NORMA NTG h32:2015 TÉCNICA GUATEMALTECA

Transcripción

1 NORMA NTG h32:2015 TÉCNICA GUATEMALTECA Punto de ablandamiento de materiales bituminosos (aparato de anillo y bola). ASTM D-36 Comisión Guatemalteca de Normas Ministerio de Economía Calzada Atanasio Tzul 27-32, zona 12, Segundo nivel, Guatemala, Guatemala. Teléfonos: y 2656 Fax: info-coguanor@mineco.gob.gt Referencia número ICS: 75:140

2 2 ÍNDICE PROLOGO OBJETIVO NORMAS DE REFERENCIA.4 3 RESUMEN DEL MÉTODO USO Y SIGNIFICAD EQUIPO Y MATERIALES REACTIVOS Y MATERIALES RIESGOS..8 8 MUESTREO..8 9 PREPARACION DE ESPECIMENES PROCEDIMIENTO CÁLCULOS INFORME PRECISION Y SESGOS PALABRAS CLAVE...13

3 3 PROLOGO La Comisión Guatemalteca de Normas -COGUANOR- es el Organismo Nacional de Normalización según el Decreto No.1523 del Congreso de la República del 15 de mayo de 1962, modificado por el Decreto No del 08 de diciembre de COGUANOR es una entidad adscrita al Ministerio de Economía cuya misión es gestionar la normalización técnica y actividades conexas, para propiciar la obtención de productos y servicios de calidad, contribuyendo a mejorar la competitividad de las empresas y generar confianza entre los sectores involucrados. La elaboración de normas a través de Comités Técnicos de Normalización garantiza la participación de todos los sectores interesados, dando transparencia a este proceso. En apoyo a las actividades productivas del país, el Comité Técnico de Normalización de Asfalto trabajó la norma NTG h 32, Punto de ablandamiento de materiales bituminosos (aparato de anillo y bola)- ASTM D-36. A continuación se mencionan las entidades públicas y privadas que participaron en la elaboración y revisión de la presente norma: Agregados de Guatemala S.A. Asfaltos de Guatemala, S.A. Iván Ernesto Roca Dina Avellán José Abraham Agüero Umattino Pavimentos de Guatemala, S.A. Pedro Luis Rocco Asociación Guatemalteca de Contratistas de la Construcción Centro de Investigaciones de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de San Carlos Hugo Guerra José Istupe Comisión Guatemalteca de Normas Instituto del Asfalto de Guatemala y Asociación de Productores de Mezclas Asfálticas en Caliente (Asoasfaltos) Consultor Independiente Unidad Ejecutora de Conservación Vial- COVIAL Uno Guatemala, S.A. Héctor Herrera Olga Pozuelos Rodrigo Urréjola Edgar Marizuya Gabriela Rodríguez

4 4 1. OBJETIVO 1.1 Este método cubre la determinación del punto de ablandamiento de productos bituminosos en el intervalo de 30 a 157 C (86 a 315 F), utilizando el aparato de anillo y bola, sumergido en agua destilada (30 a 80 C) o glicerina USP (entre 80 a 157 C). 1.2 Los valores dados en unidades SI, deben ser tomados como norma. Los valores en paréntesis son de información solamente. 1.3 Esta norma no involucra las debidas precauciones de seguridad que se deben tomar para la manipulación de materiales y equipos aquí descritos, ni establece pautas al respecto para el desarrollo de cada proceso en términos de riesgo y seguridad industrial. Es responsabilidad del usuario, establecer las normas apropiadas con el fin de minimizar los riesgos en la salud e integridad física que se puedan generar debido a la ejecución de la presente norma y determinar las limitaciones que regulen su uso. 2. NORMAS DE REFERENCIA Mientras se aprueban y publican las Normas Técnicas Guatemaltecas correspondientes, pueden emplearse las normas citadas a continuación: ASTM: C670 Practice for Preparing Precision and Bias Statements for Test Methods for Construction Materials D92 Test Method for Flash and Fire Points by Cleveland Open Cup Tester D140 Practice for Sampling Bituminous Materials D3461 Test Method For Softening Point Of Asphalt and Pitch (Mettler Cup-and Ball Method) E1 Specification for ASTM Liquid-in-Glass-Thermometers E177 Practice for Use of the Terms Precision and Bias in ASTM Test Methods E691 Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method. 3. RESUMEN DEL MÉTODO Dos discos horizontales de material bituminoso, fundidos entre anillos de bronce, se calientan a una velocidad controlada en un baño líquido, mientras cada uno de ellos soporta una bola de acero. El punto de ablandamiento es reportado como el

