Contenido de Cemento Asfaltico2 (Minimo Recubrimiento Asfaltos)

DISEO Y CONSTRUCCIN DE PAVIMENTOS ING. LUIS ANTONIO MENDOZA ROMAN

CONTENIDO DE CEMENTO ASFALTICO PARA CARPETASEn la determinacin del contenido de Cemento Asfltico (C.A.) en el proyecto de las Mezclas Asflticas se determinarn: 1.- El Contenido Mnimo de Cemento Asfltico. 2.- El Contenido Optimo de Cemento Asfltico.

DETERMINACION DEL CONTENIDO MINIMO DE CEMENTO ASFALTICO POR EL PROCEDIMIENTO DEL AREA SUPERFICIALUso: En materiales graduados que contienen cierta cantidad de finos.

Procedimiento: Se determina la composicin granulomtrica del material ptreo. Para el calculo del contenido de cemento asfltico el mtodo se basa en la estimacin de la superficie de los agregados ptreos por cada kilogramo de material. Para hacer dicha estimacin se hace uso de las siguientes constantes de rea en metros cuadrados por kilo de material ptreo. Material pasa malla 1-1/2" Material pasa malla 3/4" Material pasa malla #4 Material pasa malla #40 Mmaterial pasa malla #200 y se retiene en 3/4" y se retiene en #4 y se retiene en #40 y se retiene en #200 0.27 m2/kg mat. 0.41 m2/kg mat 2.05 m2/kg mat 15.38 m2/kg mat. 53.30 m2/kg mat.

Cada una de las constantes anteriores se multiplican por los porcentajes de partculas entre las mallas correspondientes, dando por resultado que se obtengan determinadas superficies por kilogramo de material. Se suman todas las superficies calculadas y el resultado se multiplica por el Indice Asfltico, que vara de 0.0055 a 0.0100, de acuerdo con la rugosidad y la porosidad de los agregados, de acuerdo a la siguiente tabla: Material ptreo Redondeados Sub-angulosas Angulosas Absorcin 0.0 a 2.5 % 0.0055 0.0065 0.0075 Indice Asfltico Absorcin Absorcin 2.6 a 5.0 % Mayor de 5.0% 0.0065 0.0075 0.0075 0.0085 0.0085 0.0100

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EJEMPLO: Supngase que los agregados ptreos tienen la siguiente composicin granulomtrica. Mat. pasa la malla de 3/4" Mat. pasa la malla # 4 Mat. pasa la malla # 40 Mat. pasa la malla # 200 y se retiene en Malla #4 y se retiene en Malla #40 y se retiene en Malla #200 35% = 0.35 45% = 0.45 15% = 0.15 5% = 0.05 100% = 1.00

Multiplicando estos porcentajes por las constantes de rea se tiene: 0.35 0.45 0.15 0.05 X X X X 0.41 = 2.05 = 15.38 = 53.30 = 0.144 m2/kg 0.925 m2/kg 2.310 m2/kg 2.680 m2/kg de material ptreo. de material ptreo. de material ptreo. de material ptreo.

SUMA =

6.059 m2/kg de material ptreo.

Para este ejemplo se considerar un Indice Asfltico de 0.008. El contenido de cemento asfltico ser igual a 6.059 x 0.008 = 0.0485 kilogramos de cemento asfltico por cada kilogramo de material ptreo, o sea 4.85 Kg de cemento asfltico por cada 100 Kg de material ptreo, o lo que es lo mismo, 4.85% de Cemento Asfltico en peso. Lo dicho con anterioridad puede presentarse en la frmula siguiente: p = (0.41 nG + 2.05 ng + 15.38 nA + 53.30 nF) donde: p = porcentaje mnimo de cemento asfltico. n = ndice asfltico segn la absorcin del material. G = porcentaje de material entre la malla 3/4 " y la No. 4 g = porcentaje de material entre la malla No.4 y la No. 40 A = porcentaje de material entre la mata No.40 y la No. 200 F = porcentaje de material que pasa a la No. 200 El porcentaje de cemento asfltico, obtenido debe convertirse a cantidad mnima de producto asfltico con respecto al material ptreo en volumen, ya sea un rebajado o una emulsin asfltica, que se vaya a emplear, tomando en cuenta el contenido de residuo asfltico del mismo, el cual se calcular de acuerdo a la siguiente expresin:

