

14 Peso Unitario (gr/cm3) 2.252 2.261 2.284 2.290 2.292

15 Flujo (0.001 Pulg.) 11.00 11.00 12.00 11 12.00 13 13.00 13 12.00 12 13 14 14 14 15 16

16 Flujo (0.001 Pulg.) promedio 11 12 13 13 14

17 % VACIOS TOTALES DE LA MEZCLA (VTM) 8.2 7.5 5.8 4.7 3.7

18 % VACIOS EN AGREGADO MINERAL (V.M.A.) 18.4 18.4 18.1 18.3 18.7

19 % ASF. ABSORBIDO POR EL AGREGADO TOTAL (VFA) Prom 55.2 59.5 67.8 74.4 80.2

VAC

IOS

VTM

PE

SO E

SPEC

IFIC

O

VOLU

MEN

LLE

NO

CO

N A

SFA

LTO

VF

(%

)ES

TAB

ILID

AD

FLU

JO

DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA

METODO DE LA NAPA

2.300

2.290

2.280

2.270

2.260

2.250

2.240

2.230

PESO ESPECIFICO VS. % DE ASFALTO

2900

2850

2800

2750

2700

2650

2600

2550

2500

2450

2400

ESTABILIDAD VS. % DE ASFALTO

2750

6,9

FLUJO VS. % DE ASFALTO

17

16

15

1414

13

12

11

6,910

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

ASFALTO (%)4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

ASFALTO (%)4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

ASFALTO (%)

% VACIOS VS. % DE ASFALTO % VACIOS LLENOS DE CON ASFALTO VS. % DE ASFALTO

% VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO MINERAL VS. % DE ASFALTO

9.0

8.0

7.0

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0

4,0

6,9

100.0

90.0

7980.0

70.0

60.0

50.0

40.06,9

21.0

20.0

19.0

18.0

17.0

16.0

15.0

18,6

6,9

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

ASFALTO (%)4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

ASFALTO (%)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

ASFALTO (%)

7VAC

IOS

VTM

PE

SO E

SPEC

IFIC

O

ESTA

BIL

IDA

D

FLU

JO


DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA

METODO DE L INSTITUTO DEL ASFALTO

PESO ESPECIFICO VS. % DE ASFALTO ESTABILIDAD VS. % DE ASFALTO FLUJO VS. % DE ASFALTO

2.300

2.290

2.280

2.270

2.260

2.250

2.240

2.230

2900

2850

2800

2750

2700

2650

2600

2550

2500

2450

2400

2775

6,7

17

16

15

14 13,6

13

12

11

10 6,7

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.58.0

ASFALTO (%)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

ASFALTO (%)4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

ASFALTO (%)

9.0

% VACIOS VS. % DE ASFALTO

100.0

% VACIOS LLENOS DE CON ASFALTO VS. % DE ASFALTO

21.0

% VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO MINERAL VS. % DE ASFALTO

8.0

7.0

6.0

5.0

4.0

4,2

90.0

80.0

77

0.0

20.0

19.0

18.0

18,5

3.0 60.0 17.0

2.0

1.0

0.06,7

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.58.0

ASFALTO (%)

50.0

40.0

6,7

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.58.0

ASFALTO (%)

16.0

15.0

6,7

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

ASFALTO (%)


Ejemplo 2 Diseño de Mezclas

Paso A: Evaluación de Agregados

A.1 Requisitos de calidad de agregados para Mezclas Asfálticas

Ensayo Datos

Durabilidad 8.6%

Abrasión 18.6%

Partículas Chatas y Alargadas 1.9%

Equivalente de arena 68%

Adherencia (% retenido) +95

Riedel Weber Grado 4

A.2 Si cumple con el control de calidad realizar la combinación de agregados, que cumpla con las

especificaciones técnicas del proyecto. De la combinación se emplearán 45% de agregado grueso

y 55% de agregado fino, de una cantera que cumple con las especificaciones del The Asphalt

Institute MS-4, 1989, Tabla Nº3

A.3 Calcular la gravedad específica bulk del agregado grueso (ASTM C127); agregado fino (ASTM

C128). Calcular la gravedad específica de la combinación de agregados

Datos: Gravedad específica bulk (Gsb)

