UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES LABORATORIO DE ASFALTOS INGENIERIA CIVIL I - 2012

ENSAYOS EN MATERIALES BITUMINOSOSINFORME.Desarrollar una analoga detallada entre los ensayos presentados por el instituto de ensayo de materiales departamento de asfaltos con los ensayos que especfica la norma AASHTO y ASTM, teniendo que:a) Comparar los ensayos con el manual de la ABC contemplando: procedimientos, materiales, equipo, precisin, etc.b) Detallar las diferencias y mencionar las semejanzasLos ensayos motivos de anlisis son: ENSAYO DEL PUNTO DE ABLANDAMIENTO. ENSAYO PESO ESPECFICO. ENSAYO VISCOSIDAD SAYBOLT FURO. ENSAYO SOLUBILIDAD. ENSAYO PENETRACIN-ASFALTOS. ENSAYO PELICULA DELGADA. ENSAYO DE LA MANCHA. ENSAYO DE INFLAMACION. ENSAYO DE DUCTILIDAD. ENSAYO DE DESTILACIN.

ENSAYO DEL PUNTO DE ABLANDAMIENTO.

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES LABORATORIO DE ASFALTOS INGENIERIA CIVIL I - 2012

Pgina 1

ENSAYO PESO ESPECFICO.OBJETIVOS. Norma AASHTO T 228 90 ASTM D 70 76 Determinar la densidad de los asfaltos, mediante el uso del picnmetro a la temperatura requerida Gua de Laboratorio IEM Determinar la densidad y peso especifico de materiales bituminosos semislidosEQUIPOS Y MATERIALES. Norma AASHTO T 228 90 ASTM D 70 76a) Picnmetro, de 24 a 30 ml de capacidad b) Balanza analticac) Bao termosttico capaz de mantener la temperatura requerida en un rango de 0.1 Cd) Termmetro de -8 a 32 C, con una precisin de 0.1 Ce) Agua destilada Gua de Laboratorio IEMa) Picnmetro, de 24 a 30 ml de capacidad, puede ser de forma cilndrica o cnica y no pesara mas de 40 gb) Bao termosttico capaz de mantener la temperatura requerida en un rango de 0.1 Cc) Estufa con una precisin entre 80 y 100 Cd) Balanza con una precisin de 0.01g.

PROCEDIMINETO.Norma AASHTO T 228 90 ASTM D 70 76

Gua de Laboratorio IEM1. El picnmetro debe estar limpio y seco2. Posteriormente debemos pesar y registrar el peso del picnmetro vacio a esto llamaremos A3. Se debe calentar levemente el picnmetro antes de colocar el material bituminoso4. Cuando este suficientemente fundido el material este es vertido en el picnmetro limpio seco hasta la mitad5. Se deben tomar precauciones para que el material no se adhiera a las paredes internas del picnmetro evitando as la introduccin de burbujas de aire6. El picnmetro y su contenido son enfriados a temperatura ambiente y pesados conjuntamente con el tapn este peso ser C7. En el espacio restante del picnmetro se introduce agua recin destilada y se coloca el tapn8. Se sumerge completamente por un tiempo no menor a 30 min en un bao de agua recin destilada mantenindola a 25 C9. Todo el exceso de agua es rigurosamente eliminado con un pao limpio y seco10. Se pesa el picnmetro con el contenido este peso ser DDonde:a = masa del picnmetro vacio [gr]b = masa del picnmetro mas agua [gr]c = masa del picnmetro mas muestra [gr]d = masa del picnmetro mas muestra y agua [gr]k = factor de correccin trmica = 0.997077Los resultados no deben diferir en ms de 0.005Se debe expresar en los mismos la temperatura de ensayoCon los datos obtenidos en el ensayo realizaremos los clculos correspondientes llegando a obtener el peso especfico del material bituminosoTABLA RESUMENPESO ESPECIFICO

1. OBEJETIVOSNORMAIEMOBSERVACIONES

ESPECIFICA LA DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE LOS ASFALTOSESPECIFICA LA DETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO DE MATERIALES BITUMINOSOSNO SE APRECIAN GRANDES DIFERENCIAS