MAV En donde:

PRA d RS RA 0

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MAV PRA d R

Cantidad mnima de producto asfltico con relacin al material ptreo suelto, en litros por metro cbico. Proporcin mnima de residuo asfltico en peso con relacin a del material ptreo, en por ciento (porcentaje de cemento asfltico). Peso volumtrico del material ptreo seco suelto, en kilogramos por metro cbico. Residuo que contiene el material asfltico, en por ciento, respecto a su volumen (residuo asfltico o cemento asfltico producto de la prueba de destilacin). Peso especfico relativo o densidad del residuo asfltico, nmero abstracto. Peso especifico del agua, considerando para estos fines de un kilogramo por litro

SRA o

El porcentaje de cemento asfltico calculado debe emplearse nicamente como gua para la determinacin prctica por medio de la prueba de compresin axial no confinada.

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DETERMINACION DEL CONTENIDO MINIMO DE CEMENTO ASFALTICO BASADO EN LA DISTRIBUCION DE TAMAO DE LAS PARTICULASEn sta determinacin se hace uso de la frmula siguiente: p = 0.020 a + 0.045 b + cd en la cual: p a b c d = = = = = porcentaje de C.A. expresado con respecto al peso del material porcentaje de material retenido en la malla # 10. porcentaje de material que pasa la malla # 10 y se retiene en la # 200. porcentaje que pasa la malla # 200. coeficiente asfltico que vara con las caractersticas del material de acuerdo con los datos de la tabla que sigue: Material Gravas y arenas de ro o materiales redondeados de baja absorcin. Gravas trituradas de baja absorcin. Rocas trituradas de absorcin media. Rocas trituradas de alta absorcin. d 0.15 0.20 0.30 0.35

Para expresar el cemento asfltico sobre la base de producto asfltico se procede de la misma manera del mtodo anterior.

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DETERMINACION DEL CONTENIDO OPTIMO DE CEMENTO ASFALTICOLa determinacin del Contenido Optimo de Cemento Asfltico puede llevarse a cabo por varios procedimientos. Se vern aqu dos de ellos: 1.- Por medio de la prueba de Compresin Axial no Confinada. 2.- Por medio del Mtodo de Marshall.

DETERMINACION DEL CONTENIDO OPTIMO DE ASFALTO POR PRUEBAS DE COMPRESION AXIAL NO CONFINADAEQUIPO: Molde metlico con las siguientes caractersticas, de acuerdo al tamao mximo del material por emplear: CARACTERISTICA S Dimetro Altura Otras TAMAO MXIMO DEL MATERIAL Menor de 3/8" Mayor de 3/8" 4 (interior) 5 (interior) 7 8.5 Previsto de una base metlica removible y una placa circular para la compactacin, con el dimetro ligeramente menor que el dimetro interior del cilindro, que se pueda sujetar a la cabeza de aplicacin de la carga.

Una mquina de compresin para hacer lecturas a cada 10 Kg. Una varilla metlica de 1.9 cm (3/4") de dimetro y 30 cm de longitud con punta de bala para el picado del material en el molde. Un pisn metlico de 2.5 kg. de peso con superficie circular de apisonado de 5.08 cm (2") de dimetro, provisto de una gua tubular de lmina de 35 cm de longitud. Una cuchara de albail. Charolas de lmina. Balanza de 10 kg. de capacidad con sensibilidad de (1) gramo. Una balanza con sensibilidad de un centsimo (0.01) de gramo. Un horno con temperatura controlable. Un termmetro con variacin de 10 a 150C. Vasos de precipitado.

