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MODULO DINAMICO DE MEZCLAS ASFALTICAS

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1. OBJETO 1.1 Este método cubre procedimientos para preparar y ensayar mezclas asfálticas de pavimentos para determinar los valores del módulo dinámico. El procedimiento descrito cubre un amplio intervalo tanto de temperatura como de frecuencia de carga. La serie de ensayos mínima recomendada incluye temperaturas de 5, 25 y 40°C (42, 77 y 104°F) y frecuencias de cargas de 1, 4 y 16 Hz para cada temperatura. 2. DEFINICIONES 2.1 Módulo dinámico.- Es el valor absoluto del Módulo complejo que define las propiedades elásticas de un material de viscosidad lineal sometido a una carga sinusoidal |E*|. 2.2 Módulo Complejo.- Es un número complejo que define la relación entre esfuerzo y deformación para un material viscoelástico lineal, E*. 2.3 Material lineal.- Es un material cuya relación esfuerzo deformación es independiente del esfuerzo de carga aplicada. 3. RESUMEN DEL METODO 3.1 Se aplica un esfuerzo de compresión axial sinusoidal (medio seno inverso) a un espécimen de concreto asfáltico a una temperatura y frecuencia de carga dados. Se mide la respuesta resultante recuperable de la deformación axial del espécimen y se emplea parra calcular el módulo dinámico. 4. USO Y SIGNIFICADO Los valores del módulo dinámico pueden emplearse tanto para el diseño de la mezcla asfáltica para pavimento como para el diseño del espesor de la capa de pavimento asfáltico.

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5. EQUIPO 5.1 Máquina de ensayo.- Se ha comprobado que una máquina de ensayo electro-hidráulica con un generador de funciones que puede producir una onda de forma de medio seno inverso es la más adecuada para emplear en el ensayo del módulo dinámico. La máquina de ensayo deberá tener la capacidad de aplicar las cargas dentro de un intervalo de frecuencias desde 0.1 hasta 20 Hz y niveles de esfuerzo hasta de 690 kPa (100 lbs/pulg²). 5.2 Sistema de Control de temperatura.- El sistema de control temperatura deberá tener capacidad para un intervalo de 0 a 50 ±0.5°C (32 a 120 ± 1°F). La cámara de temperatura deberá ser suficientemente grande para mantener seis especímenes. 5.3 Sistema de medida.- El sistema de medida consiste de un registrador de dos canales, dispositivos para la medida del esfuerzo y de la deformación, una señal de amplificación adecuada y equipo de excitación. El sistema de medida deberá tener capacidad para determinar cargas hasta de 13.3 KN (3.000 lbs) a partir de un registrador con sensibilidad mínima del 2% de la carga de ensayo por milímetro del papel del gráfico. El sistema deberá también tener capacidad para determinar deformaciones en un intervalo de resultados registrados de 300 a 5000 de microunidades de deformación. Para el caso de sensibilidad mayor, el sistema deberá ser capaz de exhibir 4 unidades de microdeformación o menos por milímetro en el gráfico registrado. Registrador. La amplitud del registrador deberá ser independiente de la frecuencia para ensayos llevados hasta 20 Hz. Medida de la deformación. Los valores de la deformación axial se miden adhiriendo dos deformímetros de alambre a la mitad de la altura opuesto el uno del otro, sobre los especímenes. Los deformímetros se conectan en un circuito de puente de Wheatstone con dos deformímetros activos sobre el espécimen de ensayo y dos medidores para compensar temperatura sobre un espécimen no sometido a esfuerzos y expuesto al mismo ambiente que el espécimen de ensayo. Los medidores compensadores de temperatura, deberán hallarse en el espécimen no sometido a ensayo en la misma posición que los deformímetros en el espécimen de ensayo. La sensiblidad y tipo del dispositivo de medida deberá escogerse para que proporcione la temperatura del esfuerzo señalado requerido en el numeral 5.3.

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Mediciones de la carga. Las cargas son medidas con una celda electrónica de carga que cumpla con los requerimientos para medidas de carga y esfuerzos del numeral 5.3. 5.4 Disco de acero endurecido.- Se requiere un disco de acero endurecido con un diámetro igual al del espécimen de ensayo para transferir a éste la carga de la máquina de ensayo. 6. ESPECIMEN DE ENSAYO 6.1 Especímenes moldeados en el Laboratorio.- Prepárense los especímenes moldeados en el laboratorio de acuerdo con el método INV E - 753 "Preparación de Probetas de mezclas asfálticas para el ensayo del Módulo Dinámico". Los especímenes deberán tener una relación entre la altura y el diámetro de 2 a 1, un diámetro mínimo de 101.6 mm (4") y un diámetro de cuatro o más veces el tamaño nominal máximo de las partículas del agregado. Para el ensayo se requerirán un mínimo de tres especímenes. 6.2 Núcleos de pavimento.- Para el ensayo de un pavimento en servicio se requiere un mínimo de seis núcleos. Obténganse núcleos con una relación mínima de altura-diámetro de 2 a 1 con diámetros no menores de dos veces el tamaño nominal máximo de una partícula del agregado. Escójanse núcleos que proporcionen una muestra representativa del tramo del pavimento que se está estudiando. 6.3 Preparación del espécimen.- Refréntense todos los especímenes con un mortero de azufre de acuerdo con los requerimientos de la Norma INV E - 403 antes del ensayo. Adhiéranse los deformímetros con cemento epóxico a los lados del espécimen, cerca de la mitad de la altura, en posición para medir la deformación axial (Nota 1). Conéctese los deformímetros como se requiere en el numeral 5.3 y dispónganse guías adicionales de alambre y conectores. Nota 1: En especímenes con agregado de tamaño grande debe tenerse cuidado

de que los medidores se fijen sobre áreas entre las caras de los agregados.