2. EQUIPOS Y MATERIALESPICNOMETRO DE 24 A 30 mlPICNOMETRO DE 24 A 30 mlEN LOS DEMAS MATERIALES SE INDICAN LOS MISMOS MATERIALES

3. PROCEDIMIENTOESPECIFICA LA CALIBARACION DEL PICNOMETRO ADEMAS MENCIONA LA DETERMINACION DEL PESO. ADEMAS DA ALTERNATIVAS PARA LA APLICACIN EN ASFALTOS LIQUIDOS DE BAJA VISCOSIDAD Y DE CEMENTOS ASFALTICOS DANDO PARA CADA CASO UNA FORMULA DISTINTANO MENCIONA LA CALIBRACION DEL PICNOMETRO COMO TAL Y GENERALIZA EL ENSAYO PARA CUALQUIER MATERIAL BITUMINOSO UTILIZANDO LA MISMA ECUACION DE LA NORMA PARA CEMENTOS ASFALTICOS CON LEVES MODIFICACIONESEXISTEN DIFERENCIAS SUSTANCIALES EN LAS ECUACIONES QUE EMPLEAN TANTO LA NORMA COMO LA GUIA DEL IEM (VER DOCUMENTO)

4. INFORMEPRESENTA LA DENSIADAD Y LA TEMPERATURA DE ENSAYOPRESENTA EL PESO ESPECIFICO Y LA TEMPERATURA DE ENSAYOAMBOS PRESENTAN LOS MISMOS DATOS

ENSAYO VISCOSIDAD SAYBOLT FURO.OBJETIVO Describe un procedimiento para determinar la Viscosidad Saybolt Furol para cementos asfalticos a temperaturas especificadas entre 21 y 99 [C].EQUIPO Y MATERIAL Equipo de Viscosidad Saybolt Furol Tubo de Viscosidad Saybolt Furol Frasco receptor Saybolt Estufa con una temperatura entre 80 y 100 [C] cronometroPREPARACION DE LA MUESTRACalentar 450 ml de la nuestra en un recipiente de medio litro por mximo 2 horas con leves agitamientos en hornilla y no se permite el recalentamiento de la muestra.PROCEDIMIENTO.El ambiente debe ser libre de cambios bruscos de temperatura, el tubo debe estar limpio y seco, colocar el tapn en el extremo de la cmara de aire, verter la muestra en el tubo a travs del tamiz precalentado, tapar el tubo y colocar el termmetro y ajustar la temperatura del bao hasta un valor constante, retirar el tapn del tubo para que la muestra fluya y se reciba en el frasco al mismo tiempo de accionar el cronometro hasta llenar los 60 ml, evitar burbujas de aire, parar el cronometro cuando se haya llenado los 60 ml. Registrar la temperatura del ensayo y el tiempo que tardo en fluir el cemento asfaltico.RECOMENDACIONESEl tiempo de llenado del frasco no debe exceder los 15 min.En cambio en el manual de la ABC existen otros mtodos para determinar viscosidades: mtodo para determinar la viscosidad cinemtica y otro sobre determinacin de la viscosidad mediante tubos capilares al vacio. Pero no existe Viscosidad Saybolt Furol.

ENSAYO SOLUBILIDAD.Para este ensayo la diferencia entre la AASHTO M-20 y el manual de ABC es:El nombre del ensayo:Para la AASHTO M-20: SOLUBILIDAD DE MATERIALES BITUMINOSOS AASHTO T 44 ASTM D 2042Para el manual de la ABC:METODO PARA DETERMINAR LA SOLUBILIDAD EN SOLVENTES ORGANICO AASHTO T44 -97 ASTM D 2042OBJETIVO:Las dos normas tienen el mismo objetivo, ya que es determinar la pureza del cemento asfaltico, con la diferencia que:Para la AASHTO M-20: . La parte del mismo soluble en tricloroetileno que representa los constituyentes activos de cementacin.Para el manual de la ABC:Tambin se incluye el procedimiento para calcular la proporcin del ligante asfaltico en tetracloruro de carbono.EQUIPOS Y MATERIAL:Las dos normas al parecer usan los mismos equipos, como se muestra:Para la AASHTO M-20: frasco elden meyer de 125 ml