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PROCEDIMIENTO: 1) La elaboracin de la mezcla, se lleva de acuerdo a lo siguiente: a) Fijada la granulomtria de la mezcla asfltica, se determinar el porcentaje en peso de los siguientes tamaos en que ha sido separado previamente el material ptreo. Material retenido en malla de 1/2" Material retenido en malla de 1/4" Material retenido en malla # 10 Material retenido en malla # 40 Material que pasa la malla # 40 y que pasa la malla de 1/2" y que pasa la malla de 1/4" y que pasa h malla # 10

b) Se determina el tamao del espcimen de la prueba de acuerdo a lo siguiente: TAMAO DEL AGREGADO MAYOR 3/8 IGUAL O MENOR 3/8 TAMAO DE LA MUESTRA (KG.) 4 2

c) Se deber de elaborar seis especmenes (del tamao de la muestra correspondiente) para el desarrollo de la prueba. d) Se tomarn de cada uno de los tamaos mencionados la cantidad de muestra que resulte de multiplicar el porcentaje en peso de cada fraccin por el peso total de la muestra, (4 o 2 kilogramos, segn lo que corresponda). e) Las fracciones ya pesadas se mezclan previamente a la adicin del producto asfltico. f) La cantidad de producto asfltico que deber agregarse a cada una de las seis muestras, se calcular sobre la base del contenido mnimo de asfalto, (expresado como cemento asfltico) que se determin previamente (por el mtodo descripto anteriormente). g) Estas cantidades de producto asfltico debern corresponder a los siguientes contenidos de cemento asfltico, expresados como porcentajes del peso del material ptreo. Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado -0.5% Neto + 0.5% + 1.0% + 1.5% + 2.0%

h) A cada una de las muestras de material ptreo se incorporar la cantidad calculada de producto asfltico, ms un pequeo exceso correspondiente al producto que quede adherido a la charola, que puede llegar a ser de medio por ciento (0.5%) de producto. Terminadas estas operaciones, se colocar una tarjeta de identificacin que indique el

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porcentaje de asfalto que corresponda a cada muestra, y se determinar prcticamente dicho porcentaje por el procedimiento que se indica ms adelante. 2) La compactacin de los especmenes se llevar a cabo por cualquiera de los dos tipos de carga: CARACTERISTICAS NUMERO DE CAPAS NUMERO DE GOLPES PARA PICADO DE POR CAPA COMPACTACIN DE LA MUESTRA TIPO DE CARGA ESTATICA DINAMICA 3 3 25 25 CARGA COMPRESIN KG/CM2 DE COMPACTACIN CON 40 PISON 4 DIAMETRO: 25 GOLPES COMPACTACIN CON PISON 5 DIAMETRO: 40 GOLPES CARGA ADICIONAL DE COMPRESIN DE 40 60 KG/CM2 2 MIN 1.25 5 MM.

DE

TIEMPO DE CARGA (COMPRESIN AMPLICADA). RELACIN ALTURA DIAMETRO ESPECIMEN TOLERANCIA EN ALTURA COMPACTADAS Recomendaciones:

2 MIN 1.25 5 MM.

a) Se colocar el material en el molde, previamente calentado (aproximado 50C). b) Para decidir cual mtodo es el que debe ser utilizado, debern compactarse por ambos procedimientos dos muestras elaboradas con el contenido de asfalto calculado por el procedimiento indicado y elegir aquel que d especmenes con mayor peso volumtrico y menor nmero de partculas fracturadas. c) Se dejar enfriar el espcimen con el molde, se extraer de ste y se mantendr a la temperatura ambiente el tiempo necesario para que adquieran dicha temperatura todos los especmenes elaborados. d) Para el caso de compactacin con carga dinmica, una vez compactada cada capa y antes de colocar la capa siguiente de mezcla, se proceder a escarificar la superficie con la varilla metlica para obtener un buena liga entre ambas capas.

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3) Prueba de los especmenes.- El espcimen ya fro compactado por cualquiera de los dos procedimientos anteriormente indicados, se probar a la compresin sin confinar, aplicando la carga uniforme y lentamente hasta alcanzar la de ruptura. Se calcular la resistencia unitaria para la carga mxima registrada en cada uno de los especmenes probados y con estos datos se formar una grfica en cuyas ordenadas se anotarn las resistencias obtenidas y en cuyas abscisas se anotarn los contenidos de asfalto expresados sobre la base de cemento asfltico y referidos al peso del agregado ptreo tal como se indica en la figura que sigue: El contenido ptimo se localiza dentro de la curva correspondiente al 2do mximo.

