ENSAYO DE CONSISTENCIA DEL ASFALTO

ENSAYOS DE CONSISTENCIA DEL ASFALTO

INV 706-13 / INV 712-07

Tecnología de Asfalto

Fecha: marzo 1 del 2022

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1. Resumen.

Esta práctica se realizó como una guía para caracterizar y clasificar el material bituminoso sin ser  modificado para así brindar las especificaciones mínimas requeridas, para ser utilizadas en la rehabilitación, reconstrucción y construcción de carreteras. En los materiales bituminosos un comportamiento como el ablandamiento no ocurre a una temperatura definida sino que a medida  que  la  temperatura  aumenta,  el  material  cambia  gradual  e  imperceptiblemente,  de  un estado quebradizo o excesivamente espeso y de poca fluidez, a líquidos blandos y menos viscosos.

Por esta razón, la determinación del ensayo del punto de ablandamiento y de penetración debe efectuarse mediante un método arbitrario, pero bien definido, de manera de comparar resultados, es importante reconocer que lo que fue realizado en esta práctica para estudiar los comportamientos del material, identificar en qué zonas se puede trabajar con el material, tener en cuenta los puntos críticos donde varía el comportamiento del material.

1. Introducción.

Los productos bituminosos son materiales visco-elásticos y no cambian del estado sólido al estado líquido a una temperatura definida, sino que se tornan gradualmente más blandos y menos viscosos a medida que se eleva la temperatura. Por esta razón, el punto de ablandamiento se debe determinar por medio de un método arbitrario pero muy definido, que produzca resultados reproducibles y comparables. 

(Instituto Nacional de Vías. Norma INVIAS E-712-13.2013).  

Existen diferentes métodos por los cuales se pueden clasificar y conocer las características físicas de los materiales bituminoso, estas son medidas a través de diversos ensayos para así conocer si su calidad es adecuada para su uso vial, uno de esos es el ensayo de penetración y el de punto de ablandamiento que son esenciales para determinar la dureza y consistencia del cemento asfáltico el cual es de mucha importancia ya que conociendo estos valores presentados después de haber realizado la prueba se puede prevenir el agrietamiento del asfalto y por tanto obtener un mejor diseño del cemento asfáltico.

Esto es un indicador de los diferentes comportamientos a fluir el material cuando está sometido a altas temperaturas a lo largo de su vida de servicio, por otro lado el ensayo de penetración permite determinar la dureza o consistencia relativa de los cementos asfálticos, midiendo la distancia en décimas de milímetros que una aguja normalizada penetra verticalmente en una muestra de asfalto, en unas condiciones especificadas de temperatura, carga y tiempo.

1. Objetivo del ensayo.

1. Objetivo general.

Determinar la consistencia del asfalto para identificar el tipo y uso adecuado de este.

1. Objetivos específicos.

• Identificar el grado de penetración del material bituminoso.
• Determinar la temperatura donde el asfalto no puede soportar una carga y fluye.

1. Marco teórico.

1. Conceptos básicos.

1. Penetración.

Consistencia de un material bituminoso, expresada por la distancia, en décimas de milímetro, hasta la cual penetra verticalmente una aguja normalizada en el material en condiciones definidas de carga, tiempo y temperatura. Normalmente, el ensayo se realiza a 25°C durante un tiempo de 5 segundos y con una carga móvil total, incluida la aguja, de 100 g; aunque se pueden emplear otras condiciones definidas; también, es utilizada como guía y para caracterizar asfaltos por grado de penetración. En general, asfalto blandos tendrán penetraciones mayores que los más rígidos.

1. Caracterización por grado de penetración.

La tabla No. 1 muestra las especificaciones para cementos asfálticos clasificados por grado de penetración a 25°C

Tabla 1. Clasificación por su grado de penetración

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Tabla 2. Equivalencias entre grado de penetración y grado de viscosidad.

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1. Punto de ablandamiento.

Dos muestras fundidas en dos anillos, la cual se calienta en un baño de líquido a una temperatura controlada (cuando alcanza T=20°c, la muestra tiene que aumentar su temperatura 5°c por minuto), sobre las muestras se encuentran las esferas de acero (9.5 mm de diámetro, g=3.05 de masa), los bitúmenes no cambian de estado sólido-líquido en una temperatura definida, sino que se vuelve más blando y menos viscoso a medida que su temperatura aumenta , por lo cual las esferas  caerán mediante la muestra aumente su temperatura. El ensayo consiste en encontrar la temperatura del punto de ablandamiento, la cual ronda entre 30°C-157°C (86°f-315°f), lo cual nos permite predecir o conocer la tendencia del material al fluir cuando está en temperaturas elevadas durante su periodo de servicio.

1. Equipos experimentales.

Descripción del equipo y herramientas.

1. Penetración a 25°C

1. Penetrómetro (Ilustración 1)

Consiste en un mecanismo que permite el movimiento vertical sin rozamiento apreciable de un vástago o soporte móvil al cual se puede fijar firmemente por su parte inferior, la aguja de penetración. El dispositivo indicador de la penetración de la aguja dentro de la muestra deberá permitir una lectura con aproximación a 0.1 mm.

1. Aguja de penetración (Ilustración 2).

La aguja de penetración debe ser de acero inoxidable endurecido y templado. La aguja estándar tiene unos 50 mm de longitud, mientras la larga tiene unos 60 mm de longitud. El diámetro de estas agujas debe ser de 1.00 y 1.2 mm.

1. Recipiente para la muestra (Ilustración 3).

Los recipientes serán de metal o vidrios, de forma cilíndrica y fondo plano, con las siguientes dimensiones.

Tabla 3. Especificaciones recipiente

1. Baño de agua (Ilustración 4).

Para la inmersión de los recipientes con las muestras, se dispondrá de un baño de agua con una capacidad mínima de 10 litros y provisto de un dispositivo capaz de mantener una temperatura de 25 土0.1°C.

1. Recipiente de transferencia.

Debe tener capacidad mínima de 350 ml y la altura suficiente para mantener la cantidad de agua necesaria para cubrir el recipiente de mayor tamaño para la muestra.

1. Dispositivo para medir el tiempo (Ilustración 5).

Cuando se empleen penetrómetros de operación manual, el tiempo debe ser ensayado mediante un reloj eléctrico, un cronómetro u otro instrumento cualquiera graduado en 0.1 segundos o menos y que tenga exactitud de 0.1 s en un intervalo de 60 segundos.

1. Termómetro (Ilustración 6).

Para controlar las temperaturas del ensayo en el baño de agua con una escala máxima de error de 0.1°C.

1. Equipos de puntos de ablandamiento.

1. Anillos (Ilustración 7)

De latón de bordes cuadrados con dimensiones establecidas.

1. Placa de base (Ilustración 8)

Plana hecha de material no absorbente con espesor suficiente para prevenir la deformación.

1. Bolas (Ilustración 9)

Dos esferas de acero de 9.5 mm, Cada una de ellas con una masa de 3,5 + 0,005 g.

1. Guías para el centrado de las bolas(Ilustración 10)

Dos guías de latón  para centrar las bolas , una en cada anillo.

1. Baño (Ilustración 11)

Vaso de vidrio que se pueda calentar con un diámetro interno no menor a 85 mm y una altura inferior no menor a 120 mm

1. Soporte de anillos y montaje (Ilustración 13 )

Soporte de latón para sostener los dos anillos en posición horizontal

1. Termómetro.

Para controlar las temperaturas del ensayo en el baño de agua con una escala máxima de error de 0.1°C.

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