ITESM Campus QuerétaroLaboratorio de Infraestructura Vial

Prof. Horacio DelgadoEdith Juárez A01205002

Patricio Mondragón A01212728Leopoldo Otero A01202088Guillermo Mejía A01296983

Juan Alfau A01205956Luisa Arce A01202630

Mónica Arenas A0120411822/10/15

Densidad de Mezclas AsfálticasIntroducción

Las mezclas asfálticas son comúnmente utilizadas como el elemento base de las capa de superficie de un pavimento. No es coincidencia que mas del 90% de los pavimentos del mundo contienen una carpeta de rodamiento asfáltica. Esto se debe a sus excelente cualidades estructurales y precio relativamente bajo en comparación a los pavimentos que contienen una carpeta de concreto hidráulico.

Los pavimentos asfálticos están compuestos por una mezcla exacta de agregados y asfalto. Las proporciones de estos materiales determinan el comportamiento físico de la mezcla. Existen varios métodos a través de los cuales se puede determinar las proporciones adecuadas de agregado y asfalto en una mezcla.

Las mezclas asfálticas pueden ser analizadas para determinar su desempeño en la estructura del pavimento. El análisis de la mezcla va en torno a cuatro características diferentes, entre las cuales se encuentran:

Densidad de la mezcla Vacíos de aire Vacíos en el agregado mineral Contenido de asfalto

La densidad de la mezcla compactada está definida como su peso unitario (el peso de un volumen específico de la mezcla). La densidad es una característica muy importante debido a que es esencial tener una alta densidad en el pavimento terminado para obtener un rendimiento duradero.

En las pruebas y el análisis del diseño de mezclas, la densidad de la mezcla compactada se expresa, generalmente, en kilogramos por metro cúbico. La densidad es calculada al multiplicar la gravedad específica total de la mezcla por la densidad del agua (1000 kg/m3). La densidad obtenida en el laboratorio se convierte la densidad patrón, y es usada como referencia para determinar si la densidad del pavimento terminado es, o no, adecuada. Las especificaciones usualmente requieren que la densidad del pavimento sea un porcentaje de la densidad del laboratorio. Esto se debe a que rara vez la compactación in situ logra las densidades que se obtienen usando los métodos normalizados de compactación de laboratorio.

Objetivo

La norma ASTM D70-09 describe los procedimientos que se deben seguir para la determinación de la densidad y gravedad específica de materiales asfálticos sólidos, semisólidos y de alquitranes blandos mediante el empleo de un picnómetro.*

Terminología

Las definiciones de términos específicos para este estándar son las siguientes: Densidad─ La masa por unidad de volumen de un material. Densidad relativa─ la proporción de la masa de un volumen dado de un material con

respecto a la masa del mismo volumen de agua a la misma temperatura. La densidad relativa también es conocida como gravedad específica

Uso y significado

Los valores de densidad son usados para realizar conversiones de unidades de volumen a masa y para realizar correcciones en las medidas de volumen, cuando la temperatura de medida de ensayo difiere de la temperatura de ejecución del mismo.

Equipo y Materiales

Picnómetro de vidrio, consiste en un recipiente cilíndrico o cónico cuidadosamente tallado para embonar un tapón de vidrio con un ajuste preciso de 22 a 26 mm de diámetro. El tapón deberá tener un agujero de 1 a 2 mm de diámetro, centrado con respecto al eje vertical. La superficie del tapón deberá ser sustancialmente plana y no debe tener irregularidades superficiales, mientras que la superficie inferior deberá ser cóncava para permitir el escape de aire a través del borde. La altura de la sección cóncava deberá ser de 4 a 18 mm en el centro. El picnómetro tapado, deberá tener una capacidad de 24 a 30 mL y no deberá pesar más de 40 g.

Baño de agua, de temperatura constante, capaz de mantener la temperatura de prueba dentro del 0.1 °C (0.2 °F) de la temperatura de prueba.

Dispositivo termométrico, termómetro líquido en vidrio calibrado, del tipo de inmersión total, de rango adecuado y con graduaciones de al menos 0.1 °C (0.2 °F) y una escala máxima de error de 0.1 °C (0.2 °F).

Balanza, capaz de proveer los requerimientos de medición de con una precisión de al menos 0.001 g.

Vaso de precipitados de 600 mL o recipiente Griffing de tamaño corte. Agua destilada

Procedimiento

Muestreo Tomar las muestras de acuerdo a la práctica de la ASTM D-140. La muestra debe estar

libre de sustancias extrañas. Mezclar bien la muestras antes de retirar una porción representativa de la muestra.

Preparación del Equipo Llenar parcialmente un vaso de precipitados de 600 mL o mayor con agua destilada o

desionizada recién hervida y enfriada, a un nivel tal que permita a la parte superior del picnómetro sumergirse a una profundidad máxima de 40 mm.