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DETERMINACION DEL CONTENIDO OPTIMO DE CEMENTO ASFALTICO POR EL METODO DE MARSHALLEste mtodo est limitado al proyecto y control de mezclas asflticas elaboradas en planta estacionaria, en caliente, empleando cemento asfltico. Con la prueba de Marshall se determinan los valores de estabilidad y de flujo en especmenes cilindricos, compactados axialmente con un sistema determinado y probados a sesenta grados centgrados (60C) El valor de estabilidad se determina midiendo la carga necesaria para producir la falla del espcimen, aplicada en sentido normal a su eje La deformacin vertical producida en el espcimen por dicha carga ser el valor del flujo El valor de estabilidad expresa la resistencia estructural de la mezcla compactada, y est afectado principalmente por el contenido de asfalto, la composicin granulomtrica y el tipo de agregado. Principalmente el valor de estabilidad es un indice de la calidad del agregado. El valor de flujo representa la deformacin requerida, en el sentido del dimetro del espcimen, para producir la fractura. Este valor es una indicacin de la tendencia de la mezcla para alcanzar una condicin plstica, y consecuentemente de la resistencia que ofrecer la carpeta asfltica a deformarse bajo la accin de las cargas impuestas por los vehculos. El equipo necesario para la elaboracin y prueba de los especmenes es el que sigue: Un molde de compactacin provisto de un collarn y de una placa de base, un sostn del molde de compactacin para sujetar firmemente el molde, un pistn de compactacin con superficie circular de apisonado de nueve punto ochenta y cuatro centmetros (9.84 cm =1.7/8") de dimetro, equipado con una pesa deslizante de cuatro punto quinientos treinta y seis kilogramos (4.356 kg = 10 lbs.) cuya altura de cada es de cuarenta y cinco punto siete centmetros (45.7 cm = 18"). Una mquina de compresin Marshall accionada con motor elctrico que permite aplicar cargas por medio de una cabeza de prueba con forma de anillo seccionado a una velocidad de cinco punto cero ocho centmetros sobre minuto (5.08 centmetros/min. = 2" min.). Est equipada con un anillo calibrado para determinar el valor de las cargas y un extensmetro para medir las deformaciones del anillo. Un medidor de flujo, un tanque de saturacin con dispositivo elctrico para mantener constante la temperatura del agua, hornilla elctrica para calentar los agregados, un termmetro blindado para registrar temperaturas entre diez y doscientos grados centigrados (10-200C), una balanza con capacidad de 20 kilos y sensibilidad de un gramo, una cuchara de albail, un bao de agua para calentar el pisn de compactacin y el molde, una esptula y charolas. Vase figura de la hoja siguiente. ELABORACION DE LOS ESPECIMENES Con relacin a la elaboracin de los especimenes se consideran los siguientes conceptos: a) Fijada la granulometria de la mezcla asfltica, se determinar el porcentaje en peso de los siguientes tamaos en que ha sido separado previamente el material ptreo: Material retenido en la malla de 1/2" Material que pasa la malla de 1/2" y se retiene en la de 1/4" Material que pasa la malla de 1/4" y se retiene en la # 10 Material que pasa la malla # 10 y se retiene en la # 40 Material que pasa la malla # 40-9-


Para cada contenido de cemento asfltico se fabricarn tres especmenes cada uno de los cuales requieren mil doscientos gramos (1200 gramos) de agregado ptreo. Se toma de cada uno de los tamaos mencionados la cantidad de muestra que resulta de multiplicar el porcentaje en peso de cada fraccin por el peso total de la muestra. Las fracciones ya pesadas se mezclarn previamente a la adicin del cemento asfltico. La cantidad de cemento asfltico que deber agregarse a cada muestra se calcular sobre la base de contenido mnimo de cemento asfltico que se determina como ya se ha indicado con anterioridad. Las cantidades de cemento asfltico debern corresponder a los siguientes porcentajes de cemento asfltico. Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado Contenido calculado -1.00% neto 0.50% 1.00% 1.50% 2.00%

