Las mezclas de hormigón asfáltico se deben someter a una serie de ensayo para
determinar la combinación de los agregados y el cemento asfáltico que
cumplan con las características adecuada para estas mezclas.
A continuación les presento los diferentes ensayos que se realizan a la
mezcla de hormigón asfáltico.
Método Triaxial.
Este ensayo se emplea principalmente para
investigaciones sobre mezclas asfálticas o para proyecto o ensayo de rutina. La
briqueta que se emplea en el ensayo triaxial debe tener una altura mínima que
sea el doble de su diámetro. El tamaño normalmente utilizado en la briqueta
compactada es de 8”
(20 cm)
de altura por 4”
(10 cm)
de diámetro.
El método de ensayo triaxial del Instituto del
Asfalto, fue desarrollado por Vaughn Smith.
Dice el
Instituto del asfalto (1989) que la briqueta está envuelta en
una goma que está rodeada por un líquido que transmite las presiones laterales
desarrollada durante la aplicación de
una carga vertical a la briqueta. Las cargas verticales se aplican por
incrementos sucesivos, midiéndose la presión lateral que aparece como
consecuencia. El ensayo se realiza a temperatura ambiente.
Los datos obtenidos se representan en un grafico la
relación entre las presiones verticales
y las laterales y se calculan por una fórmula la cohesión y el ángulo de
razonamiento interno de la briqueta.
El diseño de mezcla asfáltica es un proceso en que
se determina el volumen de cemento asfáltico y de los agregados requeridos para
una mezcla asfáltica con las propiedades deseadas.
Según Instituto del asfalto (1989) la densidad se determina con las
siguientes finalidades:
a)
En briquetas compactadas en laboratorio para:
1.
Calcular el porcentaje de huecos y huecos
rellenos de asfalto en las mezclas compactadas, parte integrante de algunos
procedimientos de proyecto de mezclas asfálticas para pavimentación.
2.
Dar una indicación
del contenido de asfalto óptimo en algunos procedimientos de proyecto de
mezclas.
3.
Fijar una base para controlar la compactación durante la construcción del
pavimento asfáltico.
b)
En briquetas obtenidas de pavimentos construidos,
para comprobar la densidad del pavimento y la eficiencia de las operaciones de
compactación.
Para determinar la densidad procedemos a pesar la
briqueta, determinamos su volumen y calculamos la relación peso-volumen. Para
determinar el volumen de la briqueta se mide frecuentemente determinado el
volumen desplazado. Primero pesamos la briqueta al aire y luego la pesamos
sumergida en agua, la diferencia que hay entre los pesos obtenidos da el
volumen de la briqueta.
Cuando el peso unitario se expresa en kilogramo y el
volumen en metro cúbico la densidad de la briqueta la calculamos con la
siguiente fórmula:
D= Wa (2.1)
Wa –Wu
Donde
d= densidad
en kilogramos por litro.
Wa= peso
de la briqueta en el aire, en gramo.
Wu= peso de la briqueta sumergida en agua, en gramos.
“Este procedimiento es
satisfactorio si la briqueta es
relativamente impermeable al agua. Cuando las briquetas son permeables al agua deben revestirse de
parafina antes de la inmersión. El cálculo de la densidad debe tener entonces
en cuenta el peso y volumen del revestimiento de parafina”. (Instituto del asfalto, 1989, p.75).
Si la briqueta es permeable la prueba de la
densidad no arrojaría resultados
correctos debido a que este valor aumentaría debido a que los vacíos de
la mezcla se llenarían de agua aumentando su densidad.
Ensayo de Huecos.
Los
huecos de una briqueta pueden
calcularse según Mamlouk y Zaniewski siguiendo tres parámetros
importantes, esto son:
Porcentaje
de huecos de aires (VTM, Voids Total Mix, huecos de la mezcla total).
Huecos
en el agregado mineral (VMA, Voids in the Mineral Agrégate).
Huecos
rellenos de asfalto (VFA, Voids Filled with Asphall).
VTM= Vv 100
(2.2)
Vm
VMA= Vv + Vbe 100
(2.3)
Vm
VFA=
Vbe 100
(2.4)
Vm + Vv
Donde:
Vv= volumen de huecos llenos de
aire.
Vbe= volumen efectivo de aglomerante
asfáltico.
Vm= volumen total de la mezcla.
“El
análisis de huecos y de la densidad requiere emplear la gravedad especifica
efectiva de los áridos recubierto de asfalto, la cual se puede determinar a
partir de la gravedad especifica máxima teórica de la mezcla (ASTM D 2041). Para ello, medimos el peso de la probeta de
la mezcla de aire, A, junto con el peso del recipiente de medida lleno de agua,
D, y el peso del recipiente de medida que contiene la mezcla asfáltica y está
llena con agua, E, cuando se sumerge la
probeta de la mezcla en agua, se utiliza un vació para eliminar todo el aire de
la muestra”. (Mamlouk y Zaniewski, 2009,
P.371).
Con
este procedimiento podemos obtener la gravedad específica de la muestra ya que
hemos logrado una briqueta
compactada en una masa sin huecos.
La
gravedad específica máxima teórica se encuentra a través de la siguiente
fórmula:
Gmm= A .
