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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Laboratorio No.2 de Mecnica de
Suelos y Pavimentos
MANUAL DE LABORATORIO ENSAYOS PARA PAVIMENTOS
VOLUMEN I
AUTORES:
ING. SILENE MINAYA GONZALEZ (*) [email protected]
M.I. ABEL ORDEZ HUAMAN (**) [email protected]
(*) Asistente del Laboratorio de Mecnica de Suelos y Pavimentos (**) Jefe del Laboratorio de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Lima, Diciembre del 2001
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
CONTENIDO Prlogo 04 PARTE I ENSAYOS DE AGREGADOS PARA PAVIMENTO
Calidad de Agregados para Sub-base, Base y Afirmado
Caractersticas de los agregados 07 Husos Granulomtricos 08
Ensayo de Abrasin por medio de la Mquina de Los ngeles ASTM C-131 13-21 ndice de Aplanamiento y Alargamiento de Agregados para Carreteras MTC E221-1999 22-27 Porcentaje de Caras Fracturadas en los Agregados ASTM 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 ASFLTICAS
Calidad de agregados para Mezclas Asflticas en Caliente Mineraloga 59 Propiedades Fsicas de los Agregados 60 Asfaltos Antecedentes Histricos 62 Refinamiento del asfalto 63 Tipos de Asfaltos y Usos 65 Ensayo de Adherencia de los Ligantes Bituminosos a los Agregados Gruesos ASTM D-1664 76-83 Adhesividad de los Ligantes Bituminosos a los Aridos Finos (Procedimiento Riedel Weber) 84-91 Destilacin de Asfaltos Lquidos ASTM D-402 92-100 Mtodo Marshall para el Diseo de Mezclas ASTM D-1559 Referencias Histricas 101 Caractersticas de Mezcla 101 Fundamento Terico 103 Objetivo 103 Gravedad Especfica 103
Gravedad Especfica Seca Aparente 105 Gravedad Especfica Seca Bulk 105 Gravedad Especfica Saturada Superficialmente Seca Bulk 106 Gravedad Especfica en Agregados Gruesos 106
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 2
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Gravedad Especfica en Agregados Finos 107 Propiedades Volumetricas de Mezclas Compactadas 108 Gravedad Especifica Bulk de Mezclas Compactadas 110 Gravedad Especfica Terico Mxima 110 Ejemplo aplicativo 112
Agregados Minerales Granulometra 120 Especificaciones y Tolerancias 120 Combinacin de agregados 129
Dosificacin de los agregados por peso 129 Dosificacin por mtodos grficos 132
Calidad 134 Procedimiento de Anlisis y Compactacin de Muestras
Aplicacin 134 Equipos de Laboratorio 134 Procedimientos previos 140
Paso A: Evaluacin de agregados 140 Paso B: Evaluacin del cemento asfltico 140 Paso C: Preparacin de los Especimenes Marshall 145 Paso D: Densidad y vacos de los especimenes 149 Paso E: Estabilidad Marshall y Ensayo de Flujo 150 Paso F: Tabulacin y Grfico de los Resultados de Ensayo 151 Paso G: Determinacin del Optimo Contenido de Asfalto 151
Ejemplos 155-185
BIBLIOGRAFIA 186-187
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 3
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
PROLOGO El Laboratorio de Mecnica de Suelos y Pavimentos tiene la satisfaccin de poner a disposicin de
estudiantes, profesores y profesionales involucrados en proyectos de pavimentos, el presente
Manual de Ensayos para Pavimentos.
Es importante y oportuno sealar la importancia que tiene el estudio, evaluacin y entendimiento
de las caractersticas fsicas y el comportamiento mecnico de los suelos y materiales en un
proyecto de pavimentacin. Por ello, la compresibilidad, resistencia cortante, conductividad
hidrulica y las relaciones volumtricas y gravimtricas constituyen los fundamentos de diseo de
las estructuras de pavimento y mezclas asflticas.
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 sealar las limitaciones de las teoras y modelos fsico-matemticos, para
finalmente ser resumidos en manuales de diseo de uso ingenieril.
El Manual de Ensayos para Pavimentos est 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 introduccin sobre asfaltos, mezclas asflticas,
mineraloga de los agregados y los ensayos relacionados con el diseo de mezclas asflticas
incluyendo el Ensayo MarshallASTM 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 Mecnica de Suelos y
Pavimentos le expresa su agradecimiento. En ese sentido, ha sido para el suscrito una gran
satisfaccin haber contribuido a su materializacin.
Actualmente el Laboratorio de Mecnica de Suelos y Pavimentos est realizando nuevamente
ensayos sobre mezclas asflticas incluyendo el Ensayo Marshall, ensayos de Compresin 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 Ordez 6 de Diciembre de 2001
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 4
PARTE I ENSAYOS DE AGREGADOS PARA PAVIMENTOS
CALIDAD DE AGREGADOS PARA SUB-BASE, BASE Y AFIRMADO
Ing. Silene Minaya Gonzlez M.I. Abel Ordez Huamn
Los agregados empleados en la construccin de carreteras, deben cumplir con requisitos de
granulometra y especificaciones tcnicas, 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 funcin que van a cumplir como parte de la
estructura del pavimento se las prepara para los siguientes ensayos:
Ensayos de calidad de agregados
Asfalto ENSAYOS
Sub base
Base
Granular
Afirmado
Piedra Arena
Anlisis Granulomtrico por Tamizado 9 9 9 9 9 Lmites de Consistencia 9 9 9 N40 y 200Equivalente de Arena 9 9 9 9 Peso especfico y Absorcin 9 9 Peso unitario suelto 9 9 Peso unitario varillado 9 9 Abrasin 9 9 9 9 Proctor Modificado 9 9 9 CBR 9 9 9 Porcentaje de caras fracturadas 9 9 9 Porcentaje de partculas chatas y alargadas 9 9 9 Contenido de impurezas orgnicas 9 9 9 Contenido de sales solubles totales 9 9 9 9 9 Adherencia (entre mallas N3/8" y 1/4") 9 Riedel Weber (segn norma a emplear) 9 Durabilidad 9 9
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Caractersticas 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 tcnicas siguientes:
Especificaciones Tcnicas para Materiales empleados en Construccin de Carreteras
SUB BASE GRANULAR
BASE GRANULAR
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Husos Granulomtricos
Adems los materiales debern ajustarse a uno de los husos granulomtricos, dependiendo de la
funcin que cumplan.
Huso Granulomtrico para Afirmado
Muestra AFIRMADO
Tamiz Abertura (mm) A-1(1) A-2(1)
2" 50,000 100 -.-
1 37.500 100 -.-
1" 25,000 90-100 100,0
19.000 65-100 80-100
3/8" 9,500 45-80 65-100
N4 4,750 30-65 50-85
N10 2,000 22-52 33-67
N40 0,425 15-35 20-45
N200 0,075 5-20 5-20
(1) Referido a los porcentajes acumulados que pasan Especificaciones Tcnicas Generales para Construccin de Carreteras EG-2000, Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construccin, Oficina de Control de Calidad
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 8
Rango Granulomtrico para AfirmadosA-1 y A-2
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ABERTURA (mm)
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Gradacin A-2
Gradacin A-1
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Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 9
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen ILaboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Huso para Sub Base y Base Granular
Porcentaje que pasa en peso
Tamiz Abertura (mm) Gradacin A(1) Gradacin B Gradacin C Gradacin 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
N4 4,750 25-55 30-60 35-65 50-85
N10 2,000 15-40 20-45 25-50 40-70
N40 0,425 8-20 15-30 15-30 25-45
N200 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 Tcnicas Generales para Construccin de Carreteras EG-2000, Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construccin, Oficina de Control de Calidad: (1) la curva gradacin A deber emplearse en zonas con altitud mayor o igual a 3000 msnm.