Se mezclarn los agregados y el cemento asfltico, calentados previamente a las temperaturas de ciento setenta y cinco grados centgrados y ciento veinte grados centgrados, respectivamente, hasta obtener una distribucin uniforme del cemento asfltico. La temperatura de la mezcla no debe ser menor de 100C al momento de elaborar el espcimen. En ningn caso la mezcla deber ser recalentada. b) Para compactar los especmenes de mezcla asfltica se proceder as: El pisn de compactacin y el molde se calentarn en un bao de agua hirviendo. Una vez caliente se sacar el equipo del bao y se colocar un papel filtro en el fondo del molde y se llenar ste con la mezcla caliente. Se apoyar el pisn sobre la mezcla y se aplicarn cincuenta (50) golpes con la pesa deslizante. La cara del pisn ser mantenida paralela a la base del molde durante el proceso de compactacin. Se quitar el collarn y se invertir la posicin del molde; se colocar el collarn y se aplicarn otros cincuenta (50) golpes en el espcimen. El proceso de compactacin anteriormente descrito se aplicar al estudio de mezclas proyectadas para recibir presiones de contacto que no excedan de siete kilogramos por centmetro cuadrado (7 kg/cm2 = 100 Ibs/pulg2). El nmero de golpes en cada cara del espcimen deber aumentarse a setenta y cinco (75) cuando las mezclas se proyecten para recibir presiones de contacto comprendidas entre siete y catorce kilogramos por centmetro cuadrado (7 a 14 kg/cm2 = 100 a 200 lbs/pulg2). Se remover el collarn y la placa de base, y el molde con su contenido se sumergir en agua fra por un tiempo mnimo de dos (2) minutos. Se extraer el espcimen del molde, se indentificar y se dejar enfriar a la temperatura ambiente durante 12 a 24 horas. Los especmenes compactados debern tener una altura de seis punto treinta y cinco centmetros (6.35 cm = 2 1/2"), con una tolerancia de tres punto dos milmetros (3.2 mm = 1/8"), y en caso contrario deber repetirse el proceso. PRUEBA A COMPRESION DE LOS ESPECIMENES La prueba de los especmenes comprende la determinacin del peso volumtrico y la determinacin de la estabilidad y flujo de los mismos La determinacin del peso volumtrico del espcimen ya compactado se har dividiendo el peso entre el volumen. Los valores de- 10 -


estabilidad y flujo se determinarn ensayando los especmenes en el aparato Marshall, siguiendo el procedimiento siguiente: Se sumerge el espcimen en el tanque con agua a la temperatura de sesenta grados centgrados (60C) con medio grado de tolerancia y se mantendr ah durante veinte a treinta minutos. Mientras los especmenes se encuentran en el tanque de agua, se limpia la superficie del anillo seccionado y se lubricarn los postes gua de tal manera que la seccin superior del anillo seccionado se le deslice libremente, se ajustar a cero el extensmetro del anillo de carga. Terminando el perodo de inmersin en agua caliente se sacar el espcimen del agua y se secar su superficie. Se colocar el espcimen entre las dos secciones de la cabeza de prueba y se centrar el conjunto en la mquina de compresin. Se colocar el medidor de flujo en el poste gua y se ajustar a cero su cartula. Se aplicar la carga al espcimen a una velocidad constante de cinco centmetros sobre minuto hasta que la falla del espcimen ocurra. La carga mxima aplicada para producir la falla del espcimen a la temperatura de sesenta grados centgrados (60C) se debe registrar como el valor de la estabilidad Marshall. Mientras la prueba se lleve a cabo se debe sostener firmemente el medidor de flujo sobre el poste gua y se remover tan pronto se haya aplicado la carga mxima. anotndose la deformacin sufrida por el espcimen. Esta lectura en milimetros expresa el valor del flujo. Se promediarn los valores de estabilidad y de flujo de los tres especmenes con el mismo contenido de cemento asfltico, debiendo desecharse para el clculo el valor que discrepe notablemente. La prueba anteriormente descrita debe completarse dentro de un perodo de treinta segundos contados a partir del momento en que los especmenes sean sacados del tanque de agua caliente. La determinacin del porcentaje ptimo de cemento asfltico se har de acuerdo con el criterio siguiente: a) Se calcular el promedio del peso volumtrico de los especmenes de prueba elaborados con un mismo porcentaje de cemento asfltlco. b) Se determinan la densidad terica mxima y el porcentaje de vacos para cada contenido de cemento asfltico c) Se calcula la relacin entre volumen ocupado por el C.A. y el volumen total de huecos que existira si el material ptreo del espcimen no contuviera C.A. Para esto ltimo se utilizar la siguiente frmula: Vo= DrPa Volumen de C.A. = 100Df Da100PaDa Volumen total de huecos