5 5 promedio de las temperaturas, a las cuales los dos discos se ablandan lo suficiente para permitir que cada bola envuelta en material bituminoso, caiga desde una distancia de 25 mm (1 plg). 4. USO Y SIGNIFICADO 4.1 Los bitúmenes son materiales viscoelásticos sin un punto específico de derretimiento, gradualmente se ablandan y se vuelven menos viscosos a medida que aumenta la temperatura. Por esta razón, el punto de ablandamiento se debe determinar por medio de un método arbitrario y bien definido si se desean resultados reproducibles. 4.2 El punto de ablandamiento es útil para clasificar los bitúmenes y es un elemento para establecer la uniformidad de los embarques o fuentes de suministro, es un indicativo de la tendencia del material a fluir a temperaturas elevadas durante su vida de servicio. 5. EQUIPO Y MATERIALES 5.1 Anillos De bronce, de bordes cuadrados, conforme con las dimensiones mostradas en la Figura 1a. 5.2 Platos de base De bronce, plano y liso de aproximadamente 50 x 75 mm (2 x 3 plg) 5.3 Bolas Dos bolas de acero, de 9.5 mm de diámetro (3/8 plg), pesando cada una 3.5 ± 0.05 g. 5.4 Guías de contacto de las bolas Dos guías de bronce para centrar las bolas de acero, una para cada anillo, con la forma, apariencia y dimensiones de la Figura 1c. 5.5 Baño Recipiente de vidrio que se pueda calentar, con un diámetro interno no menor de 85 mm, y altura entre la base y el borde de 120 mm como mínimo, con capacidad de 800 ml. 5.6 Soporte de anillos y montaje completo Un soporte de bronce diseñado para sostener los dos anillos en posición horizontal con la forma y dimensiones mostradas en la Figura 1c. El montaje completo está indicado en la Figura 1d. El fondo de los anillos, en el soporte de los mismos, deberá estar 25 mm (1 plg)

6 6 sobre la superficie superior del plato del fondo, y la superficie inferior del plato del fondo deberá estar 16 ± 3 mm (5/8 ± 1/8 plg) desde el fondo del baño. 5.7 Termómetros: Un termómetro ASTM para bitúmenes con bajo punto de ablandamiento, teniendo un rango de -2 a + 80 C o 30 a 180 F y conforme los requerimientos para termómetros 15C o 15F con las características definidas en la Especificación ASTM E1. Como una alternativa cualquier otro equipo de medición de temperatura deberá ser al menos (1) de igual exactitud ala del termómetro especificado en la ASTM E1, (2) capaz de indicar la temperatura en un rango de 1 C (2 F) y (3) Estable en un rango de 1 C (2 F) para la duración de la exposición Un termómetro ASTM para bitúmenes con alto punto de ablandamiento, teniendo un rango de 30 a C o 85 a 392 F y conforme los requerimientos para termómetros 16C o 16F con las características definidas en la Especificación ASTM E1. Como una alternativa cualquier otro equipo de medición de temperatura deberá ser al menos (1) de igual exactitud ala del termómetro especificado en la ASTM E1, (2) capaz de indicar la temperatura en un rango de 1 C (2 F) y (3) Estable en un rango de 1 C (2 F) para la duración de la exposición El termómetro adecuado se colocará en el montaje como se indica en la Figura 1d, cuidando que el extremo del bulbo esté a nivel con el fondo de los anillos y dentro de los 13 mm (0.5 plg) alrededor de ellos, pero sin tocar los anillos ni el soporte. La sustitución de otros termómetros no es permitida. Como una alternativa cualquier otro equipo de medición de temperatura deberá ser al menos (1) de igual exactitud ala del termómetro especificado en la ASTM E1, (2) capaz de indicar la temperatura en un rango de 1 C (2 F) y (3) Estable en un rango de 1 C (2 F) para la duración de la exposición.