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 10
Rango Granulomtrico para Sub Bases y Bases GranularesGradaciones A y B
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Gradacion B
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Gradacion A ABERTURA (mm)
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 11
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Rango Granulomtrico para Sub Bases y Bases GranularesGradaciones C y D
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ABERTURA (mm)
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Gradacion D
Gradacion C
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 12
ENSAYO DE ABRASION POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES
ASTM C-131 y ASTM C-535 Ing. Silene Minaya Gonzlez
M.I. Abel Ordez Huamn
Fundamento Los agregados deben ser capaces de resistir el desgaste irreversible y degradacin durante la
produccin, colocacin y compactacin de las obras de pavimentacin, y sobre todo durante la
vida de servicio del pavimento.
Debido a las condiciones de esfuerzo-deformacin, la carga de la rueda es transmitida a la
superficie del pavimento a travs de la llanta como una presin vertical aproximadamente uniforme
y alta. La estructura del pavimento distribuye los esfuerzos de la carga, de una mxima intensidad
en la superficie hasta una mnima en la subrasante.
Por esta razn los agregados que estn en, o cerca de la superficie, como son los materiales de
base y carpeta asfltica, deben ser ms resistentes que los agregados usados en las capas
inferiores, sub base, de la estructura del pavimento, la razn se debe a que las capas superficiales
reciben los mayores esfuerzos y el mayor desgaste por parte de cargas del trnsito.
Por otro lado, los agregados transmiten los esfuerzos a travs de los puntos de contacto donde
actan presiones altas. El Ensayo de Desgaste de Los ngeles, ASTM C-131 AASHTO T-96 y
ASTM C-535, mide bsicamente la resistencia de los puntos de contacto de un agregado al
desgaste y/o a la abrasin.
Tambin se est usando el ensayo de abrasin para calificar la calidad de piedras, y bloques de
roca para obras de defensa riberea, etc. para lo cual se deber someter primero a un proceso de
chancado a fin de tener la muestra de ensayo.
Objetivo Este mtodo describe el procedimiento para determinar el porcentaje de desgaste de los
agregados de tamaos menores a 37.5 mm (1 ) y agregados gruesos de tamaos mayores de
19 mm(3/4), por medio de la mquina de los ngeles.
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Equipos de Laboratorio
1. Mquina de desgaste de Los ngeles
2. Tamices. De los siguientes tamaos: 3, 2 , 2, 1 , 1, , , 3/8, , N4, N8. Un tamiz
N12 para el clculo del desgaste
3. Esferas de acero. De 46.38 a 47.63 mm de dimetro de peso equivalente entre 390 a 445 gr.
4. Horno. Capaz de mantener una temperatura de 1105 C 5. Balanza. Sensibilidad de 1.0 gr.
Material y carga abrasiva a utilizar
La cantidad de material a ensayar y el nmero de esferas a incluir dependen de la granulometra
del agregado grueso. En las Tablas N1 y N2, se muestra el mtodo a emplear; as como la
cantidad de material, nmero de esferas, nmero de revoluciones y tiempo de rotacin, para cada uno de ellos. La gradacin que se use deber ser representativa de la gradacin original del
material suministrado para la obra.
Tabla N1 Peso de agregado y Nmero de Esferas para agregados gruesos hasta de 1
(Ensayo de Abrasin ASTM C-131)
METODO A B C D
DIMETRO CANTIDAD DE MATERIAL A EMPLEAR (gr)
Pasa el tamiz Retenido en tamiz
1 1 1 25025 1 1 25025 1 25010 2 50010 3/8 1 25010 2 50010
3/8 2 50010 N4 2 50010 N4 N8 5 00010
PESO TOTAL 5 00010 5 00010 5 00010 5 00010 N de esferas 12 11 8 6
N de revoluciones 500 500 500 500 Tiempo de rotacin (minutos) 15 15 15 15
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 14
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Tabla N2
Peso de agregado y Nmero de Esferas para agregados gruesos de tamaos mayores a 3/4
(Ensayo de Abrasin ASTM C-535)
METODO 1 2 3
DIMETRO CANTIDAD DE MATERIAL A USAR (gr)
Que pasa Retenido
3 2 2 50050 2 2 2 50050
2 1 5 00050 5 00050 1 1 5 00025 5 00025 1 5 00025
PESO TOTAL 10 000100 10 00075 10 00050 N de esferas 12 12 12
N de revoluciones 1 000 1 000 1 000 Tiempo de rotacin (minutos) 30 30 30
Procedimiento de Ensayo
1. El material deber ser lavado y secado en horno a una temperatura constante de 105-110C,
tamizadas segn las mallas que se indican y mezcladas en las cantidades del mtodo al que
correspondan, segn la Tabla N1 N2.
2. Pesar la muestra con precisin de 1 gr., para el caso de agregados gruesos hasta de 1 y 5
gr. para agregados gruesos de tamaos mayores a 3/4.
3. Introducir la muestra junto con la carga abrasiva en la mquina de Los ngeles, cerrar la
abertura del cilindro con su tapa, sta tapa posee empaquetadura que impide la salida de
polvo fijada por medio de pernos. Accionar la mquina, regulndose el nmero de
revoluciones adecuado segn el mtodo.
4. Finalizado el tiempo de rotacin, se saca el agregado y se tamiza por la malla N12.
5. El material retenido en el tamiz N12 se lava y seca en horno, a una temperatura constante
entre 105 a 110C pesar la muestra con precisin de1 gr.
Clculos
El resultado del ensayo se expresa en porcentaje de desgaste, calculndose como la diferencia
entre el peso inicial y final de la muestra de ensayo con respecto al peso inicial.
100P
PPdesgaste %inicial
finalinicial =
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 15
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Observaciones
1. Si el material se encuentra libre de costras o polvo no ser necesario lavarlo antes y/o despus del ensayo.
2. Para agregados gruesos de tamaos mayores a se puede determinar la prdida despus
de 200 revoluciones. Al efectuar sta determinacin no ser necesario lavar el material
retenido en el tamiz N12. La relacin de prdida despus de 200 revoluciones a prdida
despus de 1 000 revoluciones, no debera exceder en ms del 20% para materiales de
dureza uniforme. Cuando se realice ste paso se evitar perder todo tipo de material, incluido
el polvo, porque ste ser devuelto a la mquina para concluir con el ensayo.
Referencias Bibliogrficas Resistencia al Desgaste de los Agregados de Tamaos menores de 37.5 mm (1 ") ASTM C-131 Resistencia al Desgaste de los Agregados Gruesos de Tamaos mayores de 19 mm ( 3 /4) por
medio de la Mquina de Los Angeles ASTM C-535
Abrasin Los Angeles (L.A.) al Desgaste de los Agregados de Tamaos Menores de 37.5 mm
(1). Norma MTC E207-1999
Diseo de Espesores Pavimentos Asflticos para Calles y Carreteras. Ing Germn Vivar R.
Estructuracin de Vas Terrestres. M. en I., I.C. Fernando Olivera Bustamante.
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 16
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Foto N1: Cilindro metlico para realizar la prueba de desgaste de Los Angeles
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 17
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Foto N2: Tamizar el material segn las mallas que se indican
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 18
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Foto N3: Pesar los materiales retenidos en las cantidades del mtodo al que corresponden
Foto N4: Introducir la muestra en la mquina de Los Angeles
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 19
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Foto N5: Introducir las cargas abrasivas segn el mtodo de ensayo
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 20
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Foto N6: Finalizado el tiempo de rotacin, sacar el agregado y tamizarlo por la malla N12
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 21
INDICE DE APLANAMIENTO Y ALARGAMIENTO DE AGREGADOS PARA CARRETERAS
MTC E221-1999 Ing. Silene Minaya Gonzlez
M.I. Abel Ordez Huamn
Objetivo
Las partculas planas y alargadas son definidas respectivamente, como aquellas partculas cuya
dimensin ltima es menor que 0.6 veces su dimensin promedio y aquellas que son mayores 1.8
veces la dimensin promedio. Para el propsito de esta prueba, la dimensin promedio se define
como el tamao medio entre las dos aberturas 1 a , a , a 3/8, etc. entre las que los
agregados son retenidos al ser tamizados.