Agregado grueso 2.692

Agregado Fino 2.712

De la combinación de agregados

G = 0.45 + 0.55 =0.45 +2.692

0.552.712

2.703

A.4 Calcular la gravedad específica aparente del agregado grueso (ASTM C127); agregado fino

(ASTM C128). Calcular la gravedad específica aparente de la combinación de agregados

Datos: Gravedad específica aparente (Gsa)

Agregado grueso 2.765

Agregado Fino 2.752




De la combinación de agregados

G = 0.45 + 0.55 =0.45

2.765 + 0.552.752

2.758

Paso B: Evaluación del Cemento Asfáltico

B.1 El cemento asfáltico a emplear tiene penetración 60-70, elegido por el tipo y ubicación

geográfica del proyecto. Verificar que sus propiedades serán aceptables.

B.2 La gravedad específica del cemento asfáltico (ASTM D70) es 1.000

B.3 Determinar la temperatura de mezcla y compactación según la carta de viscosidad

Paso C: Preparación de los Especimenes Marshall

C.1 Cálculo del peso de los agregados.

Agregado grueso: 45% x 1150 gr. = 517.5 gr. Nota.- Calcular el peso de cada tamiz de

acuerdo al porcentaje retenido del análisis

granulométrico. Todos esos pesos deben

sumar 517.5 gr.

Agregado fino : 55% x 1150 gr. = 632.5 gr. Nota.- El agregado fino se peso en

conjunto.

C.2 Cálculo del peso de asfalto

Los especimenes serán ensayados con los siguientes porcentajes de asfalto: 4.0; 4.5; 5.0; 5.5; 6.0

y 6.5. El peso de asfalto para cada uno de los porcentajes en especimenes de 1150 gr., es:

% Cemento asfáltico = Peso cemento asfáltico Peso árido + Peso cemento asfáltico

Para 4.0%

Para 4.5%

Peso cemento asfáltico


= 4.0 ×1150 = 47.9 gr96.0

= 4.5 ×1150 = 54.2 gr95.5




Para 5.0%

Para 5.5%



= 5.0 × 1150 = 60.50 gr95.0

= 5.5 × 1150 = 66.90 gr94.5

Para 6.0%

Para 6.5%



= 6.0 × 1150 = 73.40 gr94.0

= 6.5 × 1150 = 79.9 gr93.5

C.3 Realizar el ensayo de acuerdo a las especificaciones y método. Completar la información

solicitada de la Hoja 1: Información Básica

C.4 Determine la gravedad específica bulk de cada especímen, una vez enfriadas a la temperatura

ambiente, según AASHTO T 166. Los especimenes fueron de textura abierta y permeable. Se

empleará el segundo método para determinar Gmb (ver paso C.12 de la Preparación de

Especimenes Marshall)

Gmb = WD

WpD - Wppsub - WpD

– WD

Donde:

γp



WpD Peso del especímen parafinado en al aire

Wppsub Peso del especímen parafinado en el agua

γp Peso específico de la parafina, 0.85

WpD- Wppsub Volumen del especímen parafinado

WpD- WD Peso de la parafina

WpD − WD

γp

Volumen de la parafina




Ejemplo, especímen Nº1

G

mb

G

mb

G

mb

=1207.30 1216.10 - 684.80 - 1216.10 − 1207.30

0.85

=1207.30 531.30 -

1216.10 − 1207.30 0.85

= 1207.30 = 1207.30 = 1207.30

531.30 - 8.8

0.85531.30 - 10.35 520.95

Gmb = 2.317

C.5 Calcular la gravedad específica Rice o Máxima Densidad Teórica, según la norma AASHTO

T209. Empleando la fórmula se obtendrá para el especímen Nº1, lo siguiente:

100 Gmm = %asfalto %grueso %fino %filler + + +

Gsa asfalto A B C

Agregado grueso A = Gsb + Gsa = 2.692 + 2.765 = 2.7282 2

Agregado fino B = Gsb + Gsa = 2.712 + 2.752 = 2.7322 2

Gmm = 100

4.0 + 43.20 + 52.80= 2.554

Verificaciones

1.0 2.728 2.732

Se deberán cumplir todas las consideraciones, ver hoja Nº3

1º Gravedad específica aparente > Gravedad específica efectiva > Gravedad específica bulk