Condensador de vidrio con un tubo y un cilindro protector. Horno capaz de mantener la temperatura de 110 Balanza con una aproximacin de 0.001 g Solvente tricloroetileno o tricloroetano.Para el manual de la ABC: Filtrado Es conveniente filtrar al vacio con el crisol.Igual que la anterior norma usa frasco Erlen meyer de pero de 250ml. Crisol GoochVidriado interior y exterior, con excepcin de la superficie del fondo. Las dimensiones aproximadas deben ser: Dimetro de 45 mm en la superficie y 35 mm en el fondo, y una profundidad de 30mm. Soporte de fibra de vidrio de 32,35 o 37 mm de dimetro. Balanza analtica (clase A conforme a AASHTO M231) Desecador de tamao adecuado, cargado de un desecante efectivo. Horno capaz de mantener una temperatura de 110 5. Utilice un solvente especificado, adecuados para usar en este mtodo los siguientes: Ticloroetileno ( no es aplicable a alquitranes o producto del petrleo altamente craqueado) tricloroetanoCONDICIONES GENERALES:Todos los solventes orgnicos son txicos, por lo que debe estar provisto de muy buena ventilacin. El tetracloruro y el tricloroetano en presencia de calor forman cidos altamente corrosivos.Ensamble el aparato de filtrado, llene el crisol con parte de la suspensin de fibra en agua y permita que sedimente en crisol. aplique una leve succin para sacar el agua, dejando una pequea capa de fibra en el fondo del crisol, agregue mas fibra suspendida y repita el proceso hasta que la capa lograda pese 0.5 0.1 g. lave la capa de fibra con agua y seque al horno entre 600 y 650 . Enfrie el crisol en un desecador y pese aproximando a 0.1 mg.Temperatura del ensayo, puede realizarse a temperatura ambiente de la sala. Sin embargo para ensayos de arbitraje, el frasco y la muestra en solucin deben colocarse en un bao de agua mantenido a 38 0.5 por una hora antes de filtrar.Se puede ver que las dos normas utilizan los mismos equipos, con la nica diferencia que en el manual del ABC esta ms detallado o explicado.PROCEDIMIENTOLas dos normas tienen procedimientos iguales como se muestra, con la nica diferencia, que el manual ABC esta ms detallado:Para la AASHTO M-20: Transferir aproximadamente 2 gr de la muestra en el erlen meyer de 125 ml Agregar 100ml de tricloroetileno al contenedor en pequeas porciones, agitando continuamente hasta que todos los grumos desaparezca, y ninguna muestra indisoluble quede adherida al contenedor Tapar el matraz o de otra manera tapar el contenedor y poner aparte por lo menos 15 min.Humedecer la malla con una pequea porcin de solvente limpiador y decantar la solucin a travs de la malla de crisol con una ligera succin.Cuando la materia soluble sea apreciado, retenerlo lo ms posible en el contenedor, hasta que la solucin haga sido drenada desde la malla.Lavar el contenedor con una pequea cantidad de solvente y usando un chorro de solvente de la botella del lavado transferir toda la materia insoluble de las paredes del contenedor, lavar a fondo la materia indisoluble del crisol con el solvente hasta que la filtracin sea sustancialmente incolora, para aplicar una fuerte succin para remover el solvente detenido.Remover el crisol del tubo, lavar el fondo para que este, est libre de cualquier sustancia insoluble y colocar el crisol en la parte superior del horno o en un bao de vapor, hasta que el olor del disolvente sea removido. Colocarlo en el horno hasta 110 por lo menos 20 min, los dicos filtradores de la fibra de vidrio solo se utilizan una vez.Enfriar y pesar los residuos una vez.Al concluir el ensayo se pesa el material retenido por el filtro y se lo expresa como porcentaje de la muestra original, obtenindose el porcentaje soluble en bisulfuro de carbono.