Despus de haber sido cribados por la malla de abertura cuadrada y de dos mallas
respectivamente, las partculas planas y alargadas se separan usando como patrn los aparatos
que se muestran, las partculas planas pueden ser separadas rpidamente pasndolas por cribas
con ranuras, pero en este caso, se necesita un tipo de criba para cada tamao. El porcentaje por
peso de las partculas planas y alargadas se le designa con el nombre de ndice de aplanamiento
e ndice de alargamiento.
Equipos
1. Calibrador de aplanamiento y alargamiento.
2. Tamices. 2 ; 2, 1 , 1, ; ; 83 ; .
3. Bandejas
4. Cuarteador
5. Balanza. Sensibilidad de 0.1% el peso de la muestra que se ensaya.
Preparacin 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
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Calibrador de Espesores
100mm
3.15mm
(1/8") diam.
1.55mm
(1/16")
ESTAS MEDIDAS VAN MARCADAS EN LA PLACA
63.0mm
o50.6m
m
100mm
31.9mm
(2 1/2 2)"
(2 o 1 1/2)"
30.0mm
o32.5m
m
25.3mm
90mm
(1 1/2 o 1)"
80mm
70mm
50mm
40mm
30mm
70mm37.5m
m o
25.0mm
18.8mm
17.0mm
25.0mm
o 19.0m
m(1 o 3/4)"
15.2mm
9.5mm
8.5mm mm
4.7
31.5mm o 25.0mm(1 1/4 o 1)"
19.0mm o 12.5mm
(3/4 o 1/2)"
(1/2 o 3/8)"2.5mm 12.5mm o
(3/8 o 1/4)"6.3mm 2.5mm o
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 23
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Calibrador de Longitud
75.8mm
45.0mm
39.5mm
14.2mm
19.8mm 28.4mm
56.3mm
(1/4")(6.35mm)
diam.
25.0mm
PASA TAMIZ
RETENIDO EN TAMIZ
(3/8")9.5mm
6.3mm(1/4")
12.5mm(1/2")
9.5mm(3/8") (1/2")
12.5mm
19.0mm(3/4")
(3/4")19.0mm
(1")25.0mm
25.0mm(1")
(1/1/2")37.5mm
(1/1/2")37.5mm
(2")50.0mm
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Nota Si el porcentaje retenido entre dos mallas consecutivas es inferior al 5%, no ser ensayado.
Si el porcentaje retenido entre dos mallas consecutivas est entre el 5% y 15%, se separarn
un mnimo de 100 partculas. Determinar su peso con aproximacin al 0.1%.
Si el porcentaje retenido entre dos mallas consecutivas es mayor al 15%, se separarn un
mnimo de 200 partculas. Determinar su peso con aproximacin 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 fraccin que se ensaya.
2. Pesar la cantidad de partculas de cada fraccin, que pasaron por la ranura correspondiente,
aproximacin 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
separacin entre barras correspondiente a la fraccin que se ensaya.
4. Pesar la cantidad de partculas de cada fraccin, retenida entre las dos barras
correspondientes, aproximacin al 0.1% del peso total de la muestra de ensayo. Ri
Clculos 1. ndice de aplanamiento
( ) 100WP % IAP
i
ifi =
Donde:
IAPfi ndice de aplanamiento de la fraccin i, ensayada
Pi Peso de las partculas que pasan por la ranura correspondiente
Wi Peso inicial de sa fraccin
2. ndice de alargamiento
( ) 100WR% IAL
i
ifi =
Donde:
IALfi ndice de alargamiento de la fraccin i, ensayada
Ri Peso de las partculas retenidas entre las correspondientes barras
Wi Peso inicial de sa fraccin
Para ambos ndices, se deber redondear los resultados al entero ms prximo.
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Informe
1. Los ndices se pueden expresar para cada fraccin ensayada, de la manera que se explica en el clculo.
2. Adems; los ndices pueden ser expresados en funcin del total de la muestra, se calcula el
promedio ponderado de los respectivos ndices de todas las fracciones ensayadas, empleando
como factores de ponderacin los porcentajes retenidos, Ri, e indicando la granulometra de la
muestra.
Aplicar las siguientes expresiones:
( )
=i
ifi
R
RIAP nto Aplanamiede Indice
( )
=i
ifi
R
RIAL nto Alargamiede Indice
Referencia Bibliogrfica ndice de Aplanamiento y Alargamiento de Agregados para Carreteras. MTC E221-1999
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Foto N1: Partculas aplanadas y alargadas
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PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS EN LOS AGREGADOS ASTM D 5821-95
Ing. Silene Minaya Gonzlez M.I. Abel Ordez Huamn
Fundamento
Algunas especificaciones tcnicas contienen requisitos relacionados al porcentaje de agregado
grueso con caras fracturadas con el propsito de maximizar la resistencia al esfuerzo cortante con
el incremento de la friccin entre las partculas. Otro propsito es dar estabilidad a los agregados
empleados para carpeta o afirmado; y dar friccin y textura a agregados empleados en
pavimentacin.
La forma de la partcula de los agregados puede afectar la trabajabilidad durante su colocacin;
as 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 partculas 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 partculas de bordes puntiagudos y de forma cbica, producidas, casi siempre
por trituracin.
Objetivo
Este mtodo describe la determinacin del porcentaje, en peso, de una muestra de agregado
grueso que presenta una, dos o ms caras fracturadas.
Definiciones
Cara Fracturada una cara angular, lisa o superficie fracturada de una partcula de
agregado formada por trituracin, otros medios artificiales o por la
naturaleza.
Discusin para esta norma una cara ser considerada cara fracturada solamente si esta tiene un
rea mnima proyectada tan grande como un cuarto de la mxima
rea proyectada (mxima rea de la seccin transversal) de la
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partcula y la cara tiene aristas bien definidas; esto excluye las
pequeas irregularidades.
Partcula fracturada una partcula de agregado es fracturada si tiene el nmero mnimo de
caras fracturadas especificadas (usualmente uno o dos).
Partcula mxima rea de la seccin
transversal (Xmx)
Partcula fracturada
rea Proyectada de la cara fracturada
(Af)
Una cara ser considerada como
una cara de fractura solamente si tiene : Af 0.25 Xmax
Esquema de una partcula fracturada con una cara fracturada
Equipos de Laboratorio
1. Balanza. De 5 Kg. y sensibilidad al gramo
2. Tamices.
3. Partidor de muestras
4. Esptula
Preparacin de la muestra
1. Secar la muestra, cuartearla teniendo cuidado de obtener una masa representativa.
2. La muestra para el ensayo tendr una cantidad mayor a los pesos mostrados en la siguiente
tabla:
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Tamao Mximo Nominal
Peso mnimo para el ensayo (gr)
3/8 200
500
1 500
1 3 000
1 7 500
2 15 000
2 30 000
3 60 000
3 90 000
3. Tamizar el material grueso y fino completamente, por la malla N4
4. Para muestras con tamao mximo nominal mayor o igual a , donde el contenido de
partculas fracturadas va ser determinado por el material retenido en la malla N4 o mas
pequeo, la muestra puede ser separada en la malla de 3/8, la fraccin que pase la malla
N3/8 puede luego ser reducida, de acuerdo a ASTM C-702 hasta 200 gr. Esto reducir el
nmero de partculas que sern separadas durante el procedimiento. En este caso, el
porcentaje de partculas fracturadas se determina sobre cada porcin; y un porcentaje
promedio ponderado de partculas fracturadas se calcula basado en la masa de cada una de
las porciones para reflejar el porcentaje total de partculas 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 aproximacin de 0.1%.
3. Extender la muestra seca sobre una superficie plana, limpia y lo suficientemente grande como
para permitir una inspeccin. Para verificar si la partcula 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 de la mxima seccin transversal, considerarla como cara fracturada.
