PESO ESPECIFICO Y ABSORCION DE AGREGADO GRUESO

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1 FUNDACION DE LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL FLNV - MVAG-13 PESO ESPECIFICO Y ABSORCION DE NOVIEMBRE 2003

2 1 de 10 NORMA A.S.T.M. C / A.A.S.H.T.O. T 85 /FLNV-MVAG-32/FLNV-MVAG-33 1 OBJETIVO El objeto de este ensayo es determinar las propiedades Marshall (Densidades, vacíos en mezclas asfálticas), para conocer el peso específico y el porcentaje de absorción usados para los diseños de mezclas de concreto asfáltico, curva de saturación, relación de vacíos y porosidad en suelos gravo -arenosos. 2 DURACIÓN Con práctica se puede hacer el ensayo en el laboratorio en dos días. 3 EQUIPOS REQUERIDOS Figura 1 Equipos requeridos para el ensayo Horno, con control para mantener temperaturas uniformes hasta 110 ºC?5 ºC. Balanza, capacidad de 5 kg. con sensibilidad de 0,5 g y apta para sus pender muestras que permitan obtener su peso sumergido en agua. Bandejas de aluminio, de 25 cm x 20 cm x 5 cm, para secar muestras que contengan agua.

3 2 de 10 Bomba de vacío Enfriador, (desecador) de aproximadamente 25 cm de diámetro. Envases metálicos inoxidables, de capacidad aproximada de 20 litros para sumergir muestras en agua. Envases metálicos, de capacidad aproximada de 20 litros para lavar muestras. Tamiz Nº 8 (o tamiz Nº 4 si se analizan suelos o mezclas asfálticas en frío) Bandeja, 60 cm x 60 cm x 5 cm. Cesta de alambre, de malla con abertura Nº 8 ó menor, aprox imadamente. 20 cm de diámetro por 20 cm. de altura, y apta para suspender con hilo desde la balanza. Cuarteador, para agregados gruesos Toalla absorbente NOTA 1: La norma señala una malla con abertura Nº 6, sin embargo, si se toma en cuenta que para el concreto asfáltico, se usa malla con abertura Nº 8 (2,38 mm), la cesta deberá ser con abertura Nº 8 (2,38 mm). 4 PROCEDIMIENTO Y PREPARACIÒN DE MUESTRAS. 4.1 Se obtiene el material representativo (usar el método de muestreo para agregados y arena A.S.T.M. D 75 y FLNV-MVAG-32), o antes del almacenaje de las pilas en el patio de la planta, la empresa debe entregar el material que sea representativo del que se propone utilizar en la obra, para su aprobación previa (véase figura 2). Figura 2 Material representativo para el laboratorio El peso de los agregados gruesos requerido para este ensayo es por lo menos 20 Kg. El peso mínimo de la muestra a ser usado está dado en la siguiente tabla. Si la muestra contiene mas del 15% de retenido en el tamiz 1 ½", se ensaya este material separado de los tamaños inferiores. Tabla 1 Peso mínimo de muestra a ser utilizado Tamaño Máximo Nominal de la partícula (Pulg.) Peso Mínimo de la muestra. (Kg.) ½" 2 ¾" 3 1" 4 1 ½" 5 2" 8 2 ½" 12 3" 18 3 ½" 25 4" 40 4 ½" 50 5" 75 6" 125

4 3 de Para concreto asfáltico la muestra a ensayar será aquel material mayor del tamiz Nº 8. Se pasa el material, tomando pocas cantidades a la vez por el tamiz Nº 8 requerido para ensayos en mezclas de Concreto Asfáltico y se guarda los agregados retenidos en este tamiz (véase figura 3). Figura 4 Muestra a ensayar Figura 3 Tamizado de la muestra (tamiz Nº 8) 4.3 Lavar totalmente la muestra para remover el polvo de la superficie, como se aprecia en la figura 5. Si el agregado grueso contiene una cantidad considerable de material pasante el tamiz Nº 8 (2,38 mm), use este tamiz en lugar del Nº 4 (4,75 mm) especificado. Si va a usar el material fino para el método A.S.T.M C128, separe el material pasante obtenido anteriormente usando el tamiz Nº 4 (4,75 mm). Cuando se está determinando el pes o específico del tamaño grava (retenido en Nº 4) se utiliza, como es obvio, un tamiz Nº 4 para separar la muestra. Si el suelo analizado contiene más de 5% de pasante del tamiz Nº 200, la muestra se debe obtener por medio de lavado. 4.2 Mezcle totalmente la muestra de agregados y redúzcala a la cantidad necesaria usando los procedimientos recomendados en A.S.T.M C 702 (véase figura 4). Rechace todo el material pasante del tamiz Nº 4 (4,75 mm) por tamizado. Figura 5 Lavado de la muestra