Gse = Ps P mix − PbGmm Gb

Para los especimenes 1; 2 y 3, con 4% de cemento asfáltico




Gse = 100 − 4

= 2.730

100 − 4 2.553

Gsa = 2.758

Gsb = 2.703

1.0

Gsa > Gse > Gsb 2.758 > 2.730 > 2.703

⎠

⎜ Gmb ( 1 − P b )

⎜

⎝

⎟




2º Calcular la gravedad específica teórica máxima con la siguiente ecuación:

Gmm = Gmb 100 − VTM× 100

Gmm = 2.317

100 − 9.24

× 100

Gmm = 2.554

3º Calcular los vacíos en el agregado mineral, VMA

VMA = 100 − %agreg × GmbGsb( 43.2 + 52.8 ) × 2.317

VMA = 100 −VMA = 17.70

2.703

Paso D: Densidad y Vacío de los Especimenes

D.1 Calcular para cada especímen el porcentaje de vacíos del total de la mezcla, VMA

⎛ ⎞VTM = ⎜1-

Gmb ⎟ × 100⎜ Gmm

⎟VTM = ⎜1-

2.317 ⎟ × 100⎛ ⎞⎝ 2.553 ⎠

VTM = 9.25

D.2 Calcular la densidad de cada especímen Marshall como sigue:

γ = Gmb × δw γ = 2.317

× 1γ = 2.317

D.3 Calcular el porcentaje de vacíos en el agregado mineral, VMA

⎛ ⎞VMA = ⎜1- ⎟

⎝ Gsb ⎠VMA = ⎛1- 2.317 ( 1 − 0.04 ) ⎞ ⎟ × 100

⎝VMA = 17.7%

2.703 ⎠




D.4 Calcular el porcentaje de vacíos llenos con asfalto

VFA = ⎜ VMA - VTM ⎟ × 100⎛ ⎞⎝ VMA ⎠VFA = ⎜ 17.7 - 9.24 ⎟ × 100⎛ ⎞⎝ 17.7 ⎠

VFA = 47.8%

Paso E: Estabilidad Marshall y Ensayo de Flujo

Ejecutar el ensayo de acuerdo a lo especificado, ver Hoja Nº4. El factor de estabilidad es el

número que corrige la estabilidad en especimenes con alturas diferentes de 2.5”. Este factor se

obtiene del siguiente cuadro:

Volumen de la muestra cm3 Altura aproximada de la muestracm

Factor de corrección

200-213 2.54 5.56214-225 2.70 5.00226-237 2.86 4.55238-250 3.02 4.17251-264 3.18 3.85265-276 3.34 3.57277-289 3.49 3.33290-301 3.65 3.03302-316 3.81 2.78317-328 3.97 2.50329-340 4.13 2.27341-353 4.29 2.08354-367 4.45 1.92368-379 4.61 1.79380-392 4.76 1.67393-405 4.92 1.56406-420 5.08 1.47421-431 5.24 1.39432-443 5.40 1.32444-456 5.56 1.25457-470 5.72 1.19471-482 5.87 1.14483-495 6.03 1.09496-508 6.19 1.04509-522 6.35 1.00523-535 6.51 0.96536-546 6.67 0.93547-559 6.83 0.89560-573 6.99 0.86574-585 7.14 0.83586-598 7.30 0.81299-610 7.46 0.78611-625 7.62 0.76




Paso F: Estabilidad Marshall y Ensayo de Flujo

Graficar las curvas:

1. Contenido de asfalto Vs. Densidad (por unidad de peso)

2. Contenido de asfalto Vs. Estabilidad Marshall

3. Contenido de asfalto Vs. Flujo

4. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacíos, VTM

5. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacíos del agregado mineral, VMA

6. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacíos llenos de asfalto, VFA

Paso G: Determinación del Optimo Contenido de Asfalto

G.1 Los siguientes dos métodos son comúnmente empleados para determinar el óptimo contenido

de asfalto de los gráficos:

Método 1.- El procedimiento NAPA, en TAS 14

1. Determine el contenido de asfalto correspondiente a la medida especificada del

contenido de vacíos (4% típicamente). Este es el óptimo contenido de asfalto.