4. Usando la esptula separar en tres categoras. 1.- Partculas fracturadas dependiendo si la partcula tiene el nmero requerido de caras fracturadas; 2.- Partculas que no renen el criterio especificado; y 3.- Partculas cuestionables. Si el nmero requerido de caras fracturadas no se consigue en las especificaciones, la determinacin ser hecha sobre la base
de un mnimo de una cara fracturada. Determinar el porcentaje en peso de cada una de las
categoras. Si sobre cualquiera de los porcentajes ms del 15% del total es cuestionable,
repita la evaluacin hasta que no ms del 15% se repita en esta categora.
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Informe
Reporte el porcentaje en peso del nmero de partculas con el nmero especificado de caras
fracturadas, aproximado al uno por ciento de acuerdo a la siguiente frmula:
100NQF
Q/2FP
++
+=
Donde:
P Porcentaje de partculas con el nmero especificado de caras fracturadas
F Peso o cantidad de partculas fracturadas con al menos el nmero especificado de caras
fracturadas
Q Peso o cantidad de partculas cuestionables
N Peso o cantidad de partculas en la categora 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
Referencias Bibliogrficas
Determining the Percentage of Fractured Particles in Coarse Agregate. ASTM D-5821
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Foto N1: Partculas con una, dos o ms caras fracturadas
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EQUIVALENTE DE ARENAS Y AGREGADOS FINOS ASTM D-2419
Ing. Silene Minaya Gonzlez M.I. Abel Ordez Huamn
Objetivo
Este mtodo de ensayo asigna un valor emprico a la cantidad relativa, finura y caractersticas del
material fino presente en una muestra de ensayo formado por suelo granular que pasa el tamiz
N4 (4.75 mm). El trmino Equivalente de Arena transmite el concepto que la mayora de los
suelos granulares y agregados finos son mezcla de partculas gruesas, arenas y generalmente
finos.
Para determinar el porcentaje de finos en una muestra, se incorpora una medida de suelo y
solucin en una probeta plstica graduada que luego de ser agitada separa el recubrimiento de
finos de las partculas de arena; despus de un perodo de tiempo, se pueden leer las alturas de
arcilla y arena en la probeta. El equivalente de arena es la relacin de la altura de arena respecto
a la altura de arcilla, expresada en porcentaje.
Este mtodo proporciona un manera rpida de campo para determinar cambios en la calidad de
agregados durante la produccin o colocacin.
Equipos de Laboratorio
1. Tubo irrigador. De acero inoxidable, cobre o bronce, de 6.35 mm de dimetro exterior, 508 mm
de longitud, cuyo extremo inferior est cerrado en forma de cua. Tiene dos agujeros laterales
de 1 mm de dimetro en los dos planos de la cua cerca de la punta.
2. Sistema de Sifn. Se compone de un botelln de 1 galn (3.8 lt) de capacidad con un tapn. El
tapn tiene dos orificios que lo atraviesan, uno para el tubo del sifn y el otro para entrada de
aire. El conjunto deber ubicarse a 90 cm por encima de la mesa.
3. Probeta graduada. Con dimetro interior de 31.750.381 mm y 431.8 mm de altura graduada hasta una altura de 381 mm, provista de un tapn de caucho o goma que ajuste en la boca del
cilindro.
4. Tubo flexible. De caucho o goma con 4.7 mm de dimetro, tiene una pinza que permite cortar
el paso del lquido a travs del mismo. Este tubo permite conectar el tubo irrigador con el sifn.
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5. Pisn de metal. Consistente en una barra metlica de 457 mm de longitud que tiene
enroscado en su extremo inferior un disco metlico de cara inferior plana perpendicular al eje
de la barra y cara superior de forma cnica. El disco lleva tres tornillos pequeos que sirven
para centrarlo dentro del cilindro. Lleva una sobrecarga en forma cilndrica, de tal manera que
el conjunto pese 1 kg. (barra metlica, disco y sobrecarga).
6. Recipiente metlico. De estao aproximadamente de 57 mm de dimetro con capacidad de
855 ml, borde superior uniforme de modo que la muestra que se coloca en ella se pueda enrasar para conseguir el volumen requerido.
7. Cronmetro 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 N4 segn especificaciones E11
10. Recipiente para mezcla
11. Horno. Capaz de mantener temperaturas de 1105C. 12. Papel filtro. Watman N2V o equivalente
Los materiales que forman parte del equipo de ensayo de equivalente de arena son:
Lista de MaterialesEnsamblaje Parte N Descripcin Material
A
1 2 3 4 5 6 7
Ensamblaje de sifn Tubo de sifn Manguera de sifn Manguera de purga Tubo de purga Tapn con dos agujeros N6 Tubo irrigador Abrazadera
Cobre, puede ser niquelado Caucho, goma pura o equivalente Caucho, goma pura o equivalente Cobre, puede ser niquelado Caucho
B 8 9
Probeta graduada Tubo Base
Acrlico transparente Acrlico transparente
C
10 11 12 13 14 15
Ensamblaje para lectura de arena Indicador para lectura de arena Barra Pesa Pasador Pie Tapn slido
Nylon 101 tipo 66 templado Bronce, puede ser niquelado Acero, puede ser niquelado Metal resistente a la corrosin Bronce Caucho, puede ser niquelado
Sand Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate. ASTM D 2419-91
Procedimiento de ensayo
1. Reactivos, materiales y preparacin de la Solucin Madre
Reactivos y materiales
Cloruro de calcio anhidro, 454 gr.
Glicerina USP, 2050 gr (1640 ml)
Formaldehdo, (40% en volumen) 47 gr (45 ml)
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Preparacin Disolver 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 solucin filtrada se le incorpora los
2050 gr de glicerina y 47 gr. de formaldehdo mezclar bien.
2. Reactivos, materiales y preparacin de la Solucin de Trabajo Reactivos y materiales
Solucin madre
Agua destilada
Preparacin
Diluir 855 ml al ras de la solucin madre en 1 gal (3.8 lt) de agua destilada.
3. Preparacin de la muestra
1. Separar aproximadamente 1500 gr de material que pase el tamiz N 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 frotacin entre las manos sobre un recipiente plano.
Adase este material a la porcin fina de la muestra.
2. Para determinar la cantidad del material para el cuarteo
Si fuera necesario humedecer el material, para evitar segregacin o prdida de finos durante el cuarteo. Tener cuidado al adicionar agua a la muestra, para mantener una
condicin de flujo libre de material.
Usando el recipiente metlico de 855 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 plstico.
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 especmen de ensayo
Secar el especmen de ensayo a peso constante de 1055C y dejarlo enfriar a temperatura ambiente antes del ensayo1.
1Los resultados de equivalente de arena en especimenes de prueba que no estn bien secos, generalmente tendrn resultados bajos en especimenes idnticos que fueron secados.
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3. Manteniendo la condicin de flujo libre, humedecer lo suficiente el material para evitar
segregacin o prdida de finos durante el cuarteo.
4. Separar por cuarteo entre 1000 y 1500 gr de material. Colquelo 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 porcin 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 est muy seca se desmoronar, debiendo adicionar agua; volver a mezclar y probar si se form la masilla plstica.
Si la muestra est muy hmeda deber secarse al aire, mezclndola frecuentemente para asegurar uniformidad y ensayndola nuevamente.
6. Si la humedad inicial se encuentra dentro de los lmites arriba descritos, la muestra se puede
ensayar inmediatamente. Si la humedad es diferente a los lmites indicados, la muestra deber
ponerse en una vasija, cubrindola con una toalla hmeda que no toque el material, por
espacio de 15 min. como mnimo.
7. Despus de transcurrido el tiempo mnimo, remezclar por 1 min. sin agua, formando un cono
con el material, utilizando una paleta.
8. Tome el recipiente metlico en una mano y presinese contra la base del cono mientras se
sostiene a ste con la mano libre.
9. A medida que el recipiente atraviesa el cono mantngase suficiente presin en la mano para
que el material lo llene por completo. Presinese firmemente con la palma de la mano
compactando el material hasta que ste se consolide, el exceso debe ser retirado y
desechado, enrasando con la paleta a nivel del borde del recipiente.