7 7 NOTA 1: Todas las dimensiones en milímetros (± 0.3mm excepto donde se especifique). Figura 1. Anillo soportador, sujetador de anillo guía para centrar esfera y montaje que muestra dos anillos del aparato. 6. REACTIVOS Y MATERIALES 6.1 Líquidos del Baño: Agua destilada recién hervida. Nota 2: El uso del agua destilada recién hervida para evitar la formación de burbujas sobre la superficie del espécimen que puedan afectar los resultados Glicerina USP; (precaución-se debe tener mucho cuidado porque su punto de ignición es de 160 C (320 F), de acuerdo al método de ensayo D92).

8 8 6.2 Agentes Antiadherentes Para prevenir la adhesión del bitumen en el plato de base cuando se realizan los discos, la superficie del plato base de bronce puede estar cubierta por una capa fina antes del uso con aceite de silicona o grasa. También se pueden usar mezclas de glicerina con talco, dextrin o arcilla china. (Advertencia-Cuando se usen siliconas, se debe evitar la contaminación de otros elementos del equipo de ensayo, pues puede producir errores en las determinaciones de penetración o punto de ignición. En estos casos, se deben emplear guantes desechables de caucho. La utilización de silicona puede producir resultados erróneos en otras pruebas como la de penetración y el punto de ignición). 7. RIESGOS 7.1 Advertencia: El mercurio ha sido designado por varias agencias ambientales como un material peligroso que puede causar daños al sistema nervioso central, riñones y el hígado. El mercurio o sus vapores, puede ser dañino para la salud y corrosivo en los materiales. Debe tomarse cuidado al manipular al mercurio y a los productos que lo contienen. Vea la hoja de seguridad de materiales (Material Safety Data Sheet MSDS) para referencia de mercurio. 8. MUESTREO 8.1 Muestreo El muestreo deberá realizarse según la práctica ASTM D PREPARACIÓN DE ESPECÍMENES 9.1 Antes de iniciar labores se debe verificar que todo haya sido preparado (equipos, materiales, etc.) para terminar el ensayo de todas las muestras de asfalto dentro de 6 horas y brea dentro de 4 horas y media. Se calienta la muestra de material bituminoso en forma cuidadosa, se agita frecuentemente para evitar sobrecalentamientos localizados, hasta asegurar que esté suficientemente fluida para poderla verter. (Nota 3) Agitarse con cuidado para evitar la formación de burbujas en la muestra. NOTA 3: Una plancha eléctrica que tenga la potencia mínima de 37 kw/m 2 potencia por unidad de área ha sido satisfactoria para este propósito El calentamiento de la muestra de asfalto no debe tomar más de 2 horas; y, en ningún caso, la temperatura será mayor que 110 C (200 F) por encima del punto de ablandamiento esperado.

9 El calentamiento de la muestra de brea no debe tomar más de 30 minutos; y, en ningún caso, la temperatura será mayor que 55 C (100 F) por encima del punto de ablandamiento esperado Si el ensayo se debe repetir, no se recalentará la muestra, sino que se deberá utilizar una nueva muestra en un contenedor limpio para preparar los nuevos especímenes de prueba. 9.2 Se calientan los dos anillos de bronce sin el plato de base, aproximadamente a la temperatura de su punto de fluidez y se colocan en el plato de base, tratado con un agente antiadherente. 9.3 Se vierte, con un ligero exceso, el producto bituminoso dentro de los anillos y se deja enfriar a temperatura ambiente durante 30 minutos. Para materiales que estén blandos a la temperatura ambiente, se enfrían los especímenes, al menos durante 30 minutos a una temperatura inferior, 10 C (18 F) por debajo del punto de ablandamiento esperado. Desde el momento en que se forman los discos, no deberán transcurrir más de 240 minutos hasta la terminación del ensayo. 9.4 Cuando los especímenes estén fríos, se corta el exceso de material bituminoso de la parte superior, con un cuchillo o espátula precalentada, para que la superficie del disco coincida con el nivel superior del anillo. 10. PROCEDIMIENTO 10.1 Se escoge, dependiendo del punto de ablandamiento esperado, el líquido y el termómetro adecuado, entre los siguientes casos: Baño con agua destilada recién hervida, para ablandamiento esperado entre 30 y 80 C (86 y 176 F); se debe usar un termómetro 15C ó 15F. La temperatura, al comenzar el baño, deberá ser de 5 ± 1 C (41 ± 2 F) Baño con glicerina USP, para obtener ablandamientos por encima de 80 C (176 F) y hasta 157 C (315 F); se debe usar un termómetro 16C ó 16F. La temperatura de iniciación del baño deberá ser de 30 ± 1 C (86 ± 2 F) Para propósitos de referencia todos los puntos de ablandamiento hasta 80 C (176 F) deberán ser determinados en un baño de agua y todos los puntos de ablandamiento arriba de 80 C (176 F) serán determinados en un baño de glicerina o como sea acordado entre comprador y vendedor.