7 PROCEDIMIENTO 7.1 Colóquense los especímenes de ensayo en una cámara de temperatura controlada y lléveselos a la temperatura de ensayo especificada.

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Nota 2: Puede emplearse un espécimen de referencia con un acople térmico en el centro, para determinar cuando se alcanza la temperatura de ensayo deseada.

7.2 Colóquese el espécimen dentro del aparato de carga y conéctense los alambres para medir la deformación. Colóquese el disco de acero endurecido sobre la parte superior del espécimen y céntrense los dos bajo el aparato de carga. Ajústese y calíbrese el sistema electrónico de medida. 7.3 Aplíquese la carga de seno verso sin impacto al espécimen y con cargas que varíen entre 0 y 241 kPa (35 lbs/pulg²) para cada aplicación de carga, durante un mínimo de 30 seg y que no exceda de 45 seg, a temperaturas de 5.25 y 40°C (41.77 y 104°F) y con frecuencias de carga de 1, 4 y 16 Hz para cada temperatura. Nota 3: Si ocurre deformación excesiva (mayor de 2500 microunidades de

deformación), redúzcase el nivel del esfuerzo máximo de carga a 121 kPa (17.5 lbs/pulg²).

7.4 Para especímenes de núcleos de pavimento, ensáyense seis especímenes una sola vez cada uno a cada condición de temperatura y de frecuencia. Iníciese con la temperatura más baja y empléense tres frecuencias desde la más rápida hasta la más lenta. Llévense los especímenes hasta la temperatura especificada antes de cada ensayo. Repítase para la siguiente temperatura de ensayo. 7.5 Para especímenes moldeados en el laboratorio, ensáyense tres especímenes de ensayo dos veces para cada condición de temperatura y frecuencia. Efectúense los ensayos en el mismo orden que el del ensayo en núcleos de pavimento. Efectúense los "segundos" ensayos antes de cambiar la temperatura, para las tres frecuencias. Llévense los especímenes a la temperatura especificada antes de cada ensayo. 7.6 Obsérvese tanto el esfuerzo debido a la carga como la deformación axial durante el ensayo. Auméntese la velocidad del registrador gráfico de tal manera que 1 ciclo cubra de 10 a 20 mm del papel del gráfico por cinco a diez veces antes de la conclusión del ensayo. 7.7 Complétese el proceso de carga en el ensayo dentro de los 2 minutos contados a partir del tiempo cuando fueron removidos los especímenes de la cámara con control de temperatura.

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Nota 4: Puede prescindirse del límite de 2 minutos para el ensayo si la carga se efectúa dentro de una cámara con control de temperatura que cumpla con los requerimientos del numeral 5.2.

8. CALCULOS 8.1 Mídase la amplitud promedio de la carga y de la deformación durante los tres últimos ciclos de carga con aproximación a 0.5 mm (Véase la Figura. No.1). 8.2 Calcúlese el esfuerzo de la carga, σo, así: σo = (H1 x L)/(H2 x A) Donde: H1 = Altura medida de carga, mm (pulg) (véase la Figura No.1) H2 = Altura medida del gráfico, mm (pulg) (véase la Figura. No.1) L = Amplitud de carga a escala completa determinada sobre el equipo

de registro, según como se haya ajustado, N (o lbs), y A = Area de la sección transversal del espécimen de ensayo, m² (pulg²). 8.3 Calcúlese la deformación axial recuperable, εo, así: εo = (H3 x S)/H4 Donde: H3 = Altura medida de la deformación recuperable, mm (pulg) (véase la

Figura. No.1). H4 = Altura medida del gráfico, mm (pulg) (véase la Figura. No.1) y S = Amplitud a escala completa de la deformación determinada

mediante asentamientos sobre el equipo de registro, mm/mm (pulg/pulg).

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8.4 Calcúlese el módulo dinámico, |E*|, así: Módulo dinámico = σo/εo Donde: σo = Esfuerzo de la carga axial, kPa (lbs/pulg²) y εo = Deformación axial recuperable, m/m (pulg/pulg). 9. INFORME 9.1 Infórmese el módulo dinámico promedio a las temperatura de 5, 25 y 40°C (41, 77 y 104°F) para frecuencias de carga de 1, 4 y 16 Hz a cada temperatura. 10. PRECISION 10.1 Este procedimiento de ensayo no deberá emplearse para fines de especificaciones. 11. CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS ASTM D 3497