Para el manual de la ABC:Transfiera aproximadamente 2 g de la muestra en un matraz erlen meyer de 125 ml tarado, pese con precisin al mg y agregue 100ml del solvente en porciones pequeas. Agitar continuamente hasta que los grumos desaparezcan y no queden partculas de la muestra no disueltas adheridas al recipiente. Tape el frasco y deje reposar al menos 15 min.Coloque lo anteriormente preparado en el tubo de filtro y pese el crisol Gooch. Cuando la materia insoluble es apreciable, retenga tanto como sea posible en el recipiente hasta que la solucin drene a travs de la capa, lave el recipiente con una pequea cantidad de solvente y con un chorro de este, use una varilla si es necesario par remover cualquier materia insoluble. Lave la materia insoluble en el crisol con el solvente hasta que el filtrado realmente sea incoloro.Saque el crisol del frasco, lave el fondo libre de cualquier materia disuelto y coloque el crisol en la parte superior de un horno o de un bao de vapor, hasta que el olor de solvente haya desaparecido Colocarlo en el horno hasta 1105 por lo menos 20 min, enfrelo en un desecador y pese.Repita el secado y pesado, hasta obtener masa constante 0.3 mg.Tambin se puede diferenciar de la normas AASHTO M-20, que el manual de la ABC permite que en ensayos de arbitraje, pueden usarse crisoles usados.Una semejanza entre las 2 normas es que:AASHTO M-20 y manual de la ABC: Nos indica como calcular tanto el porcentaje de la materia insoluble o el porcentaje de la materia soluble en el disolvente con la relacin:PORCENTAJE INSOLUBLE=PORENTAJE SOLUBLE = 100 - DONDE:A peso total insoluble B peso total de la muestra Manual de la ABC: Tambin esta norma nos da un rango de aceptabilidad a 95 %, en funcin de la desviacin normal Sp si cumple los siguientes parmetros.

ENSAYO PENETRACIN-ASFALTOS.ASTM D5 AASHTO T49-97OBJETIVO Describe un mtodo para determinar la penetracin y consistencia o dureza relativa mediante la penetracin de materiales bituminosos slidos y semislidosEQUIPO Y MATERIAL Penetrmetro. Debe permitir el movimiento vertical sin fraccin del vstago, tambin debe indicar la profundidad de la penetracin con 0.1[mm] de precisin Aguja de penetracin. Debe ser de acero inoxidable, templado y duro, debe medir aprox. 50{m] con un dimetro entre 1.00 y 1.02 [mm] Capsulas. Deben ser de metal o vidrio con fondo plano Bao de agua. Capacidad de 10[l] y debe ser capaz de mantener la temperatura del ensayo +/- 0.1 [C]. Transportador de capsula. Capacidad mnima de 350[mm] y una profundidad suficiente de agua que permita cubrir la altura del contenedor. Cronometro. Debe ser de operacin manual y tener precisin de 0.1[s] Termmetros.CONDICIONES GENERALES. En el libro: la temperatura debe ser de 25C en bao de agua termostticamente controlado, aguja normalizada que incide con un peso de 100 g sobre la muestra durante 5 s. la penetracin se mide en unidades de 0.1 mmCondiciones para ensayos especiales:Temperatura []Gorga [g]Tiempo [s]

020060

120060

45505

46.1505

EXTRACCION Y PREPARACION DE LA MUESTRACaliente la muestra a no mas de 60 [C], vierta la muestra en la capsula a una profundidad de manera que se enfre con la temperatura ambiente, proteger la capsula contra el polvo y dejar enfriar hasta 15 30 [C]. PROCEDIMIENTO.Realizar el ensayo de penetracin verificando que la aguja este limpia y limpiarla con tolueno, para despus fijarla y hacerla descender lentamente, hasta que la aguja haga contacto con la superficie de la muestra para posteriormente proceder con la lectura de la penetracin despus de haber transcurrido el tiempo del ensayo que se controla con el cronometro.PRECISIONPara un operador en el mismo laboratorio. Entre una y otra lectura o medicin no puede variar mas de 1 [mm]Para distintos operadores en distintos laboratorios. Entre una y otra lectura o medicin no puede variar mas de 4 [mm]

ENSAYO PELICULA DELGADA.