4. Preparacin de Aparatos
1. Ajustar el sifn a un botelln de 1.0 gal (3.8 lt) conteniendo la solucin de trabajo de cloruro de
calcio. Colocarlo en un anaquel ubicado a 913 cm sobre la mesa de trabajo. 2. Soplar el sifn dentro del botelln con solucin, por el tubo de purga y con la abrazadera
abierta.
5. Procedimiento
1. Por el sifn verter 1023 mm. de solucin de trabajo de cloruro de calcio, en la probeta. 2. Con ayuda del embudo verter en la probeta, 855 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
101 min.
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4. Transcurridos los 10 min., tapar la probeta con un tapn; suelte el material del fondo
invirtiendo parcialmente el cilindro y agitndolo a la vez. El material puede ser agitado con
cualquiera de los siguientes mtodos:
4.1 Mtodo mecnico
Colquese la probeta tapada en el agitador mecnico, y permitir que lo sacuda por 451 s. 4.2 Mtodo 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.
Prese frente al agitador y fuerce el puntero sobre la marca lmite 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 accin del resorte mueva el soporte y la
probeta en la direccin 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 ndice hasta la marca lmite del mbolo, empujando
la biela con la punta de los dedos para mantener un movimiento oscilatorio suave. El
centro del lmite de carrera est colocado para prever la longitud adecuada del
movimiento y su ancho se ajusta al mximo de variacin permitida. La cantidad
correcta de agitacin se logra solamente cuando el extremo del ndice invierte su
direccin dentro de los lmites marcados. Una correcta agitacin puede mantenerse
usando solamente el antebrazo y la mueca para mantener el agitador.
Contine la agitacin por 100 ciclos. 4.3 Mtodo manual
Sujetar la probeta en posicin horizontal y sacudirla vigorosamente de izquierda a derecha.
Agitar el cilindro 90 ciclos en 30 segundos, usando un recorrido de 233 cm. Un ciclo se define como el movimiento completo a la derecha seguido por otro a la izquierda. El
operador deber mover solamente los antebrazos manteniendo el cuerpo y hombros
relajados.
Concluida con la operacin de agitacin, colocar la probeta verticalmente sobre la mesa de trabajo y quitar el tapn.
5. Proceso de irrigacin.
El cilindro no deber moverse de su posicin 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 presin y giro mientras que la
solucin de trabajo fluye por la boca del irrigador, esto impulsa el material fino desde el fondo
hacia arriba ponindolo sobre las partculas gruesas de arena.
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Cuando el nivel del lquido alcance la seal de los 38 cm, levante el tubo irrigador despacio sin que deje de fluir la solucin, 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 est
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 trmino de los 20 min., leer el nivel superior de la suspensin de arcilla. Este valor se denomina lectura de arcilla. Si la lnea de marca no es clara transcurridos los 20 min. del
perodo de sedimentacin, permita que la muestra repose sin ser perturbada hasta que
una lectura de arcilla pueda ser claramente obtenida; inmediatamente, lea y anote el nivel
mximo de la suspensin arcillosa y el tiempo total de sedimentacin. Si el perodo total
de sedimentacin excede los 30 min., efecte 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 sedimentacin como lectura de
arcilla.
7. Lectura de arena.
Despus 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 lnea de graduacin 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. Despus de tomar la lectura de arena, tenga cuidado de no presionar con el pie porque podra
dar lecturas errneas.
9. Si las lecturas de arcilla y arena estn entre 2.5 mm de graduacin (0.1 pulgadas), registrar el
nivel de graduacin inmediatamente superior como lectura.
Clculo e Informe
1. Calcule el equivalente de arena con aproximacin a 0.1% como sigue:
100arcilla Lecturaarena LecturaSE =
Donde:
SE Equivalente de arena expresado en porcentaje
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2. Si el equivalente de arena calculado no es un nmero 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 ser:
2.41SE
1008.03.3SE
==
El valor de equivalente de arena calculado no es un nmero entero y ser registrado como el
nmero 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 nmero entero, redondear al nmero entero inmediatamente superior como se
muestra en el siguiente ejemplo:
Calcular el valor de equivalente de arena: 41.2; 43.8 y 40.9
Despus de redondear se tiene: 42; 44 y 41
Determinar el promedio de estos valores de la siguiente manera:
( ) 3.423
414442SE =++= El valor promedio no es un nmero entero, este se redondea al entero superior prximo, y el
valor de equivalente de arena es 43.
Observaciones
1. La temperatura de la solucin de trabajo se debe mantener a 223C 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. Tambin es posible elaborar curvas
de correccin 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
relacin entre el material suspendido y el sedimentado sea mayor.
3. No exponer las probetas de plstico a la luz del sol a no ser que sea necesario.
4. Ser necesario limpiar el crecimiento de hongos dentro del tubo de jebe y del tubo irrigador,
con un solvente limpio de hipocloruro de sodio (blanqueador domstico de cloro) y agua en la
misma cantidad.
5. En ocasiones los agujeros de la punta del tubo irrigador se obstruyen con partculas de arena,
estas deben liberarse con ayuda de una aguja u otro objeto similar que sea posible introducir
sin incrementar el tamao de la abertura.
6. El recipiente de mezcla y almacenamiento para soluciones deber estar limpio. No debe
incorporarse una solucin nueva a una solucin antigua.
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7. Si las lecturas de arcilla y arena se encuentran entre lneas de graduacin, se anotar la
lectura correspondiente a la graduacin inmediata superior.
8. Si el valor de equivalente de arena en una muestra est 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, promdiese el
nmero de valores enteros determinados.
Referencias Bibliogrficas
Sand Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate ASTM D 2419-91
Equivalente de Arena, Suelos y Agregados Finos. Norma MTC E114-1999
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 40
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Foto N1: Equipo de Equivalente de Arena.
Foto N2: Cuartear el material.
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Foto N3: Tamizar la muestra representativa por la malla N4 (4.75 mm).
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Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Foto N4: Por el sistema de sifn verter 1023 mm de solucin de trabajo en la probeta
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Foto N5: Verter en la probeta, 855 cm3 del suelo preparado en el recipiente.
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Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Foto N6: Luego que la muestra repose 101 min. tapar la probeta y agitar
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Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Foto N7: Dejar reposar por 20 min15 s y definir la lectura de arcilla.
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Foto N8: Introduzca en la probeta el ensamblaje del pie y baje lentamente hasta
que llegue sobre la arena.
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Foto N9: Cuando el conjunto toque la arena, lea y anote.
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ENSAYO DE DURABILIDAD ASTM C-88
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Fundamento
Es el porcentaje de prdida de material en una mezcla de agregados durante el ensayo de
durabilidad de los ridos sometidos al ataque con sulfato de sodio o sulfato de magnesio. Este
ensayo estima la resistencia del agregado al deterioro por accin de los agentes climticos
durante la vida til de la obra. Puede aplicarse tanto en agregado grueso como fino.
El ensayo se realiza exponiendo una muestra de agregado a ciclos alternativos de bao de
inmersin en una solucin de sulfato de sodio o magnesio y secado en horno. Una inmersin y un
secado se consideran un ciclo de durabilidad. Durante la fase de secado, las sales precipitan en
los vacos del agregado. En la reinmersin las sales se rehidratan y ejercen fuerzas de expansin
internas que simulan las fuerzas de expansin del agua congelada. El resultado del ensayo es el
porcentaje total de prdida de peso sobre varios tamices para un nmero requerido de ciclos. Los
valores mximo de prdida son aproximadamente de 10 a 20% para cinco ciclos de inmersin-
secado.
Objetivo
El mtodo describe el procedimiento que debe seguirse para determinar la resistencia a la
desintegracin de los agregados por la accin de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio.