5 4 de Se cuartea el mat erial retenido en el Tamiz Nº 8 con una pala de bordes rectos, ó utilizando un cuarteador para agregados gruesos (véase figura 6). Descargar en el desagüe el producto del lavado (siempre usando un tamiz Nº 8, para evitar la perdida de material del ensayo) y repetir de nuevo el proceso hasta que el agua se observe limpia (véase figura 7). Figura 6 Cuarteo del material Figura 7 Lavado de la muestra Mezcle y cuarteé hasta reducir el material a una cantidad que sea representativa para el ensayo. Se necesitará aproximadamente 5 Kg. del agregado para la ejecución del mismo. 4.8 Cuando esté suficientemente lavada se coloca los agregados en una ó varias bandejas de un tamaño tal que puedan ser introducidas al horno (véase figura 8). 4.5 Se coloca la muestra separada por cuarteo en una bandeja metálica con peso aproximado de 5 kg. Usar un envase con capacidad de 20 litros. 4.6 Se realiza un lavado completo de los agregados. 4.7 El lavado debe ser suficiente para eliminar el polvo u otras impurezas superficiales adheridas a la muestra. Figura 8 Bandeja con muestra para ensayo

6 5 de Seque la muestra lavada hasta peso constante a una temperatura 110ºC + 5ºC (véase figura 9). Se saca la muestra del horno, se deje enfriar hasta que el material llegue hasta un peso constante. Figura 10 Muestra sumergida en agua Figura 9 Secado de muestra Durante este intervalo de tiempo, se verifica que la cesta, que será utilizada en los pasos más adelante, ha sido tarada anotado su peso al aire y también el sumergido en agua (véase figura 11). El período de puede oscilar entre 4 horas (mínimo) y 18 horas (máximo). En agregados gruesos, el peso constante se considera que ocurre cuando en dos pesajes sucesivos, el peso seco novaría más de 1,0 g Después de secar los agregados hasta peso constante se saca del horno, y deja que se enfrien unos minutos. Se pasan a un envase grande con capacidad de 20 litros, y se cubre los agregados con agua limpia. Figura 11 Cesta a ser sumergida con la muestra en agua 4.11 Se deja la muestra sumergida en agua por un período de 24 horas, como se aprecia en la figura 10. Ejemplo 1: Peso cesta en aire Peso cesta en agua 1.336,0 g 1.186,5 g

7 6 de Luego del proceso de saturación por 24 horas en el agua se saca la muestra del agua, y se coloca sobre un paño grande absorbente (véase figura 12). En este momento se logra tener el agregado en condición de saturado y superficialmente seco (véase figura 14). Figura 12 Muestra en paño absorvente 4.13 Se hace rodar los agregados sobre el paño hasta que toda pelicula de agua visible desaparezca, como se aprecia en la figura 13. Figura 14 Muestrra en Superficie Seca Saturada s.s.s Corrientemente la pelicula de agua visible se aprecia en mejor forma en los agregados más gruesos. NOTA 1: La condición deseada de saturación con superficie seca, se logra cuando la superficie de los agregados pierde su brillantez aunque siga notándose húmeda. La operación de rodar los agregados para quitar la pelicula de agua visible debe ser rápida (dura alrededor de 10 segundos ), para evitar que el agregado se seque más allá de su superficie, por efecto de evaporación (véase figura 13). Figura 13 Secado de la muestra 4.15 Se puede quitar la película de agua de los tamaños más grandes tratando estos agregados individualmente. Se debe hacer rápidamente, pero con cuidado, las siguientes operaciones hasta pesar la muestra sumergida en agua.