en que la que: Dr = Densidad relativa aparente del material ptreo. = Peso volumtrico del espcimen en gr/cm3. Da = Densidad relativa del C.A. (1.3 aprox.) Pa = Porcentaje de C.A. con relacin al peso de la mezcla.- 11 -


d) Se corregirn los valores de estabilidad de los especmenes que no tengan la altura especificada de 6.35 cm multiplicando los valores obtenidos por los valores de correccin que siguen: ALTURA DEL FACTOR DE ALTURA DEL FACTOR DE ESPECIMEN CORRECCION ESPECIMEN CORRECCIO N 55 56 57 58 59 60 61 62 63 1.27 1.23 1.2 1.16 1.13 1.1 1.07 1.04 1.01 63.5 64 65 66 67 68 69 70 71 1 0.98 0.96 0.94 0.92 0.9 0.88 0.86 0.84

e) Se dibujarn las grficas siguientes: Peso volumtrico Vs. contenido de C.A. Estabilidad Vs. contenido de C.A. Flujo Vs. contenido de C.A. Porcentaje de vacos Vs. contenido de C.A. Huecos ocupados por el asfalto (Vo) Vs. Contenido de C.A.

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f) De los datos obtenidos de las grficas indicadas, se calcular el contenido ptimo de C.A., promediando los siguientes valores: El contenido de C.A. correspondiente al mayor peso volumtrico. El contenido de C.A. correspondiente a la mxima estabilidad. El contenido de C.A. correspondiente al valor medio del porcentaje de vacos sealados en la tabla que sigue. El contenido de C.A. correspondiente al valor promedio del porcentaje de huecos ocupados por el C.A. sealado en la tabla que se indica a continuacin.

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Prueba

Tipo de mezcla

Presin contacto de las llantas 7 kg/cm2 14 kg/cm2 450 kg min 3.0 5.0 225 kg min

Estabilidad Flujo Porciento de vacos Con agregado de tamao mximo de 3/4 Con agregado de tamao mximo de 1/4 Porciento de huecos Con agregado de ocupados por l C.A. tamao mximo de 3/4 Con agregado de tamao mximo de 1/4

4 mm Mx. 5 mm Mx. 3.0 5.0

5.0 7.0

6.0 8.0

75 - 85

75 - 82

65 - 75

65 - 72

Haciendo un resumen de todo lo dicho con respecto a las mezclas asflticas se dir que deben ser lo suficientemente estables con el fin de que no se vuelvan rugosas o vayan a presentar ondulaciones por la accin del trnsito o los efectos del frenado del mismo. La estabilidad de la carpeta asfltica se debe a la combinacin de dos cualidades que en cierto modo se encuentran presentes en todas las mezclas asflticas: La friccin y la cohesin. Sin embargo, se encuentran ms relacionadas a la friccin que a la cohesin, aunque esta ltima juega un papel importante en ciertos casos. Cierta cantidad de cohesin es necesaria a fin de que el pavimento trabaje satisfactoriamente. Es bien conocido que toda carpeta asfltica necesita cierta cantidad de trnsito o accin de amasado para que impida que el C.A. se muera y por lo tanto prolongar la duracin de la carpeta. La accin continua de amasado causado por el trnsito tiende a remezclar los materiales y a conservarlos en su estado original. La cantidad ptima de C.A. debe ser determinada en un laboratorio por personas capacitadas, y ante todo, es obligacin de primordial importancia establecer y mantener uniformidad en las operaciones de construccin de la carpeta asfltica, ya que todas las tcnicas de proyecto sern intiles a menos que las operaciones de construccin sean cuidadosamente controladas. Algo muy importante es en el proyecto de las carpetas asflticas, el recomendar el cemento asfltico adecuado segn el clima de la regin y los materiales a emplear. El grado de penetracin del C.A. juega importante papel en el proyecto.