10 Se hace el montaje de los aparatos en un laboratorio ventilado, colocando los anillos con los especímenes, las guías para las bolas y los termómetros en posición y se llena el baño con el líquido apropiado hasta una altura de 105 ± 3 mm (4 1/8 plg ± 1/8 plg). Usando unas tenazas apropiadas, se colocan las dos bolas en el fondo del baño para que adquieran la misma temperatura de iniciación que el resto del montaje por al menos 5 minutos Se coloca todo el conjunto del baño, en agua con hielo si es necesario o se calienta muy suavemente, para alcanzar y mantener durante 15 minutos la temperatura de iniciación apropiada. Se debe cuidar de no contaminar el líquido del baño Usando otra vez las tenazas, se coloca cada una de las bolas en la guía para su centrado Se calienta el baño en forma pausada, para asegurar que la velocidad de elevación de la temperatura sea constante a 5 C/minuto (9 F/minuto) (Nota 4). Se protege el baño de corrientes de aire usando pantallas, si es necesario. No se debe promediar la velocidad de elevación de la temperatura durante el período de ensayo. La máxima variación permitida para un período de 1 minuto, después de transcurridos los 3 primeros minutos, será de ± 0.5 C (± 1 F). Se rechaza cualquier ensayo en el cual la velocidad de elevación de la temperatura no esté dentro de estos límites. NOTA 4: El cumplimiento exacto de la velocidad del calentamiento prescrita es esencial para la reproducibilidad de los resultados. Para el calentamiento se permite el uso de un mechero de gas o una plancha eléctrica; sin embargo, el plato eléctrico precisa tener un sistema para incrementar la temperatura sin demora, y mantener la velocidad de calentamiento Se anota para cada anillo y bola, la temperatura indicada por el termómetro en el momento en que el producto bituminoso que rodea la bola, toque el fondo del plato de base. No se debe hacer corrección por la parte emergente del termómetro. Si la diferencia entre las dos temperaturas excede de 1 C (2 F), se repite el ensayo. 11. CÁLCULOS 11.1 Para un espécimen de un producto bituminoso dado, el punto de ablandamiento determinado en un baño con agua será inferior que el determinado con glicerina. Ya que la determinación del punto de ablandamiento es necesariamente arbitraria, esta diferencia es importante solamente para puntos de ablandamiento ligeramente por encima de los 80 C (176 F).

11 El cambio de agua por glicerina para puntos de ablandamiento por encima de 80 C crea una discontinuidad. Los puntos de ablandamiento más bajos posibles de obtener con baños de glicerina son del orden de 84.5 C (184 F), el punto de ablandamiento más bajo para la brea reportado en glicerina es 82 C (180 F). Puntos de ablandamiento en glicerina más bajos que estos equivalen a puntos de ablandamiento en agua de 80 C (176 F) o menos y deberán ser reportados La corrección para asfalto es de -4.2 C (-7.6 F), y para brea es -1.7 C (- 3.0 F). Para propósitos de referencia, repetir el ensayo en un baño de agua Bajo cualquier circunstancia, si el valor medio de las dos temperaturas determinadas en glicerina, para asfalto es de 80.0 C (176 F) y para brea es 77.5 C (171.5 F) o más bajo, se repite el ensayo utilizando baño de agua Para convertir puntos de ablandamiento determinados en agua que estén ligeramente por encima de 80 C (176 F), en aquellos determinados en glicerina, la corrección es de C (+ 7.6 F) y para brea es de C (3 F). Para propósitos de referencia repetir el ensayo en baño de glicerina Para dilucidar discrepancias, se repite el ensayo en glicerina. Bajo cualquier circunstancia, si el valor medio de las dos temperaturas determinadas en agua es de 85 C (185.0 F) o más alto, se repite el ensayo en glicerina. 12. INFORME 12.1 Cuando se utilicen termómetros ASTM 15C ó 15F, se deben reportar las temperaturas con aproximación de 0.2 C ó 0.5 F el promedio o el promedio corregido de la temperatura registrada en 10.6 como el punto de ablandamiento Cuando se utilicen los termómetros ASTM 16C ó 16F, se deben reportar las temperaturas con aproximación de 0.5 C ó 1.0 F el promedio o el promedio corregido de la temperatura registradas en 10.6 como el punto de ablandamiento Se reporta la clase de líquido que fue utilizado para el baño durante el ensayo. 13. PRECISIÓN Y SESGO 13.1 Las estimaciones de precisión dadas están basadas en un estudio entre laboratorios sobre el método de prueba D36/36M, realizado en el año En este estudio, se solicitó a 10 laboratorios probar 3 materiales diferentes. Cada