2. Determine las siguientes propiedades en el óptimo contenido de asfalto de los

gráficos:

2.1 Estabilidad Marshall

2.2 Flujo

2.3 Porcentaje de vacíos del agregado mineral, VMA

2.4 Porcentaje de vacíos llenos de asfalto, VFA

3. Compare cada uno de estos valores de especimenes y si todos tiene el rango

especificado, entonces el óptimo contenido de asfalto determinado es satisfactorio. Si

algunas de estas propiedades está fuera del rango de especificaciones, la mezcla

debe ser rediseñada.

Hoja1 : Información

% asfalto en la mezcla 4.00 4.0 4.5 5.0% agregado grueso 45% (100-4,0) 43.2 43.

042.8

% agregado fino 55% (100-4,0) 52.8 52.5

52.3% filler 0% (100-4,0) 0.0 0.0 0.0

Nº Nº de Especímen 1 2 3 4 5 6 7 8 91 % Cemento Asfáltico en peso de la mezcla (Pb) 4.00 4.00 4.00 4.50 4.50 4.50 5.00 5.00 5.002 % Agregado grueso en peso de la mezcla (Ps) 43.2 43.2 43.2 43.0 43.0 43.0 42.8 42.8 42.83 % Agregado fino en peso de la mezcla (Ps) 52.8 52.8 52.8 52.5 52.5 52.5 52.3 52.3 52.34 % filler en peso de la mezcla (Ps) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.05 Gravedad Específica Aparente (Gsa) Cemento Asfáltico 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.0006 Gravedad Específica Seca Bulk (Gsb) agregado grueso 2.692 2.692 2.692 2.692 2.692 2.692 2.692 2.692 2.6927 Gravedad Específica Seca Bulk (Gsb) agregado fino 2.712 2.712 2.712 2.712 2.712 2.712 2.712 2.712 2.7128 Gravedad Específica Seca Bulk (Gsb) filler 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0009 Gravedad Específica Seca Aparente (Gsa) agregado grueso 2.765 2.765 2.765 2.765 2.765 2.765 2.765 2.765 2.765

10 Gravedad Específica Seca Aparente (Gsa) agregado fino 2.752 2.752 2.752 2.752 2.752 2.752 2.752 2.752 2.75211 Gravedad Específica Seca Aparente (Gsa) filler 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00012 Promedio A=(Gsa+Gsb)/2 del agregado grueso.

A=(6+9)/2 2.729 2.729 2.729 2.729 2.729 2.729 2.729 2.729 2.72913 Promedio B=(Gsa+Gsb)/2 del agregado fino.

B=(7+10)/2 2.732 2.732 2.732 2.732 2.732 2.732 2.732 2.732 2.73214 Promedio C=(Gsa+Gsb)/2 del filler. C=(8+11)/2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00015 Altura promedio del especimen (cm) 6.50 6.51 6.48 6.47 6.51 6.50 6.41 6.42 6.3116 Gravedad Específica Seca Bulk de la combinación de agregados

G=2+3+4 2+ 3+4 6 7 8 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703

17 agregadosG=2 + 3 + 4 2

+ 3 + 49 10 11 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758

Hoja1 : Información

5.5 6.0 6.542.5 42.

342.1

52.0 51.7

51.40.0 0.0 0.0

Nº Nº de Especímen 10 11 12 13 14 15 16 17 181 % Cemento Asfáltico en peso de la mezcla (Pb) 5.50 5.50 5.50 6.00 6.00 6.00 6.50 6.50 6.502 % Agregado grueso en peso de la mezcla (Ps) 42.5 42.5 42.5 42.3 42.3 42.3 42.1 42.1 42.13 % Agregado fino en peso de la mezcla (Ps) 52.0 52.0 52.0 51.7 51.7 51.7 51.4 51.4 51.44 % filler en peso de la mezcla (Ps) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.05 Gravedad Específica Aparente (Gsa) Cemento Asfáltico 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.0006 Gravedad Específica Seca Bulk (Gsb) agregado grueso 2.692 2.692 2.692 2.692 2.692 2.692 2.692 2.692 2.6927 Gravedad Específica Seca Bulk (Gsb) agregado fino 2.712 2.712 2.712 2.712 2.712 2.712 2.712 2.712 2.7128 Gravedad Específica Seca Bulk (Gsb) filler 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0009 Gravedad Específica Seca Aparente (Gsa) agregado grueso 2.765 2.765 2.765 2.765 2.765 2.765 2.765 2.765 2.765

10 Gravedad Específica Seca Aparente (Gsa) agregado fino 2.752 2.752 2.752 2.752 2.752 2.752 2.752 2.752 2.75211 Gravedad Específica Seca Aparente (Gsa) filler 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00012 Promedio A=(Gsa+Gsb)/2 del agregado grueso.