(2.5)
A+D-E
Solamente
necesitamos determinar el peso específico máximo teórico de la muestra para
poder determinar el contenido de asfalto. Para esto debemos hacer un promedio
de tres briquetas, se acepta un
mínimo de dos briquetas para
realizar la prueba.
La
gravedad específica máxima teórica del hormigón asfáltico la podemos obtener a
través de la siguiente fórmula:
Gmm= 100
.
(2.6)
Ps + Pb
Gse Gb
Si despejamos a Gse obtenemos la
siguiente ecuación:
Gse= Ps .
(2.7)
100 - Pb
Gmm Gb
Donde:
Gmm =
gravedad especifica máxima teórica del hormigón asfáltico.
Ps = porcentaje en peso del árido.
Pb = porcentaje en peso del cemento asfáltico.
Gse
=
gravedad especifica efectiva del árido recubierto de asfalto.
Gb = gravedad especifica del aglomerante asfáltico.
Gse es constante para cualquier contenido de asfalto, y a partir de los resultados de la prueba de
medida de la gravedad específica podemos determinar Gmm para los distintos
contenidos de asfalto utilizando la Ecuación 2.6.
Según Mamlouk
y Zaniewski (2009) el paso siguiente es determinar la gravedad
específica Gmb (ASTM D2726) de cada briqueta compactada. Para esto se
requiere pesar la muestra en tres estados: seco, en estado saturado con
superficie seca (SSD) sumergido.
La
gravedad específica en seco se determina a través de la siguiente fórmula:
Gmm= Peso en el aire .
(2.8)
(Peso SSD- Peso en el agua)
El peso
específico de cada briqueta se
calcula multiplicando la gravedad específica en seco por la densidad del agua. Después se calculan
los valores medio específico para el contenido de asfalto, usando los valores
para calcular VTM de la siguiente forma:
 |
 |
VTM= 100 1- Gmb (2.9)
Gmm
La
medida del espacio disponible de los áridos para la adición del cemento
asfáltico es el porcentaje de huecos en el árido mineral (VMA), este es el
volumen de la mezcla menos el volumen de los áridos, dividiéndolo entre volumen
de la mezcla y se expresan los resultados en porciento. El VMA se calcula a
través de la siguiente fórmula:
|
|
VMA= 100- Gmb Ps (2.10)
Gsb
El
porcentaje de huecos llenos de asfalto, %VFA, se determina a través de la
siguiente fórmula:
El
análisis de extracción consiste en la
separación del asfalto de los áridos en una mezcla asfáltica. La extracción se
realiza con la finalidad de determinar el contenido de asfalto de la mezcla y
obtener áridos sin asfalto para
realizarle un análisis granulométrico o cualquier otro ensayo.
Por lo
general el análisis para determinar el contenido de cemento asfáltico y obtener los áridos limpio se utiliza la centrifuga. En esta máquina se coloca la
mezcla asfáltica y se le añade disolvente para disolver el asfalto. Normalmente
se emplean como disolvente los tricloroetileno, benceno o tetracloruro. En
nuestro país mayormente se utiliza la gasolina como disolvente.
La
proporción relativa de asfalto y árido se obtiene a través de la diferencia
entre el peso original de la mezcla y el peso de los áridos seco después de la
extracción.
Para realizar ensayo sobre el asfalto extraído de la
mezcla, se debe realizar la recuperación
del asfalto sin alterar sus propiedades. Por lo general se utiliza el método de
extracción por reflujo.
“El extractor consiste, generalmente, en un recipiente
cilíndrico cerrado. Suspendido cerca del fondo hay otro recipiente perforado en
el que se coloca la mezcla. Directamente sobre este recipiente se coloca un
condensador. Se introduce en el extractor un disolvente -tricloroetileno o
benceno- que se vaporiza por aplicación de calor. El vapor condensa y cae sobre
la mezcla disolviendo el asfalto y llevándolo en disolución al fondo del
extractor”. (Instituto del asfalto, 1989,
p.78).
Con este procedimiento se obtiene el asfalto sin
alterar sus propiedades el cual puede ser utilizado para la prueba que se
requiera.
Ensayo de Destilación de la Humedad y
Sustancias Volátiles.
Este análisis se realiza con la finalidad de
determinar la cantidad de humedad y sustancia volátiles en la mezcla asfáltica,
este análisis generalmente se realiza empleando uno de los procedimientos de de
destilación.
Ensayo de Entumecimiento.
El análisis de entumecimiento como dato para calificar
los posibles efectos perjudiciales que el agua podría provocar en la mezcla
asfáltica que contiene finos con una calidad no determinada. Este análisis se
realiza en un cilindro metálico de 4"
(10 cm) de diámetro en el cual se compacta la
muestra de mezcla, dejándose enfriar a temperatura ambiente.
Este análisis se realiza
según Instituto del asfalto (1989) colocando la briqueta y el molde en una bandeja con agua, y se coloca
sobre la briqueta un medidor como se indica en la figura 2-2. Se procede a anotar la lectura que
inicialmente tiene el medidor y sus indicaciones después de un periodo de
tiempo determinado, generalmente 24 horas, o hasta que no se produzcan más
entumecimiento.
Se considera como una
mezcla de mala calidad aquella que tenga un entumecimiento vertical de 1/16” (1.58 mm), mientras que
aquella que tienen un entumecimiento de 3.4 pulgadas (19 mm) son inadmisibles.
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