Bladimir Farfan Valvede - Contenido De Asfalto

INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE PAVIMENTOS

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CONTENIDO DE ASFALTO CURSO: LABORATORIO DE PAVIMENTOS ALUMNO: BLADIMIR FARFAN VALVERDE CODIGO: 011300687-J DOCENTE: Ing. KILDARE J. ASCUE ESCALANTE

CUSCO – PERU 2016 1

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RESUMEN El método describe los procedimientos para determinar cuantitativamente el contenido de ligante asfáltico en una mezcla, mediante el proceso de centrifugación. Es importante conocer la mayor cantidad de parámetros y estudios que se realizan a los pavimentos, en el siguiente ensayo detallaremos el proceso seguido para obtener la cantidad de asfalto de muestras tomadas, y así mismo para conocer (con todo el material que queda en la centrífuga) la curva granulométrica con la que se trabajó. Así mismo sabemos que los ensayos nos ayudan, experimentalmente, a determinar ciertos valores, los cuales por un motivo u otro pueden estar sometidos a pequeños errores, ya sea por la mano de obra o por la falta de mantenimiento de los equipos, sin embargo, realizar ensayos siempre será la mejor manera de determinar ciertas características. En el ensayo que sigue, no solo podremos determinar el contenido de asfalto de un pavimento, sino también conocer propiedades granulométricas de los agregados que restan después del lavado del pavimento.

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ÍNDICE RESUMEN

02

OBJETIVOS

04

REFERENCIA BIBLIOGRAFÍA

04

MARCO TEÓRICO

05

MATERIALES

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UBICACIÓN DE LA MUESTRA

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PROCEDIMIENTO

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CÁLCULOS Y TOMA DE DATOS

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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BIBLIOGRAFÍA

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ENSAYO 05: CONTENIDO DE ASFALTO OBJETIVOS 1. GENERAL Describe métodos para la determinación cuantitativa del asfalto en mezclas en caliente y en muestras de pavimentos. Los agregados obtenidos mediante métodos pueden emplearse para análisis granulométrico y otro tipo de ensayos. 2. ESPECÍFICOS Determinar el porcentaje de diferencia de pesos entre el inicial i final. Determinar el porcentaje de peso del fondo de las mallas Determinación cuantitativa de la cantidad de asfalto (material bituminoso). Elaborar una curva granulométrica con el material granula obtenido, después de pasar por la centrífuga. Determinar el Tamaño máximo nominal y el tamaño máximo. Determinar tipo de agregado. Tipo de e muestras de mezcla asfáltica en caliente.MAC.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Norma técnica Peruana. ASTM D 2172 AASHTO T 164 MTC E 502 - 2000 4

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FUNDAMENTO TEÓRICO Como se nos explicó en clases, las mezclas asfálticas son emplean en la construcción de pavimentos (pistas), se utiliza en la capa de rodadura y su función principal es proporcionar una superficie de rodamiento cómoda, segura y económica a los usuarios de las vías de comunicación, facilitando la circulación de los vehículos, aparte de transmitir suficientemente las cargas debidas al tráfico a la explanada para quesean soportadas por ésta. La estructura de la capa de rodadura en un pavimento flexible está formada por asfalto más la adición de agregados, respondiendo esto a un diseño de mezcla asfáltica previamente elaborado, que satisfaga ciertos parámetros como granulometría de agregados y porcentaje de asfalto.

1. ASFALTO: El asfalto, también denominado betún, es un material viscoso, pegajoso y de color negro. Se utiliza mezclado con arena o gravilla para pavimentar caminos y como revestimiento impermeabilizante de muros y tejados. En las mezclas asfálticas es usado como aglomerante para la construcción de carreteras, autovías o autopistas. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por completo de betún bitumen.