A=(6+9)/2 2.729 2.729 2.729 2.729 2.729 2.729 2.729 2.729 2.72913 Promedio B=(Gsa+Gsb)/2 del agregado fino.

B=(7+10)/2 2.732 2.732 2.732 2.732 2.732 2.732 2.732 2.732 2.73214 Promedio C=(Gsa+Gsb)/2 del filler. C=(8+11)/2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00015 Altura promedio del especimen (cm) 6.32 6.32 6.31 6.29 6.25 6.29 6.37 6.31 6.3216 Gravedad Específica Seca Bulk de la combinación de agregados

G=2+3+4 2+ 3+4 6 7 8 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703

17 agregadosG=2 + 3 + 4 2

+ 3 + 49 10 11 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758

Hoja2 : Gravedades Específicasγ p 0.85

Nº Nº de Especímen 1 2 3 4 5 6 7 8 918 Peso del especímen al aire, gr. WD 1207.3 1209.4 1203.0 1203.7 1204.8 1203.3 1208.5 1208.0 1207.019 Peso en el aire del especímen parafinado, gr. WpD 1216.1 1217.7 1213.2 1211.6 1213.9 1211.2 1218.6 1211.2 1214.820 Peso en el agua del especímen parafinado, gr. Wppsub 684.8 688.5 681.5 688.2 685.4 685.1 700.5 693.1 699.121 Volumen del especímen parafinado, WpD-Wppsub. (19-20) 531.3 529.2 531.7 523.4 528.5 526.1 518.1 518.1 515.722 Peso de la parafina, WpD-WD. (19-18) 8.8 8.3 10.2 7.9 9.1 7.9 10.1 3.2 7.823 Volumen de la parafina (22/ γp ) 10.35 9.76 12.00 9.29 10.71 9.29 11.88 3.76 9.1824 Volumen del especímen por deslizamiento (21-23) 520.95 519.44 519.70 514.11 517.79 516.81 506.22 514.34 506.5225 Gravedad específica seca bulk del especímen

G = 18mb 24 2.318 2.328 2.315 2.341 2.327 2.328 2.387 2.349 2.383

26 Gravedad específica teórica máxima, Rice 100 Gmm = 1 2 3 4

+ + +5 12 13 14 2.554 2.554 2.554 2.533 2.533 2.533 2.513 2.513 2.513

27 Porcentaje de vacios del total de la mezclaVTM = ⎜1 -

25 ⎟ × 100⎛ ⎞⎝ 26 ⎠ 9.25 8.83 9.35 7.57 8.15 8.09 5.00 6.54 5.18

28 Densidad de cada especimen Marshall γ = Gmb × δw = 25 × 1 2.318 2.328 2.315 2.341 2.327 2.328 2.387 2.349 2.38329 % de vacíos del agregado mineral, VMA

⎛ 25 × ( 1 − 1/100 ) ⎞VMA = ⎜1 - ⎟ × 100

⎝ 16 ⎠ 17.7 17.3 17.8 17.3 17.8 17.7 16.1 17.5 16.230 % de vacios llenos con asfalto

VFA = ⎜ 29 - 27 ⎟ × 100⎛ ⎞⎝ 29 ⎠ 47.7 49.0 47.4 56.2 54.2 54.4 68.9 62.5 68.1

Hoja2 : Gravedades Específicas

Nº Nº de Especímen 10 11 12 13 14 15 16 17 1818 Peso del especímen al aire, gr. WD 1204.1 1207.1 1207.4 1205.6 1204.5 1201.8 1205.5 1202.2 1201.519 Peso en el aire del especímen parafinado, gr. WpD 1211.3 1213.1 1214.0 1211.8 1210.3 1208.1 1211.4 1206.0 1207.520 Peso en el agua del especímen parafinado, gr. Wppsub 699.9 702.0 702.3 704.8 704.1 702.0 703.1 700.4 700.621 Volumen del especímen parafinado, WpD-Wppsub. (19-20) 511.4 511.1 511.7 507.0 506.2 506.1 508.3 505.6 506.922 Peso de la parafina, WpD-WD. (19-18) 7.2 6.0 6.6 6.2 5.8 6.3 5.9 3.8 6.023 Volumen de la parafina (22/ γp ) 8.47 7.06 7.76 7.29 6.82 7.41 6.94 4.47 7.0624 Volumen del especímen por deslizamiento (21-23) 502.93 504.04 503.94 499.71 499.38 498.69 501.36 501.13 499.8425 Gravedad específica seca bulk del especímen