ENSAYO DE LA MANCHA.(AASHTO T102 83)OBJETIVOSegn la AASHTO este ensayo no debe aplicarse a asfaltos naturales solo a productos asflticos derivados del petrleo. Adems dice que a los materiales que mediante el uso de solvente normal se los clasifica como positivos se le puede determinar el grado de positividad por medio del Equivalente de Xileno. Lo que nosotros realizamos en laboratorio es determinar la razn de los constituyentes del asfalto asfltenos/mltenos, que es fundamental en el comportamiento de los asfaltos especialmente si estos son oxidados.EQUIPOS Y MATERIALES.Reactivos: Segn la AASHTO se requiere Nafta Normal y Heptano Normal que deben cumplir algunos requerimientos. Y cuando se especifica el Equivalente Xileno este deber ser qumicamente puro con temperaturas de ebullicin entre 137 y 140 C. En laboratorio usamos como reactivos Xilol y Heptano.Materiales: Frasco de 50 ml de capacidad y un corcho para taparlo. Pipeta Varilla de vidrio Papel filtro Una balanzaEXTRACCION Y PREPARACION DE LA MUESTRA.Para asfaltos slidos o semislidos el ensayo se realiza en el material original y en asfaltos lquidos se lo realiza en el residuo proveniente de la destilacin.PROCEDIMIENTO. Segn la AASHTO debemos pesar una muestra de asfalto de 2 0.02 g e introducirla en el frasco, en caso de que la muestra no sea algo fluida debemos calentarla hasta que se forme una pelcula delgada en el fondo del frasco. Posteriormente debemos introducir en el frasco 10.2 ml del solvente especificado, taparlo con el corcho provisto de un tubo de vidrio y agitarlo hasta dispersar la muestra en el solvente. Si la muestra no fuera fcil de dispersar debemos sumergir el frasco en agua hirviendo durante 55 s sacar el frasco y agitarlo 5 s y volver a sumergir 55 s, repetimos esto hasta que la muestra se disperse completamente en el solvente. Luego dejamos enfriar la muestra durante 30 min y la calentamos durante 15 min colocando el frasco en un bao de agua a 32 C luego se agita la muestra con una varilla de vidrio con la cual se saca una muestra y se deja caer una gota sobre el papel filtro y despus de 5 min se examina la mancha. Si esta es de color caf o amarilla-caf con un slido oscuro o ncleo anular en el centro entonces se reporta el ensayo como positivo y si la gota deja una mancha birlar de color caf entero se reporta como negativo. En laboratorio tomamos 2 g de cemento asfaltico y preparamos 10.2 ml de xilol heptano. La muestra se coloca en un bao de agua hasta producir la disolucin total del asfalto, luego se saca del bao se deja reposar durante 30 min luego se coloca en un bao a 32 C durante 15 min y por ultimo se agita con una varilla y se deja caer una gota sobre un papel filtro y se observa la mancha que deja. Si la gota deja una mancha circular color caf con un ncleo oscuro se informa como positiva y si forma una mancha color caf uniforma se informa como negativa. A medida que se aumenta el porcentaje de exilol el ncleo desaparece.

ENSAYO DE INFLAMACION.ENSAYO DE DUCTILIDAD.

ENSAYO DE DESTILACIN.Para este ensayo la diferencia entre la AASHTO M-20 y el manual de ABC es:El nombre del ensayo:Para la AASHTO M-20: DESTILACION DE ASFALTOS DILUIDO AASHTO T79-T90 AASHTO 402-T82Para el manual de la ABC:METODO DE RESIDUO POR DESTILACION ASTM D6997 AASHTO T59-79EQUIPOS Y MATERIAL:Las dos normas al parecer usan los mismos equipos, como se muestra:Para la AASHTO M-20: Matraz de destilacin de 500ml de destilacin con salida lateral.

Condensador de vidrio con un tubo y un cilindro protector. Adaptador que ser de vidrio con paredes de 1mm de espesor (el dimetro interno del extremo de mayor abertura deber ser aproximadamente de 18 mm y el menor no inferior a 5 mm. Probeta de 100ml. Termmetro con un alcance de 400Para el manual de la ABC: destilador de aleacin de aluminio de altura 240 mm y dimetro de 94mm, dando un volumen as de 1665.5 ml.