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2. MEZCLAS BITUMINOSAS: Las mezclas bituminosas están compuestas por una combinación de áridos y ligantes hidrocarbonados que mezclados a altas temperaturas forman una película continua que envuelve a los áridos. Los áridos son un material elastoplástico y el betún visco elástico, por lo tanto, se considera que las mezclas bituminosas son un material, viscoelastoplástico. Estas mezclas se fabrican en centrales fijas o móviles y posteriormente se transportan a obra para su extendido y compactación. Debido a las características del betún, las mezclas bituminosas tienen un comportamiento que depende de la temperatura y la velocidad de aplicación de las cargas. Sólo en determinadas condiciones se puede considerar que tienen un comportamiento elástico y lineal. Estas condiciones son cuando las temperaturas son bajas y la velocidad de aplicación de las cargas es elevada

3. EL CONTENIDO DE ASFALTO Es el porcentaje de asfalto que se incorpora en la mezcla. Parte del asfalto será absorbido por el agregado y el resto de asfalto formará una película que rodean las partículas. A los primeros se les denomina asfalto absorbido y al segundo asfalto efectivo. El óptimo contenido de asfalto de la mezcla está en función de la granulometría y el porcentaje de absorción del material. Mezclas con alto porcentaje de filler (mayor superficie específica) requerirán mayor porcentaje asfalto, por ejemplo las mezclas SMA tienen mas porcentaje de asfalto que una mezclas convencional y superpave. Mezclas porosas (% filler menor de 2%) necesitan menor porcentaje de asfalto.

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4. ENSAYO DE LAVADO DEL ASFALTO POR MEDIO DE LA CENTRÍFUGA (Extracción cuantitativa de asfalto en mezclas para pavimentos) Los resultados de los ensayos de extracción por centrifugado en la máquina de lavado asfaltico indicaran el contenido de bitumen de la mezcla asfáltica. Los resultados de los ensayos granulométricos de los agregados remanentes caracterizaran una mezcla con una fracción de grava, partículas angulares y tamaño máximo. Para el ensayo se puede usaar 4 reactivos: -

Solución saturada de carbonato de amonio (NH4)2 CO3, químicamente puro

-

Cloruro de metileno, químicamente puro.

-

Tricloroetano químicamente puro.

-

Benceno químicamente puro

Estos solo deben usarse bajo una campana o un sistema de desfogue efectivo, en un área bien ventilada, por su toxicidad.

5. GRANULOMETRÍA EG 2013 PARA EL DISEÑO DE MEZCLA MARSHALL La gradación de los agregados pétreos para la producción de la mezcla asfáltica en caliente deberá ajustarse a alguna de las siguientes gradaciones. No olvidar que el material de la mezcla de los agregados debe estar libre de terrones de arcilla y se aceptará como máximo el 1% de partículas deleznables según ensayo MTC E212. Tampoco deberá contener materia orgánica y otros materiales deletéreos. La selección de una curva granulométrica para el diseño de una mezcla asfáltica por caliente, está en función de dos parámetros: el tamaño máximo nominal del agregado y el de línea de control (superior e inferior), las líneas de control son puntos 7

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de paso obligado para la curva granulométrica. La siguiente tabla presenta el tamaño máximo nominal más utilizado, así como sus líneas de control de acuerdo con la ASTM D3515

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MATERIALES Centrífuga Eléctrica: Es un aparato que aplica una fuerza centrífuga sostenida (esto es, una fuerza producida por rotación) para impeler la materia hacia afuera del centro de rotación. Este principio se utiliza para separar partículas en un medio líquido por sedimentación.

Gasolina de 90 octanos: La gasolina es una mezcla de hidrocarburos derivada del petróleo que se utiliza como combustible para el lavado asfaltico el pavimento.

Filtro: Un dispositivo que elimina o selecciona ciertas partículas, evita que los finos se eliminen.

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Muestra Asfáltica: En nuestro caso muestra de la calle Obispo Molinero San Sebastián -Cusco.

Bandeja: Depósito utilizado para separar la muestra y luego pesarla.