G = 18mb 24 2.394 2.395 2.396 2.413 2.412 2.410 2.404 2.399 2.404

26 Gravedad específica teórica máxima, Rice 100 Gmm = 1 2 3 4

+ + +5 12 13 14 2.493 2.493 2.493 2.474 2.474 2.474 2.454 2.454 2.454

27 Porcentaje de vacios del total de la mezclaVTM = ⎜1 -

25 ⎟ × 100⎛ ⎞⎝ 26 ⎠ 3.97 3.94 3.90 2.47 2.49 2.57 2.03 2.26 2.06

28 Densidad de cada especimen Marshall γ = Gmb × δw = 25 × 1 2.394 2.395 2.396 2.413 2.412 2.410 2.404 2.399 2.40429 % de vacíos del agregado mineral, VMA

⎛ 25 × ( 1 − 1/100 ) ⎞VMA = ⎜1 - ⎟ × 100

⎝ 16 ⎠ 16.3 16.3 16.2 16.1 16.1 16.2 16.8 17.0 16.830 % de vacios llenos con asfalto

VFA = ⎜ 29 - 27 ⎟ × 100⎛ ⎞⎝ 29 ⎠ 75.6 75.8 76.0 84.7 84.6 84.1 87.9 86.7 87.8

Hoja3 : Verificaciones

Nº Nº de Especímen 1 2 3 4 5 6 7 8 931 Gravedad específica efectiva

100 - 1 Gse = 100 1

−26 5 2.730 2.730 2.730 2.730 2.730 2.730 2.730 2.730 2.730

32 Gravedad específica aparente de la combinación de agregados (Gsa), 17 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758

33 Gravedad específca bulk de la combinación de agregados (Gsb),16 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703

34 Si Gsa>Gse>Gsb, continuar con la verificación OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK!35 Gravedad específica teórica máxima, Rice, 26 2.554 2.554 2.554 2.533 2.533 2.533 2.513 2.513 2.51336 Gravedad específica teórica máxima, Rice

25

Gmm = 100 − 27

× 1002.554 2.554 2.554 2.533 2.533 2.533 2.513 2.513 2.513

37 Si 35=36, continuar con la verificación OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK!38 % de vacíos del agregado mineral, VMA, 29 17.7 17.3 17.8 17.3 17.8 17.7 16.1 17.5 16.239 % de vacíos del agregado mineral

( 2 + 3 + 4 ) × 25 VMA = 100 -

16 17.7 17.3 17.8 17.3 17.8 17.7 16.1 17.5 16.240 Si 38=39, concluye la verificación OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK!

Hoja3 : Verificaciones

Nº Nº de Especímen 10 11 12 13 14 15 16 17 1831 Gravedad específica efectiva

100 - 1 Gse = 100 1

−26 5 2.730 2.730 2.730 2.730 2.730 2.730 2.730 2.730 2.730

32 Gravedad específica aparente de la combinación de agregados (Gsa), 17 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758 2.758

33 Gravedad específca bulk de la combinación de agregados (Gsb),16 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703 2.703

34 Si Gsa>Gse>Gsb, continuar con la verificación OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK!35 Gravedad específica teórica máxima, Rice, 26 2.493 2.493 2.493 2.474 2.474 2.474 2.454 2.454 2.45436 Gravedad específica teórica máxima, Rice

25

Gmm = 100 − 27

× 1002.493 2.493 2.493 2.474 2.474 2.474 2.454 2.454 2.454

37 Si 35=36, continuar con la verificación OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK!38 % de vacíos del agregado mineral, VMA, 29 16.3 16.3 16.2 16.1 16.1 16.2 16.8 17.0 16.839 % de vacíos del agregado mineral

( 2 + 3 + 4 ) × 25 VMA = 100 -

16 16.3 16.3 16.2 16.1 16.1 16.2 16.8 17.0 16.840 Si 38=39, concluye la verificación OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK! OK!