Equipos de Laboratorio
1. Tamices
Para ensayar agregado grueso 3 /8, , , 1, 1 , 2 y 2
Para ensayar agregado fino N 50, N 30, N 16, N 8 y N 4
2. Recipientes. Cestas de mallas metlicas que permiten sumergir las muestras en la
solucin utilizada, facilitando el flujo de la solucin e impidiendo la salida de las partculas del
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agregado. El volumen de la solucin en la cual se sumergen las muestras ser, 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 5C
Preparacin de las Soluciones
1. Solucin de Sulfato de Sodio
Si se va emplear sulfato de sodio de forma anhidra ( )42SONa , disolver 215 gr.; en caso de utilizar sulfato de sodio hidratado , disolver 700 gr. en un litro de agua a la temperatura
de 25 a 30C. Dejar reposar la preparacin por 48 horas a 21 1C, antes de su empleo. Al concluir el perodo de reposo deber tener un peso especfico entre 1.151 y 1.174 gr/cm
( O.10HSONa 242 )3. La
solucin que presente impurezas debe filtrarse y debe volverse a comprobar su peso especfico.
Nota 1.
Para conseguir la saturacin a 22C de 1 dm3 de agua, son suficientes 215 gr. de la sal anhidra
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 solucin, se recomienda como mnimo, el
empleo de 350 g de la sal anhidra y 750 g de la sal hidratada.
2. Solucin de Sulfato de Magnesio
Si se va emplear sulfato de magnesio de forma anhidra ( )4MgSO , disolver 350 gr.; en caso de utilizar sulfato de magnesio hidratado ( )O.7HMgSO 24 , disolver 1230 gr. en un litro de agua a la temperatura de 25 a 30C. Dejar reposar la preparacin por 48 horas a 211C, antes de su empleo. Al concluir el perodo de reposo deber tener un peso especfico entre 1.295 y 1.302
gr/cm3. La solucin que presente impurezas debe filtrarse y debe volverse a comprobar su peso
especfico.
Nota 2
Para conseguir la saturacin a 22 C de 1 dm3 de agua, son suficientes 350 gr. de la sal anhidra
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 solucin, se recomienda como mnimo, el
empleo de 400 gr. de la sal anhidra y 1400 gr. de la sal hidratada.
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 50
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Preparacin de las Muestras
Agregado fino
La muestra deber pasar el tamiz 3/8 y ser retenido en la malla N50. Cada fraccin de la muestra
comprendida entre los tamices que se indican a continuacin debe ser por lo menos de 100
gramos. Se consideran solamente las fracciones que estn contenidas en 5% ms de los
tamices indicados:
Tabla N1 Agregado fino
Pasa malla
Retiene malla
3/8" N4
N4 N8
N8 N16
N16 N30
N30 N50
Lavar la muestra sobre la malla N50, secarlas en el horno a una temperatura de 110 5C, separarlos en los diferentes tamices especificados anteriormente. Tomar 120 gr. de cada una de
las fracciones, para poder obtener 100 gr. despus del tamizado, colocarlas por separado en los
recipientes para ensayo.
Agregado grueso
Se ensayar el material retenido en el tamiz N4, cada fraccin de la muestra comprendida entre
los tamices debe tener el peso indicado en la Tabla N2; y cada fraccin 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 ensayar sta fraccin, pero para el clculo de los resultados del ensayo se
considerar que tienen la misma prdida a la accin de los sulfatos, de sodio o magnesio, que la
media de las fracciones, inferior y superior ms prximas, o bien si una de estas fracciones falta,
se considerar que tiene la misma prdida que la fraccin inferior o superior que est presente.
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Tabla N2 Agregado grueso
Ensayo de Durabilidad ASTM C-88
N Tamao % Peso retenido (gr.)
1 2 1/2" a 1 1/2" 5000300 2 1/2" a 2" 60 3000300 2" a 1 1/2" 40 2000200
2 1 1/2" a 3/4" 150050 1 1/2" a 1" 67 100050 1" a 3/4" 33 50030
3 3/4" a 3/8" 100010 3/4" a 1/2" 67 67010 1/2" a 3/8" 33 3305
4 3/8" a N4 3005 Tamices mayores obtenidos en incrementos de 1 70001000
Lavar la muestra y secarla a una temperatura de 110 5C. Tamizarlo usando una de las gradaciones indicadas. Tomar los pesos indicados en la Tabla N2 y colocarlos en recipientes
separados. En el caso de las fracciones con tamao superior a se cuenta tambin el nmero de
partculas. Cuando son rocas debern ser rotas en fragmentos uniformes, se pesaran 100 gr. de
cada una. La muestra de ensayo pesar 5000 gr. 2%. La muestra ser bien lavada y secada
antes del ensayo.
Procedimiento de Ensayo
1. Sumergir las muestras preparadas en la solucin de sulfato de sodio o magnesio por un
perodo de 16 a 18 horas, de manera que el nivel de la solucin quede por lo menos 13 mm
por encima de la muestra. Tapar el recipiente para evitar la evaporacin y contaminacin con
sustancias extraas. Mantener la temperatura en 211C durante el perodo de inmersin. 2. Retirar la muestra de la solucin dejndola escurrir durante 155 min., secar en el horno a
1105C hasta obtener peso constante a la temperatura indicada. Para verificar el peso se sacar la muestra a intervalos no menores de 4 horas ni mayores de 18 horas. Se considerar
que se alcanz un peso constante cuando dos pesadas sucesivas de una muestra, no difieren
ms de 0.1 gr. en el caso del agregado fino, o no difieren ms 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
solucin para continuar con los ciclos que se especifiquen.
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Evaluacin Cuantitativa
1. Al final de los ciclos se lava la muestra hasta eliminar los sulfatos de sodio o de magnesio, los
ltimos lavados deben efectuarse con agua destilada y mediante la reaccin de cloruro brico
. ( )2BaCl2. Secar a peso constante a una temperatura de 1105C 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 continuacin, segn el tamao de las
partculas.
Tamao del agregado
Tamiz empleado para determinar el desgaste
2 1/2" a 1 1/2" 1
1 1/2" a 3/4" 5/8
" a 3/8" 5/16
3/8" a N4 N5
Evaluacin Cualitativa
1. En las partculas de dimetro mayor a se efecta un exmen cualitativo despus de cada
inmersin y cuantitativa al trmino del ensayo.
2. La evaluacin cualitativa consistir en inspeccionar partcula por partcula con el fin de eliminar
las partculas afectadas (fracturadas, fisuradas, astilladas, formacin de lajas, etc.).
Resultados
Para obtener los porcentajes de prdida, se efectuarn las siguientes anotaciones:
Agregado Fino
1. Porcentaje retenido en cada una de las mallas indicadas en la Tabla N1
2. Peso de cada fraccin antes del ensayo
3. Porcentaje de prdidas de cada tamao despus del ensayo
4. Porcentaje de prdidas corregidas que se obtienen multiplicando 1 por 3 y dividiendo entre
100
5. El total de prdidas corresponde a la suma de las partculas parciales corregidas.
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Agregado Grueso
1. Porcentaje retenido en cada una de las mallas indicadas en la Tabla N2
2. Peso de cada fraccin antes del ensayo
3. Porcentaje de prdidas de cada tamao despus del ensayo
4. Porcentaje de prdidas corregidas que se obtienen multiplicando 1 por 3 y dividiendo entre
100
5. El total de prdidas corresponde a la suma de los porcentajes de prdidas de las dos
fracciones de cada tamao.
Observaciones 1. Los resultados obtenidos varan segn 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 precisin es
limitada.
2. Para rechazar un agregado que no cumpla con las especificaciones pertinentes, debe
confirmarse los resultados con otros ensayos ms, ligados a las caractersticas del material.
Ejemplos
En la hoja de clculo se muestran algunos ejemplos del presente ensayo.