Baldes: Usado para verter la gasolina que sale de la máquina Máquina Tamizadora: Usada para realizar el proceso de zarandeo

Balanza Eléctrica: Sirve para conocer el peso de todo lo que necesitamos

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Tamices: Para obtener la granulometría ½’’, 3/8’’, #4, #8, #16, #30, #50, #100, #200 y fondo

Horno Eléctrico: Para disolver un poco la muestra de pavimento. Espátula

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UBICACIÓN La muestra se obtuvo del distrito de Santiago, de la calle obispo Molinero la primera cuadra.

Aprovechando trabajos de instalación de agua de SEDAPAL rompieron la vía de la cual se obtuvo la muestra.

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PROCEDIMIENTO 1. Para la presente practica se tomó una muestra de pavimento de 1302.5 gr. En pedazos de 2 y 3 pulgadas la cual para su ablandamiento se metió al horno a 180 °C x 20 min.

2. Cuando la muestra está ya ablandada se procede a reducirla a pedazos más pequeños.

3. Se procede a colocar la muestra en la centrifuga.

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4. Agregamos la muestra a la centrifuga y procedemos a echar el combustible (gasolina, con la espátula removernos suavemente. En este caso no usamos los disolventes ya mencionados, debido a que se necesita un permiso especial para comprarlos.

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5. Procedemos a tapar con el filtro (previamente pesado) y luego con su tapa empernándolo. Al final luego de encerrarlos con la tapa de la centrifuga con sus pernos bien y procedemos a encender la maquina centrifuga.

6. Al estar en funcionamiento la máquina de la centrifuga la gasolina actúa como un disolvente el cual separar el asfalto del agregado.

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7. Girando suavemente el indicador vamos el número de revoluciones.

8. Al inicio la gasolina saldrá de un color oscuro esto quiere decir que el asfalto se está lavando.

9. Se segira lavando hasta que la gasolina salga de un color claro.

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10. luego apagaremos la maquina centrifuga, golpear suavemente la otra tapa, con esta tapa y con una brocha limpiar del filtro la arena apegada.

11. Vaciar en una tara el agregado seco y se volatiza (es decir, se prende el material), para que se elimine el exceso del solvente. Se pesa para que podamos calcular el % de contenido de Asfalto. 17

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12. Se procede a tamizar, el material que quedo, también se pesa el disco de papel absorbente, y ese peso se agrega al peso del fondo.

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13. Se procede a llevar el material a la máquina tamizadora, se prende la máquina por 2 min.

14. Se procede verificar el tamaño máximo y el tamaño nominal máximo. 19

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15. Después de tamizar y verificar el tamaño máximo y el tamaño nominal máximo, procedemos a pesar el material retenido en cada tamiz, y cada valor se coloca en el cuadro.

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16. Pesado de cada tamiz MALLA TAMIZ

mm.

PESO RET gr.

3/4" 1/2" 3/8" #4 #8 #16 #30 #50 #100 #200

19 12.5 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

0 175.6 125.9 234.4 99.8 70.8 80.3 180.7 163.2 59

Fondo

21.4

TOTAL

1211.1

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CÁLCULO Y TOMA DE DATOS

1. Se toma el peso de la muestra antes de ser disuelta que será el peso inicial. 2. Después de pasar por la centrífuga se procede a pesar la muestra sin el ligante (asfalto). 3. Obtenemos la cantidad de asfalto por medio de la ecuación:

Cant. de Asfalto =

Peso Inicial − peso final Peso Inicial

o Se obtiene el siguiente cuadro: PORCENTAJE DE ASFALTO Peso Inicial

1302.5

gr

Peso final

1215

gr

% Aslfato

6.718%

4. Se procede a realizar el tamizado, de la manera ya establecida en anteriores ensayos. 5. Se suma el peso del filtro después del ensayo menos el peso del filtro inicial, y se coloca a la cantidad de la base. 6. Cada peso retenido luego se expresa en % retenido con la siguiente fórmula:

% Retenido = peso de material retenido en cada tamiz *100 Peso de la Muestra 7. Luego procedemos a completar los datos que faltan en el porcentaje retenido acumulado y el porcentaje acumulado que pasa:

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% Pasa= 100 - % Retenido Acumulado

Finalmente obtenemos los siguientes cuadros:

Para muestra de asfalto:

MALLA TAMIZ mm.