tubo conector, un condensador enfriado por agua tipo test con camisa de vidrio borosilicato o metal. Termmetro con un rango entre -2 y + 300 Balanza de 5.0 gr de capacidad, con una precisin de 0.1 gr.La semejanza entre estas dos normas es: usan probetas de 100ml.PROCEDIMIENTOLas dos normas tienen procedimientos diferentes como se muestra:Para la AASHTO M-20: Pese 200 ml de muestra, cuyo peso debe ser calculado a partir de la densidad del material a 20, en un matraz de destilacin, agite la muestra de modo de homogenizar completamente.Se coloca el matraz en un trpode, se protege el mechero de corrientes de aire, con una proteccin adecuada y se conecta el tubo del condensador que debe hallarse limpio y seco, mediante un corcho ajustado.Inserte el termmetro atreves de un corcho, colocado en el cuello del matraz, el termmetro deber estar alineado con el eje vertical del frasco.La distancia del cuello del frasco, hasta el extremo del adaptador no sera menor a 600 mm, ni mayor a 700 mm.Coloque el equipo y caliente de tal modo que la 1ra gota al salir el tubo lateral del matraz de destilacin caiga en un intervalo de 5 a15 min despus del inicio del calentamiento.Conduzca la destilacin de modo de mantener las velocidades de 50 a 70 gotas por minuto hasta 200, 20 a 70 gotas por minuto entre 200 y 316

Para el manual de la ABC:Pese exactamente 200 0.1 gr de una muestra representativa de emulsin, pesar previamente el destilador, incluyendo tapa, abrazadera, termmetro y empaquetadura si se usa.Asegure la abrazadera que cubre el destilador.Insertar un termmetro atreves del corcho en cada uno de los pequeos orificio existentes en la tapa, ajustar estos termmetros para que el final del bulbo de uno de ellos quede a 6.5 mm desde el fondo del destilador y el bulbo del otro quede aproximadamente a165 mm del fondo del destilador.Ubique el anillo quemador alrededor del destilador, a 150 mm desde el fondo de este. Tambin aplicar calor con un quemador bunsen al tubo conector para prevenir la condensacin de agua.Mueva el anillo quemador, cuando la temperatura leda en el termmetro sea aproximadamente 215 . Incremente la temperatura a 260 mantenindola por 15 minutos. La destilacin total debe completarse en 6015 min, desde la primera aplicacin de calor.Despus de haber cumplido el periodo de destilamiento, pese nuevamente el destilador y los accesorios. Calcule e informe el porcentaje de residuo por destilacin, registre el volumen de aceite destilado. Calcule e informe el aceite destilado como un porcentaje de volumen sobre el total de la emulsin.Quite la tapa del destilador, agite e inmediatamente vierta una porcin adecuada de residuo atreves de un tamiz de 0.3 mm (nro. 50), dentro de una capsula de 240 mm o dentro de un molde adecuado.Tambin otra diferencia entre las 2 normas es que:AASHTO M-20:Controlan la velocidad de destilacin a diferentes temperaturas; De 50 a 70 gotas/minuto hasta 500 (260). De 20 a 70 gotas/minuto, entre 500 y 600 (260 y 316). No ms de 10 min para determinar la destilacin entre 600 y 700 (316 y 360 ). Sobre el residuo se realizan ensayos de penetracin, viscosidad, ductibilidad y solubilidad.Como tambin realiza, Temperaturas de control del volumen destilado y su correccin por altura sobre el nivel del mar msnm.Tambin esta norma nos indica como calcular el volumen destilado a una temperatura determinada:El residuo en volumen a 360 debe ser registrado como la diferencia entre los volumenes de la muestra original y del destilado total hasta 360.Realizando los clculos de acuerdo a la relacin:RESIDUO ASFALTICO (%)= % DE SOLVENTE= DONDE:VD es volumen destilado a 360 Manual de la ABC: No controlan la velocidad de destilamiento, a diferentes temperaturas, pero esta norma nos da un rango de aceptabilidad a 95 % si cumple los siguientes parmetros.Resultados duplicados del mismo operador no deberan considerarse dudosos, a menos que ellos difieran: residuo por destilacin: % de masa 50 a 70 repetitividad: % de masa 1.0Resultados enviados por cada uno de los laboratorios no deberan considerarse dudosos, a menos que ellos difieran:Residuo por destilacin: % de masa 50 a 70Reproducibilidad: % de masa 2.0

Pgina 3