Sumergir el vaso de precipitados parcialmente dentro del baño de agua, a una profundidad tal que permita a la parte inferior del vaso sumergirse a una profundidad máxima de 100 mm, mientras la parte superior flota sobre el nivel de agua del baño.

Mantener la temperatura del baño de agua a la temperatura de prueba + 0.1 °C (0.2 °F).

Calibración del Picnómetro Limpiar plenamente el picnómetro, secarlo y pesarlo de tal modo que el peso posea una

exactitud de 0.001 g, el cual se designará como masa A. Remover el vaso de precipitados del baño de agua si es necesario, llenar el picnómetro

con agua destilada, colocar el tapón con cuidado en el picnómetro. Colocar el picnómetro en el vaso y presionar el tapón firmemente. Regresar el vaso al agua en caso de haber sido retirado.

Permitir al picnómetro permanecer en el agua por un periodo mínimo de 30 min. Remover el picnómetro, inmediatamente después, secar la parte superior del tapón con una toalla seca procurando que esto sea en un solo movimiento rápido, posteriormente secar rápidamente el área exterior del picnómetro y pesar con una exactitud de 0.001 g. Designar el peso del picnómetro mas el agua como la masa B.

Proceso Preparación de la muestra─ Calentar la muestra de material asfáltico con cuidado,

agitando para evitar sobrecalentamientos en áreas locales, hasta que la muestra sea suficientemente fluida para su uso.

Vierta suficiente muestra dentro del picnómetro seco y limpio previamente calentado, hasta llenar tres cuartos de su capacidad. Tomar las precauciones necesarias para evitar manchar las paredes del picnómetro por arriba del nivel de la muestra, y prevenir la formación de burbujas.

Permitir al picnómetro y su contenido enfriar a temperatura ambiente por un periodo de al menos 40 min, posteriormente pesar junto con el tapón con una exactitud de 0.001 g. Designar el peso del picnómetro mas la muestra como la masa C.

Remover el vaso del agua si es necesario. Llenar el picnómetro que contiene el asfalto con agua destilada o desionizada recién hervida, colocar el tapón con cuidado en el picnómetro.

Permitir al picnómetro permanecer en el baño de agua por al menos 30 min. Retirar el picnómetro del baño. Secar y pesar usando la misma técnica y tiempos empleados en la sección 6.3. Designar el peso del picnómetro más la muestra más el agua como la masa D.

Cálculos y Resultados

La densidad relativa es obtenida mediante la siguiente ecuación:

Densidad Relativa=(C−A)

[ (B−A )−(D−C)]En dónde,A = Masa del picnómetro + tapónB = Masa del picnómetro + aguaC = Masa del picnómetro parcialmente llenado con asfaltoD = Masa del picnómetro + asfalto + agua

En cambio, la densidad es obtenida con la siguiente ecuación:

Densidad=Densidad Relativa xW T

En la cual,Wt = Densidad del agua a temperatura de prueba

Datos Temperatura del asfalto: 25 ºC Densidad del agua: 0.997 kg/L

Resultados

La diferencia de densidades obtenidas fue de 0.003063777

Análisis de resultados

De acuerdo a los valores obtenidos la densidad del asfalto es de 1.01819 kg/l a una temperatura de 25˚C y una densidad relativa de 1.021. debido al poco tiempo para la elaboración de la prueba no se logro obtener mas densidades para poder obtener mas valores con respecto a la temperatura. Los resultados obtenidos son únicos y no serán comparados a falta de elementos.

Conclusiones

La densidad es una propiedad del asfalto bastante útil e importante al momento de conocer y estudiar las características del mismo bajo ciertas condiciones. Los estudios que se le hacen al asfalto son vitales ya que a través de ellos podremos predecir su comportamiento bajo las condiciones de uso mas extremas. Al momento de realizar dichos estudios, la densidad sirve para hacer conversiones de volumen a masa y para corregir medidas de volumen cuando la temperatura varía de acuerdo al ambiente de ejecución de dichos ensayos. Por dichos motivos, al momento de realizar esta práctica, la precisión, repetitividad y reproducibilidad jugarán un papel esencial.

Por otra parte, es importante recalcar que a la hora de realizar la práctica, es responsabilidad del laboratorista tomar las precauciones necesarias para evitar accidentes. Recalcamos esto puesto que la norma no indica las debidas precauciones de seguridad que se deben tomar para la manipulación de materiales y equipos, ni establece pautas al respecto para el desarrollo de cada proceso en términos de riesgo y seguridad industrial.

Referencias

Diseño de Mezclas Asfálticas. (n.d.). Recuperado el día 22 de octubre del 2015, dehttp://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_130_181_83_1181.pdf

Propiedades y estudios de los Materiales Asfálticos y Pétreos. (n.d.). Recuperado el día 22 de Octubre del 2015, de http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/11811/capitulo2.pdf