Referencias Bibliogrficas
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
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ENSAYO DE DURABILIDAD CON SULFATO DE SODIO ASTM C-88
SOLICITADO : POZOPROYECTO : MUESTRA AGREGADO GRUESO
N Tamao % Peso retenido(gr) TARA
N PESO INICIAL EMPLEADO1
PESO FINAL2
PERDIDAS PESO
ESCALONADO ORIGINAL5
PERDIDAS CORREGIDAS6
(gr) (gr) (gr) 3 (%) 4 (%) 1 2 1/2" a 1 1/2" 5000+300 1184,0 960,0 224,0 18,9 29,5 5,58 2 1/2" a 2" 60 3000+300 2" a 1 1/2" 40 2000+200 TR-9 1184,0 960,0 224,0 18,9 29,52 1 1/2" a 3/4" 1500+50 1530,0 1462,0 68,0 4,4 38,1 1,69 1 1/2" a 1" 67 1000+50 TR-10 1013,0 971,0 42,0 4,1 25,2 1" a 3/4" 33 500+30 TR-12 517,0 491,0 26,0 5,0 12,9 3 3/4" a 3/8" 1000+10 1000,0 957,0 43,0 4,3 24,9 1,07 3/4" a 1/2" 67 670+10 N-8 668,0 632,0 36,0 5,4 16,6 1/2" a 3/8" 33 330+5 N-10 332,0 325,0 7,0 2,1 8,3 4 3/8" a N4 300+5 N-12 301,0 297,0 4,0 1,3 7,5 0,10
PERDIDAS TOTALES 8,44 AGREGADO FINO
Tamao Peso retenido(gr) TARA
N PESO INICIAL EMPLEADO1
PESO FINAL2
PERDIDAS PESO
ESCALONADO ORIGINAL5
PERDIDAS CORREGIDAS6
(gr) (gr) (gr) 3 (%) 4 (%) 3/8" a N4 100 N-21 100,0 91,0 9,0 9,0 25 2,25N4 a N8 100 N-25 100,0 99,0 1,0 1,0 18 0,18N8 a N16 100 N-148 100,0 98,5 1,5 1,5 17 0,26
N16 a N30 100 N-4 100,0 95,0 5,0 5,0 21 1,05N30 a N50 100 N-5 100,0 93,5 6,5 6,5 19 1,24
PERDIDAS TOTALES 4,97 3 =(1-2) 5 =% retenido del anlisis granulomtrico inicial 4 =(3/1)*100 6 =(4*5)/100
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 55
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Foto N1: Sumergir las muestras preparadas en la solucin de sulfato de sodio o
magnesio por un perodo de 16 a 18 horas, de manera que el nivel de la solucin
quede por lo menos 13 mm por encima de la muestra.
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 56
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Foto N2: Retirar la muestra de la solucin djela escurrir, secar en el horno, dejar
enfriar a temperatura ambiente y volver a sumergir en la solucin para continuar con
los ciclos que se especifiquen. Al final de los ciclos lavar la muestra, secar, y tamizar.
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 57
PARTE II ENSAYOS PARA MEZCLAS ASFLTICAS
CALIDAD DE AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFLTICAS EN CALIENTE
Ing. Silene Minaya Gonzlez M.I. Abel Ordez Huamn
MINERALOGA
Los agregados usados en construccin de carreteras se obtienen de rocas naturales locales. Las
rocas naturales se clasifican geolgicamente en tres grupos dependiendo de su origen: gneas,
sedimentarias y metamrficas. Otro tipo de agregados, algunas veces usados en mezclas
asflticas 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 asflticas en caliente.
En la siguiente tabla se resumen propiedades deseables de rocas para agregados utilizados en
Mezclas Asflticas en Caliente.
*Agregados hidroflicos tienden a separar ms fcilmente las pelculas de asfalto.
Tipo de Roca Dureza/Tenacidad Resistencia al desprendimiento*Textura
superficial Forma
fracturada
gnea: Granito Sienita Diorita Basalto Diabasa Gabro
Regular Bueno Bueno Bueno Bueno Bueno
Regular Regular Regular Bueno Bueno Bueno
Regular Regular Regular Bueno Bueno Bueno
Regular Regular Bueno Bueno Bueno Bueno
Sedimentaria: Caliza, dolomia Arenisca Chert Lutita
Pobre
Regular Bueno Pobre
Bueno Bueno
Regular Pobre
Bueno Bueno Pobre
Regular
Regular Bueno Bueno
Regular Metamrfica: Gneis Esquisto Pizarra Cuarcita Mrmol Serpentina**
Regular Regular Bueno Bueno Pobre Bueno
Regular Regular Regular Regular Bueno
Regular
Bueno Bueno
Regular Bueno
Regular Regular
Bueno
Regular Regular Bueno
Regular Regular
**Es un mineral que se forma por alteracin de las rocas ultrabsicas Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology1996
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La mayora de los agregados estn compuestos por varios minerales. El ensayo de residuo de
cido 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 mnimo
de 10% de cidos insolubles que aseguran propiedades aceptables de friccin. Otras agencias
usan ensayos de pulido (ASTM D-3319 E660 y E303) o exmenes petrogrficos (ASTM C-295).
Los agregados con sustancias deletreas no son deseables en Mezclas Asflticas en Caliente y
no deberan 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 deletreos
(terrones de arcilla, lutita, partculas blandas). Otras agencias especifican un mnimo de
Equivalente de Arena (ASTM D-2419) o ndice Mximo de Plasticidad (ASTM D-4318). AASHTO
M-283 sugiere que la capa en agregados despus de humedecidos no deben exceder el 0.5% al
ser ensayados AASHTO T11 (ASTM C-117).
Uno de los ms importantes efectos de la mineraloga de los agregados, en el comportamiento de
Mezclas Asflticas en Caliente, es su influencia en la adhesin y perjuicio por humedad.
PROPIEDADES FSICAS DE LOS AGREGADOS
Los agregados para Mezclas Asflticas en Caliente son usualmente clasificados por tamaos en
agregados gruesos, agregados finos, o filler mineral. ASTM define a los agregados gruesos como
las partculas retenidas en la malla N4 (4.75 mm); y filler mineral como el material que pasa la
malla N200 (75m) en un porcentaje mnimo 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 Asflticas en
Caliente se determina evalundolos para las siguientes caractersticas mecnicas:
1. Tamao y gradacin
2. Limpieza / materiales deletreos
3. Tenacidad / dureza
4. Durabilidad / resistencia
5. Textura superficial
6. Forma de partculas
7. Absorcin
8. Afinidad por el asfalto
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 60
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Limpieza
El ensayo de Equivalente de Arena, desarrollado por la California Divisin of Highways descrito en
ASTM D-2419 es un mtodo para determinar la proporcin relativa de polvo o arcilla en la porcin
de agregado que pasa la malla N4.
Tenacidad y Resistencia a la Abrasin
Los agregados sufren desgaste abrasivo durante su construccin, colocacin y compactacin de
mezclas asflticas para pavimentos. Los agregados tambin estn sujetos a abrasin por efecto
de la carga de trnsito. Los agregados de la superficie requieren mayor tenacidad que los
agregados de capas menores que reciben cargas disipadas.
El ensayo de abrasin de Los ngeles mide el desgaste o resistencia a la abrasin 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 gneas muy duras a 60% para calizas y
areniscas. El mximo desgaste para agregados gruesos usados en carreteras de primera
categora con Mezclas Asflticas en Caliente se limita el porcentaje de desgaste a 40% y otras
agencias en 60%1. ASTM D-1073 no especifica el porcentaje mximo de prdida por abrasin.
Durabilidad y Resistencia
Los agregados deben ser resistentes a la falla o desintegracin por efectos del humedecimiento-
secado y hielo-deshielo. El ensayo ASTM C-88 es una medida emprica que pretende indicar la
durabilidad debido a variaciones del clima, no se encontraron registros histricos por ser una
nueva fuente para evaluar agregados.