Hoja4 : Estabilidad marshall y Ensayo de Flujo

Nº Nº de Especímen 1 2 3 4 5 6 7 8 9

41 Estabilidad sin corregir 1,745.00 1,844.00 1,690.00 1,745.00 1,755.00 1,775.00 1,895.00 1,895.00 1,906.00

42 Factor de Estabilidad 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.04 1.04 1.04

43 Estabilidad corregida (41x42) 1,745.00 1,844.00 1,690.00 1,745.00 1,755.00 1,775.00 1,970.80 1,970.80 1,982.24

44 Estabilidad corregida promedio 1,759.67 1,758.33 1,974.61

45 Flujo 7.00 6.50 6.50 8.50 8.00 8.00 11.50 12.00 11.50

46 Flujo promedio 6.67 8.17 11.67

47 Densidad de cada especimen Marshall, promedio 2.320 2.332 2.373

48 Porcentaje de vacios del total de la mezcla, VTM 9.14 7.94 5.57

49 Porcentaje de vacíos del agregado mineral, VMA 17.59 17.60 16.60

50 Porcentaje de vacios llenos con asfalto, VFA 48.05 54.93 66.53

Hoja4 : Estabilidad marshall y Ensayo de Flujo

Nº Nº de Especímen 10 11 12 13 14 15 16 17 18

41 Estabilidad sin corregir 2,106.00 2,097.00 2,097.00 1,996.00 1,996.00 1,996.00 1,745.00 1,696.00 1,698.00

42 Factor de Estabilidad 1.04 1.04 1.04 1.04 1.04 1.04 1.04 1.04 1.04

43 Estabilidad corregida (41x42) 2,190.24 2,180.88 2,180.88 2,075.84 2,075.84 2,075.84 1,814.80 1,763.84 1,765.92

44 Estabilidad corregida promedio 2,184.00 2,075.84 1,781.52

45 Flujo 13.50 12.50 13.00 14.50 15.50 15.50 17.50 17.50 18.00

46 Flujo promedio 13.00 15.17 17.67

47 Densidad de cada especimen Marshall, promedio 2.395 2.412 2.402

48 Porcentaje de vacios del total de la mezcla, VTM 3.94 2.51 2.12

49 Porcentaje de vacíos del agregado mineral, VMA 16.27 16.14 16.90

50 Porcentaje de vacios llenos con asfalto, VFA 75.80 84.45 87.47

PESO

ESP

ECIF

ICO

VACI

OS

VTM

VOLU

MEN

LLE

NO

CO

N A

SFA

LTO

VF

(%

)ES

TABI

LIDA

D

FLU

JO


DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA METODO DE LA NAPA

PESO ESPECIFICO VS. % DE ASFALTO ESTABILIDAD VS. % DE ASFALTO FLUJO VS. % DE ASFALTO

2.430

2.410

2.390

2.370

2.350

2.330

2.310

2.290

2.270

2.250

2.230

2,150.00

2,050.00

1,950.00

1,850.00

1,750.00

1,650.00

2151

5,6

18.00

17.00

16.00

15.0014.00

13.00

12.00

11.00

10.00

9.008.00

7.006.00

13,6

5,6

3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

ASFALTO (%)3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

ASFALTO (%)

3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

ASFALTO (%)

% VACIOS VS. % DE ASFALTO % VACIOS LLENOS DE CON ASFALTO VS. % DE ASFALTO % VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO MINERAL

VS. % DE ASFALTO

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

5.00

4.00

3.00

2.00

1.00

4,0

5,6

100.00

90.0078

80.00

70.00

60.00

50.00

40.005,6

18.00

17.80

17.60

17.40

17.20

17.00

16.80

16.60

16.40

16.20

16,38

5,6

3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

ASFALTO (%)3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

ASFALTO (%)

16.003.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

ASFALTO (%)


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23. Sand Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate. ASTM D 2419-91

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25. Standard Test Method for Resistance to Plastic Flow of Bituminous Mixtures Using Marshall

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Documents

123002784-MANUAL-DE-ENSAYOS-PARA-PAVIMENTOS.docx