PESO RET gr.

GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS nuevo peso ACUMULADO %RET. % RET Compensación ret gr. PARCIAL ACUM.

% QUE PASA

ESPECIFICACIONES min

max

3/4"

19

0

0

0.00

0.00

100.00

100

100

1/2"

12.5

175.6

0.549

175.05

175.05

14.41

14.41

85.59

90

100

3/8"

9.5

125.9

0.549

125.35

300.40

10.32

24.72

75.28

#4

4.75

234.4

0.549

233.85

534.25

19.25

43.97

56.03

44

74

#8

2.36

99.8

0.549

99.25

633.50

8.17

52.14

47.86

28

58

#16

1.18

70.8

0.549

70.25

703.76

5.78

57.92

42.08

#30

0.6

80.3

0.549

79.75

783.51

6.56

64.49

35.51

#50

0.3

180.7

0.549

180.15

963.66

14.83

79.31

20.69

5

21

#100

0.15

163.2

0.549

162.65

1126.31

13.39

92.70

7.30

#200 0.075

63.42

0.549

62.87

1189.18

5.17

97.87

2.13

2

10

Fondo

25.82

25.82

1215.00

2.13

100.00

0.00

TOTAL

1219.94

1215.00

100.00

PESO grs. 24.2 33.04 8.84

Peso del filtro filtro + finos peso finos a repartir

ERROR compensación

23

4.42 -4.94 0.549

0

0

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Y obtenemos el siguiente gráfico de granulometría: GRANULOMETRIA

TMin

Tmax

10.00

1.00 0.06

0.6

6 DIAMETRO

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PORCENTAJE QUE PASA

100.00

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Gradación de la mezcla asfáltica en caliente MAC

GRANULOMETRIA

TMin

Tmax

10.00

1.00 0.06

0.6

6 DIAMETRO

Para esta gradación le corresponde MAC-2

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PORCENTAJE QUE PASA

100.00

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El peso inicial – Peso final es de 87.5 gr. En el fondo se tiene 25.82 gr. Siendo esto el 1.98 % del peso inicial El contenido de Asfalto es de 6.718%, lo cual se encuentra dentro de los parámetros recomendados (Según el Método Marshall el % de pavimento varía entre el 4% y 7% del peso total del árido) El tamaño Maximo es es de ¾’’ (19.0 mm) El tamaño máximo nominal es ½’’ (12.5 mm) El tipo de agregado es piedra chancada. Observaciones se observó que algunos pedazos de pavimento que no se lavaron con la gasolina por lo cual se observa en la variación de peso, se debe siempre llevar al horno antes de trabajar con el pavimento para su ablandamiento, se debe verificar la calibración y óptimas condiciones de los equipos de laboratorio. Según la gradación de la mezcla asfáltica en caliente tenemos un MAC-2

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BIBLIOGRAFÍA ASTM D 3515.

MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES. MANUAL EM 2000. LIMA: MTC. https://www.mtc.gob.pe/transportes/caminos/normas_carreteras/documentos/ manuales/EM-2000/seccion-05/mtc502.pdf Minaya, S. y Ordoñez A., MANUAL DE ENSAYOS PARA PAVIMENTOS, LIMA: UNI

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OBSERVACIONES La centrifuga que se utilizó se encontraba obstruida en la parte de desagüe de la gasolina por lo cual se tuvo que arreglar por el ingeniero de la práctica los equipos deben ser revisados cada final de semestre por la autoridad encargada..

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