1 Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology 1996
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 61
ASFALTOS Ing. Silene Minaya Gonzlez
M.I. Abel Ordez Huamn
ANTECEDENTES HISTORICOS El cemento asfltico y el alquitrn son considerados materiales bituminosos. Frecuente, estos dos
trminos son usados intercambiando hbilmente sus conceptos resultado de su similitud en
apariencia y algunas aplicaciones. Sin embargo, el cemento asfltico y el alquitrn son dos
materiales diferentes; con diferentes orgenes y caractersticas qumicas y fsicas. El cemento
asfltico es de color marrn oscuro a negro material cementado que se origina de manera natural
o como producto de la destilacin del petrleo. El alquitrn, es primeramente fabricado por la
destilacin seca del carbn bituminoso y tiene un olor muy diferente. El cemento asfltico es usado
principalmente en los Estados Unidos en aplicaciones de pavimentos. El alquitrn es difcilmente
usado en pavimentacin porque (a) algunas de sus caractersticas fsicas no deseables tal como
el ser muy susceptible a altas temperaturas, y (b) significando un peligro para la salud causando
dao a los ojos e irritando la piel cuando se expone a sus gases.
Los tipos comerciales de asfalto son clasificados en dos categoras:
Asfalto Natural
Estos estuvieron almacenados bajo estratos geolgicos surgiendo materiales asflticos blandos y
duros, friable, material negro en vetas de formaciones rocosas, o impregnadas en calizas,
formaciones de areniscas y similares. El material asfltico relativo blando, casi siempre es
semejante al petrleo pesado, y es tpico del Lago Trinidad depositado en la isla Trinidad, el Lago
Bermdez, Venezuela y en el amplio alquitrn de arena desde el extremo oeste del Canad.
Asfalto de Petrleo
Estos son coloides dispersos en hidrocarburos en el crudo de petrleo y se obtienen por su
refinacin. Con el descubrimiento del proceso de refinacin en 1900 y la popularidad de los
automviles, grandes cantidades de petrleo fueron procesados para obtener asfalto.
Gradualmente el proceso de refinamiento de asfaltos son de mejor calidad.
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REFINAMIENTO DEL ASFALTO
Casi todo el cemento asfltico empleado en trabajos de pavimento se obtienen por procesamiento
del crudo del petrleo. Una substancial cantidad de suministro de crudo de petrleo usado en los
Estados Unidos es importado de ciudades como Mxico, Venezuela y Canad.
Variacin del crudo del petrleo
El crudo de petrleo varia en composicin de fuente a fuente, con diferente rendimiento de
cemento asfltico residual y otras fracciones destilables. La siguiente figura muestra algunos
porcentajes en volumen de las fracciones de tres crudos.
BOSCAN ARABIA NIGERIA VENEZUELA PESADO LIGERO
API (grado) 10.1 28.2 38.1 SP. Gravedad 0.999 0.886 0.834 % Azufre 6.4 2.8 0.2
Bitumen
Gas petrleo pesado
Gas petrleo ligero
Gasolina 3%volumen
6
7
26 26
5858 58
21
14
10
28
27
33
20
16
30
Kerosene
1
El crudo de petrleo puede ser arbitrariamente clasificado de acuerdo a su gravedad API
(American Petroleum Institute), que puede ser usado para estimar la produccin de asfalto. La
gravedad API es una expresin arbitraria de la densidad o peso por unidad de volumen del
material a 60F y es obtenido como muestra:
5.131especfica Gravedad
5.141)grado( API Gravedad =
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 63
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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 est cerca de 55.
La baja gravedad API del crudo (API menor de 25) representa una produccin relativamente baja
de productos de evaporacin y alto porcentaje de cemento asfltico. De otra manera, una alta
gravedad API del crudo (API ms de 25) representa un rendimiento relativamente alto de
productos de evaporacin y bajo porcentaje de cemento asfltico.
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 API Fuente A 34 Arabian Light, Arabia Saudita 32 Kuwait B 28 Hawkins, USA 26 Tijuana, Venezuela C 19 Galn, Colombia 18 Cyrus, Irn D 16 Lloydminster, Canad 15 Obeja, Venezuela E 12 Panuco, Mxico 10 Boscan, Venezuela
Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology 1996
Destilacin
Los procesos de refinacin para la obtencin de asfaltos dependen de las caractersticas del crudo
y el rendimiento del asfalto que representa. Si este rendimiento es alto y el crudo presenta
caractersticas asflticas, basta una etapa de destilacin al vaco. Para los crudos que presentan
rendimientos medios de asfalto son necesarias dos etapas de destilacin: una a presin
atmosfrica y otra a vaco.
Para crudos muy livianos de bajo rendimiento de asfaltos es necesario adems de las etapas
mencionadas otra final adicional de extraccin.
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 64
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
Estos procesos de obtencin por destilacin y extraccin, consisten bsicamente en la separacin
fsica de los hidrocarburos componentes constituidos como mezcla en el crudo, por diferencia en
sus puntos de ebullicin y de condensacin1.
TIPOS DE ASFALTOS Y USOS
Los asfaltos comnmente usados para la construccin de pavimentos flexibles se dividen en tres
tipos:
1. Cemento de asfaltos;
2. Emulsiones asflticas; y
3. Asfaltos Diluidos o Cut Back.
CEMENTOS ASFLTICOS Como ya se mencion el cemento asfltico se obtiene, por destilacin del crudo del petrleo
mediante diferentes tcnicas de refinacin. El producto obtenido en los fondos de la torre de vaco
luego de procesos de destilacin por unidades primarias y de vaco, es el cemento asfltico de
petrleo, de consistencia semislida a temperatura ambiente.
A temperatura ambiente el cemento asfltico es negro, pegajoso, semi-slido y altamente viscoso.
Este es resistente y durable con excelente adhesividad y caractersticas a prueba de agua,
altamente resistente a la accin de cidos, lcalis y sales. El cemento asfltico se usa en grandes
cantidades, para la produccin de Mezclas Asflticas en Caliente (HMA), primordialmente usado
en la construccin de pavimentos flexibles en todo el mundo. El cemento asfltico puede ser
mezclado con agregados para la produccin del HMA, su propiedad de adhesividad facilita la
unin con el agregado que despus de poner a temperatura ambiente, el HMA es un muy fuerte
material de pavimento que puede soportar el trafico pesado.
Tres mtodos basados en su penetracin, viscosidad o comportamiento se usan para clasificar el
cemento asfltico en diferentes grados. El grado de penetracin del cemento asfltico se
especifica en ASTM D-946, con cinco penetraciones estndares, 40-50, 60-70, 85-100, 120-150,
200-300; el Per produce cemento asfltico de petrleo2 PEN 40/50, 60/70, 85/100, 120/150. El
ensayo de penetracin mide la penetracin de una aguja estndar dentro de un cemento para
pavimentacin bajo cierta temperatura, tiempo y carga. Obviamente un alto valor de penetracin
representa un cemento asfltico blando. Por ejemplo, 40-50 es un grado alto, y 200-300 es un
grado blando.
1 Los asfaltos, tecnologa y aplicaciones. Ricardo Bisso Fernndez 2 Especificaciones Tcnicas Asfaltos Petroper S.A.. IV Congreso Nacional del Asfalto.
Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 65
Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos
El segundo mtodo para clasificacin el cemento asfltico es por el grado de viscosidad,
especificado en ASTM D-3381. Este se basa en la viscosidad del cemento asfltico original o por
la viscosidad del cemento asfltico despus de curado en el horno de pelcula delgada (RTFO),.
Ambas viscosidades se miden en 140 F (60 C) y reportado en poises. El grado de viscosidad
basado sobre el cemento asfltico original incluye AC-2.5, AC-5, AC-10, AC-20, AC-30y AC-40. El
grado de viscosidad del Residuo Asfltico (AR) por el ensayo RTFO incluye AR-1000, AR-2000,
AR-4000, AR-8000, y AR-16000. El valor numrico indica viscosidades a 140 F (60 C) en poises.
El tercer mtodo de clasificacin asfltica involucra el comportamiento que se fundamenta en el
Programa Estratgico de Investigacin de Carreteras (SHRP).
La mayora de las Mezclas Asflticas en Caliente, entre los aos 1940 a 1990, fueron diseados
usando los mtodos Marshall o Hveem. De acuerdo con la bibliografa consultada,
aproximadamente el 75% de los departamentos de carreteras en Estados Unidos emplean el
mtodo Marshall, mientras que el 25% el mtodo Hveem. Alg