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VERIFICACIN DEL CONTENIDO DE CEMENTO ASFALTICO POR EL PROCEDIMIENTO DE EXTRACCIN POR MEDIO DE CENTRIFUGADO.El procedimiento de extraccin por medio de centrifugado para verificacin de la granulometra consiste en someter a la muestra de prueba a un proceso de lavado con tricloroetileno, tetracloruro de carbono o benceno, utilizando un aparato especialmente adaptado para el objeto, a efecto de obtener el agregado ptreo de la muestra libre de asfalto y determinar su composicin granulomtrica; as tambin, se obtiene la cantidad aproximada de asfalto contenido en la muestra, para estimar su proporcin en peso con relacin al del agregado ptreo de la mezcla. a) El equipo y materiales necesarios para efectuar esta prueba son los siguientes: Aparato de extraccin por centrifugado, que consiste en un tazn semiesfrico con tapa hermtica, montado en un dispositivo que lo haga girar con una velocidad controlada superior a tres mil seiscientas (3,600) revoluciones por minuto; estar provisto de una cubierta hermtica y de un accesorio para drenar el disolvente. Recipiente para depositar el disolvente drenado. Horno con dispositivo adecuado para mantener una temperatura comprendida entre cien y ciento cinco grados centgrados (100 y 105C). Balanza con capacidad de cinco (5) kilogramos y aproximacin de cero punto dos (0.2) gramos. Charolas redondas de treinta (30) centmetros de dimetro y dos punto cinco (2.5) centmetros de altura. Charolas rectangulares. Esptulas. Cucharones. Tricloroetileno o tetracloruro de carbono o benceno. Papel filtro de forma circular con perforacin central y dimetro adecuado para apoyar en el borde superior del tazn del aparato de extraccin. b) Para facilitar la homogeneizacin de la muestra se coloca sta en una charola rectangular y se disgrega con una esptula o un cucharn, separando las partculas de la mezcla cuanta sea posible y teniendo cuidado de no romper el agregado ptreo. Si la mezcla no es suficientemente blanda para poderla disgregar, se calienta durante el tiempo indispensable para que pueda manejarse, sin rebasar la temperatura de ciento cinco grados centgrados (105C). c) El procedimiento de prueba es el siguiente: c1) Se coloca la muestra de prueba en el tazn del aparato de centrifugado, se le vaca un volumen suficiente de tricloroetileno, tetracloruro de carbono o- 15 -


benceno, para cubrir la mezcla contenida en el tazn y se le deja en estas condiciones el tiempo suficiente para desintegrarla, el cual no ser mayor de una (1) hora; en seguida se instala el tazn conteniendo la mezcla con el disolvente, en el aparato de centrifugado y se coloca sobre el borde del tazn un disco de papel filtro, cuyo peso seco, W p, en gramos, es conocido. A continuacin se cubre el tazn con su tapa, se asegura sta firmemente y se coloca a la salida del dren del aparato de extraccin un recipiente adecuado para recibir la solucin extrada. c2) Se pone en movimiento el dispositivo de centrifugacin y gradualmente se incrementa su velocidad, pudiendo llegar a un mximo de tres mil seiscientas (3,600) revoluciones por minuto; se suspende el movimiento cuando deje de salir la solucin por el dispositivo de drenaje. c3) Se deja que cese el movimiento del aparato, se adicionan doscientos (200) centmetros cbicos de tricloroetileno, tetracloruro de carbono o benceno y se repite el procedimiento indicado en el subprrafo c2) de este prrafo. c4) Se realiza no menos de tres (3) veces el procedimiento indicado en el subprrafo c3) de este prrafo, hasta que el disolvente usado para la extraccin salga limpio y no manche una tela de color claro.