8 7 de Cuando los agregados ya están en la condición de saturación con superficie seca, se colocan en la cesta, y se sumerge en el recipiente con agua de la balanza hidrostática y posteriormente se procede a pesarlos (véase figura 15 y 16) Ahora se transfiere los agregados desde la cesta a una ó varias bandejas, como se aprecia en la figura 17. Figura 17 Muestras transferidas a las bandejas Figura 15 Muestra inmersa en cesta para ensayo 4.18 Se coloca las muestras de nuevo en el horno y se secan hasta peso constante (véase figura 18). Figura 16 Peso de la muestra después de inmersión Anote este peso en el formato de ensayo, como Peso de superficie seca saturada (P.s.s.s.) en aire. Figura 18 Secado de muestra

9 8 de 10 Durante este intervalo de tiempo, se calcula los pesos Ws, y Wma con los datos obtenidos hasta ahora. Ejemplo 2: Peso cesta + muestra s.s.s. en aire 6436,0 g Peso cesta en aire ,0 g Ws, peso muestra s.s.s 5100,0 g Peso cesta + muestra en agua Peso cesta en agua Wma, Peso Muestra en agua 4.414,0 g ,5 g 3227,5 g 4.19 Cuando la muestra haya sido secada hasta peso constante se saca del horno, y se deja enfriar hasta temperatura ambiente, y luego se procede a pesarla, como se aprecia ne la figura 19. Entonces, Peso Wo 5.050,0 g 4.20 Ahora se tiene anotado en el formulario los siguientes pesos, Ejemplo 4: Ws, peso muestra s.s.s ,0 g Wma, peso muestra en agua 3.227,5 g Wo, peso muestra seca 5.050,0 g Calcular lo siguiente: 1. PE b Peso Especifico Bulk 2. PEsss Peso Especifico Saturado con Superficie Seca. 3. PE a Peso Especifico Aparente 4. % Absorción Para los cálculos de las propiedades Marshall, se utiliza el valor Peso Especifico Bulk, PE b, para los agregados gruesos. Para la curva de saturación en suelos compactados se utiliza el PEa (peso especifico aparente) 5 CALCULOS REQUERIDOS 5.1 Peso específico bulk (Gsb) Gsb = Peso seco muestra s.s.s. (1) Peso volumen del agua igual a muestra s.s.s. Figura 19 Peso de la muestra seca Se denominará este peso de los agregados: peso muestra secada a peso constante ó Wo. Anotar estos valores en el formato de ensayo 5.2 Peso específico Superficie Seca Saturada (Gs S.S.S.) (Gs S.S.S.) = Peso muestra s.s.s. (2) Peso volumen del agua igual a muestra s.s.s. 5.3 Peso específico aparente (Gsa) Ejemplo 3: Peso Wo + Cesta Peso Cesta en Aire 6386,0 g ,0 g (Gsa) = Peso seco muestra s.s.s. (3) Peso volumen del agua igual a muestra seca

10 9 de Absorción (%) % = Peso humedad muestra s.s.s. x 100 (4) Peso seco muestra s.s.s Se debe informar el PE con una exactitud de 3 decimales y el % Absorción con un decimal. Se ha hecho bien el ensayo si al repetirlo, el valor de PE no varía en más de 0,02 con el resultado anterior, y 0,05 % en el caso del % absorción. De no cumplirse esta condición debera repetirse esta condición, deberá repetirse nuevamente el ensayo. 6 CRITERIOS DE PRECISIÓN La estimación de la precisión de este método de ensayo, listado en la tabla 1 está basada en resultados del programa de muestras de referencia de laboratorios de la A.A.S.H.T.O con ensayos realizados con este método y con el método A.A.S. H.T.O. T 85. La diferencia significativa entre los dos métodos es que el C 127 requiere un período de saturación de 24? 4 horas, mientras que el método T 85 requiere un periodo de saturación de 15 Horas mínimos. Se ha encontrado que esta diferencia tiene un efecto insignificante en el índice de precisión. Los datos están basados en el análisis de más de 100 pares de resultados de ensayos de 40 a 100 laboratorios.

11 10 de 10 Tabla 1 Precisión Precisión de un Operador: Gravedad especifica Bulk (dry) Gravedad especifica Bulk (SSD) Gravedad especifica Aparente Absorción B % Desviación estándar (1d) A Rango de aceptación para dos resultados (D2 d) A Precisión Múltiples Laboratorios: Gravedad especifica Bulk (dry) Gravedad especifica Bulk (SSD) Gravedad especifica Aparente Absorción B % A Estos Números representan los limites (1 d) y (D2 d) respectivamente descritos en la practica C 670. La precisión estimada fue obtenida de los análisis de ensayos combinados de laboratorio de materiales de referencia A.A.S.H.T.O usando un tiempo de saturación de 15 horas mínimo y otro laboratorio usando 24? 4 Horas. La prueba fue realizada con agregados de peso normal y con agregados en condición seca. B La precisión estuvo basada en agregados con absorción de menos del 2%.