12 12 resultado de prueba representa el promedio de 2 determinaciones individuales, y se le instruyó a cada participante reportar resultados por triplicado. Se utilizó la práctica E691 para el diseño y análisis de los datos; los detalles de este análisis están en el reporte ASTM Número D Repetibilidad (r) La diferencia entre dos resultados obtenidos en el mismo laboratorio, por el mismo operador utilizando el mismo equipo, bajo operaciones contantes en materiales idénticos de prueba, en el período más corto de tiempo prácticamente posible, a largo plazo, en el funcionamiento normal y correcto del método de prueba, excederá los siguientes valores únicamente en un caso de La repetibilidad puede ser interpretada como la diferencia máxima entre dos resultados obtenidos bajo las mismas condiciones, que es aceptada como razonable debido a distintas causas, bajo la operación correcta y normal de este método Los límites de la repetibilidad están indicados en la Tabla 1 y Reproducibilidad (R) La diferencia entre dos resultados independientes, presentados por dos operadores diferentes probando el mismo material en diferentes laboratorios a largo plazo, en el funcionamiento normal y correcto del método de prueba, excederá los siguientes valores únicamente en un caso de La reproducibilidad puede ser interpretada como la diferencia máxima entre dos resultados obtenidos bajo las mismas condiciones, que es aceptada como razonable debido a distintas causas, bajo la operación correcta y normal de este método Los límites de la reproducibilidad están indicados en la Tabla 1 y Los términos anteriores (limite de repetibilidad y limite de reproducibilidad) son utilizados como indicado en la práctica E Cualquier juicio de acuerdo a los puntos y deberán tener aproximadamente 95 por ciento de probabilidad de estar correcto Sesgo- De acuerdo al estudio citado entre laboratorios, no hay un sesgo estadísticamente significativo entre un aparato manual que utiliza un termómetro de mercurio y un aparato automatizado que utilice un termómetro electrónico La declaración de precisión se determinó por medio o a través de la revisión de 140 resultados de 10 laboratorios en 3 materiales los cuales se describen a continuación: 1. PG 64-22: Asfalto de Pavimentacion sin modificar. 2. PG 76-22: Asfalto de Pavimentación modificado.

13 13 3. Asfalto para recubrimiento Para juzgar la equivalencia de dos resultados de prueba, es recomendable escoger el material que más se asemeje, en características, al material. Tabla 1. Termómetro Electrónico Automatizado- Punto de Ablandamiento ( C) Nota 1. Nueve laboratorios participaron. Material Promedio A Desviación Estándar (Repetibilidad) Desviación Estándar (Reproducibilidad) Límite de Repetibilidad PG PG Asfalto para recubrimiento A El promedio del promedio calculado por los laboratorios. Límite de Reproducibilidad Tabla 2. Termómetro de Mercurio Punto de Ablandamiento ( C) Nota 1. Siete laboratorios participaron. Material Promedio A Desviación Estándar (Repetibilidad) Desviación Estándar (Reproducibilidad) Límite de Repetibilidad PG PG Asfalto para recubrimiento A El promedio del promedio calculado por los laboratorios. Límite de Reproducibilidad 14. PALABRAS CLAVE 14.1 Asfalto; anillo y bola; bitumen; brea; punto de ablandamiento. ---Última línea---