c5) Se remueve la tapa del tazn, se retira el disco de papel filtro y se seca al aire evitando perder partculas del material ptreo que tenga adheridas; a continuacin, se le desprenden las partculas de agregado que sea posible y se depositan en el tazn. En seguida se seca en el horno el disco de papel filtro hasta peso constante y a una temperatura de cien a ciento cinco grados centgrados (100 a 105C), se pesa y se registra su peso como Wp, con aproximacin de cero punto dos (0.2) gramos. c6) En un ambiente con una buena circulacin o extraccin de aire, se coloca en un recipiente el agregado ptreo y se calienta lentamente para provocar la volatilizacin del disolvente utilizado y a continuacin se coloca en el horno a una temperatura de cien a ciento cinco grados centgrados (100 a 105C) hasta peso constante, despus de lo cual se saca del horno, se deja enfriar y se determina el peso del agregado ptreo, registrndolo como W 1, con aproximacin de cero punto dos (0.2) gramos. c7) Se determina a la porcin de agregado ptreo libre de asfalto y secado al horno, con peso W 1, su composicin granulomtrica, para la cual se aplica el procedimiento que se indica en la clusula (010-I) de este Libro 6, corrigiendo su peso para tomar en cuenta la prdida de finos que pueda haber ocurrido, mediante la frmula siguiente:

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Wg=w

wW Aw 100 100 A

En donde: Wg W w A es el peso corregido del agregado ptreo para la determinacin de la composicin granulomtrica, en gramos. es el peso inicial de la muestra de la mezcla asfltica, en gramos. es el contenido de agua en la mezcla asfltica, en por ciento. es el contenido de asfalto en la mezcla asfltica, determinado de acuerdo con cualquiera de los procedimientos descritos en los incisos (012-I.02) o (012-I.03) de este Captulo, en por ciento.

d) Los clculos y reportes de esta prueba son los siguientes: d1) Determinacin de la composicin granulomtrica. d2) Para la determinacin del porcentaje aproximado de residuo o de cemento asfltico contenido en la mezcla, el clculo correspondiente se realiza mediante la siguiente frmula: A= En donde: A W W1 Wp Wp es el contenido aproximado de residuo o cemento asfltico de la mezcla, en por ciento. es el peso inicial de la muestra de mezcla asfltica, en gramos. es el peso del agregado libre de asfalto, secado al horno, en gramos. es el peso seco del disco de papel filtro, despus del centrifugado, en gramos. es peso seco inicial del disco del papel filtro, en gramos.

W 1 100 W 1W ' p W p

e) La causa ms frecuente de error en esa prueba, es la prdida de finos durante el proceso de centrifugacin para extraer el asfalto a la mezcla, lo cual se origina por no asegurar debidamente la tapa al tazn.

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DETERMINACIN DE LA EXPRESICIN MATEMATICA PARA CONOCER POR CADA M3, LA CANTIDAD, EN PESO O EN VOLUMEN, DEL AGLUTINANTE EN UNA MEZCLA ASFLTICA, PARA CUANDO ESTA DEPOSITADA EN EL TRAMO O EN LA PLANTA.VOLUMEN PESO

CEMENTO ASFLTICO1 M3

Wa

PETREO

Ws

a) PARA EL TRAMO = WsWa 1 (1) Definicin

m=WsWa C.A.= Wa Ws (2) Definicin

Ws=

Wa C.A.

m=

Wa 1 Wa=Wa 1 C.A. C.A.

Wa=

m m C.A.m = = 1 C.A.1 1C.A. 1 C.A. C.A. C.A.m 1C.A.

Wa=

Para cuando el aglutinante es emulsin y en volumen Wa= C.A. m Rm 1C.A.

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Ve=

Pe e C.A.m Re 1C.A. Ve = Volumen de emulsin Wa = Cantidad de cemento asfltico en peso C.A. = Contenido de cemento asfltico (adimensional) m = Peso volumetrico de la mezcla en el tramo R = Residuo asfltico (adimensional) e = Densidad de la emulsin Pe = Peso de emulsin

Ve=

b) EN PLANTA .......... de la exp. (2)

Wa=WsC.A.

m=WsWs C.A.=Ws 1C.A. Ws= m 1C.A.

.......... (3) Definicin

d = Como

Ws Vm

Vm=1 d =Ws d = m 1C.A.

m=d 1C.A. Wa= d 1C.A.C.A. 1C.A.- 19 -


Wa=d C.A. Para cuando es emulsin y en volumen Wa= d C.A. R

Ve=

d C.A. Re

Ve = Volumende la emulsin d = Peso volumentrico seco suelto del petreo C.A. = Contenido de cemento asfltico R = Residuo de la emulsin (adimensional) e = Densidad de la emulsin

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