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COMANDO EN JEFE DE LAS FF. AA. DE LA NACIÓN ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA “MCAL. ANTONIO JOSE DE SUCRE” BOLIVIA

ENSAYO DE PENETRACIÓN RESPALDO “El presente documento, está basada en el método de ensayo estándar para la determinación del Control de Calidad del Cemento Asfáltico (85/100) mediante el Ensayo de Penetración ASTM D5 AASHTO T49-97” 1. INTRODUCCION. El ensayo de penetración determina la dureza o consistencia relativa de un betún asfáltico, midiendo la distancia que una aguja normalizada penetra verticalmente en una muestra del asfalto en condiciones especificadas de temperatura, carga y tiempo. Cuando no se mencionan específicamente otras condiciones especificadas, se entiende que la medida de penetración se hace a 25 °C, que la aguja está cargada con 100 gr. y que la carga se aplica durante 5 seg. La penetración determinada en estas condiciones se llama penetración normal. La unidad penetración es la décima de milímetro. 2. DESCRIPCION DEL TRABAJO. Este método describe un procedimiento para determinar la penetración de materiales bituminosos. La muestra se funde y enfría bajo condiciones normalizadas. La penetración se mide por medio del penetrómetro empleando una aguja estándar que se aplica a la muestra previamente preparada, la misma se somete a penetración durante 5 segundos, la cual es cargada con un peso de 50 gr. La penetración de un material bituminoso es la distancia en décimas de milímetro que a una aguja estándar penetra verticalmente en la muestra, bajo condiciones normalizadas de temperatura, peso y tiempo. 3. PROPOSITO Y ALCANCE. El objetivo del ensayo de penetración es determinar la dureza, mediante penetración, de materiales bituminosos sólidos y semisólidos y clasificarlo en función al índice de penetración.

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4. MARCO TEORICO 4.1. PENETRACIÓN. La Penetración se define como la distancia, expresada en décimas de milímetro hasta la cual una aguja normalizada penetra verticalmente en el material en condiciones definidas de carga, tiempo y temperatura. Normalmente, el ensayo se realiza a 25°C durante un tiempo de 5 segundos y con una carga móvil total, incluida el agua de 100 g. 4.2. ASFALTO. Material aglomerante de color negro, de consistencia variable, constituido principalmente por betunes. El asfalto puede ser natural u obtenido por refinación de petróleo. El asfalto es un residuo de la destilación del petróleo que sirve como material cementante que cuando se calienta lo suficiente este se ablanda y se vuelve líquido lo cual le permite cubrir las partículas de agregado durante la producción de la mezcla en caliente, razón por la cual es usado principalmente en la construcción de carreteras, así como también como impermeabilizante. 4.3. CEMENTOS ASFÁLTICOS. Los cementos asfálticos son preparados especialmente para el uso en la construcción de pavimentos asfálticos. Es un material para su aplicación en trabajos de pavimentación, pues aparte de sus propiedades conglomerantes e impermeabilizantes, posee características de flexibilidad, durabilidad y alta resistencia a la mayoría de los ácidos, sales y álcalis. Los cementos asfálticos deben ser calentados a temperaturas relativamente altas (alrededor de los 150 °C) con el fin de lograr un grado de fluidez que permita su adecuado manejo en planta (bombeo y mezclado), y en obra (tendido y compactación). 4.4. CONTROL DE CALIDAD DEL CEMENTO ASFÁLTICO. El control de calidad normalmente se refiere a los ensayos necesarios para controlar un producto y así determinar si cumple ciertas características del producto que está elaborando, a través de parámetros ya establecidos para el efecto. MAILSON BUSTILLOS LAZARTE

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4.5. PARÁMETROS DE CONTROL QUE DEBE CUMPLIR EL ASFALTO. En la tabla siguiente se muestra las especificaciones del Cemento Asfáltico (40/50; 60/70; 85/100 o 120/150) clasificado por penetración.

85-100

La penetración se debe de hacer a 25 grados a una penetración de 5 segundos. 5. MARCO PRACTICO 5.1. EQUIPO UTILIZADO  PENETROMETRO. Cualquier equipo que permita el movimiento vertical sin fricción apreciable del vástago sostenedor de la aguja, y que sea capaz de indicar la profundidad de la penetración con una precisión de 0.1 mm. El peso del vástago será de 47.5 ± 0.05 gr. El peso total de la aguja y el vástago será de 50.0 ± 0.05 gr. Para cargas totales de 100 gr y de 200 gr, dependiendo de las condiciones es en que se aplique el ensayo, se estipulan pesas de 50.0 ± 0.05 gr y 100.0 gr ±0.05 gr. La superficie sobre la que se apoya la MAILSON BUSTILLOS LAZARTE

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cápsula que contiene la muestra será lista y el eje del émbolo deberá estar aproximadamente a 90o de esta superficie. El vástago deberá ser fácilmente desmontable para comprobar su peso.  AGUJA DE PENETRACIÓN La aguja es de acero inoxidable templado y duro, grado 440-C o equivalente, HRC 54 a 60; debe tener aproximadamente 50 mm de largo y su diámetro entre 1.00 y 1.02 mm.

 CÁPSULAS. Las cápsulas deben ser de metal o vidrio, de forma cilíndrica y con fondo plano. Sus dimensiones son las siguientes: -

Para penetraciones bajo 200. Diámetro (mm) 55 Profundidad (mm)

-

35. Para penetraciones entre 200 y 350: Diámetro (mm) 55 Profundidad (mm) 70.

 BAÑO DE AGUA. Tendrá una capacidad mínima de 10 lt y un sistema apto para mantener la temperatura a 25o C, o cualquiera de ensayo, con MAILSON BUSTILLOS LAZARTE

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una tolerancia de ± 0.1oC; tendrá, además, una bandeja perforada ubicada a no menos de 50 mm del fondo, ni menos de 100 mm bajo el nivel líquido en el baño.  TRANSPORTADOR DE CÁPSULA. Debe tener una capacidad mínima de 350 ml y una profundidad sufici ente de agua que permita cubrir la altura del contenedor de la muestra. Debe estar provisto de algún medio que asegure firmemente la cápsula y evite el balanceo; para lo que tendrá tres brazos que permitan a lo menos tres puntos de contacto para sostener la cápsula.  APARATO MEDIDOR DE TIEMPO. Para operar un penetrómetro manual, se debe utilizar cualquier aparato que mida el tiempo, tal como un medidor de tiempo eléctrico, un cronometro o cualquier dispositivo a cuerda, que esté graduado en 0.1 más o menos y cuya precisión esté dentro de ± 0.1  TERMÓMETROS. Se pueden usar termómetros de vidrio de rango adecuado, con subdivisiones y escala máxima de error de 0.1oC, o cualquier otro aparato que mida temperaturas con igual exactitud, precisión y sensibilidad. 5.2. CONDICIONES GENERALES. Cuando no se especifiquen las condiciones de ensayo, se debe considerar la temperatura, carga y tiempo, en 25 oC, 100 gr y 5 s, respectivamente. Otras condiciones de temperatura, carga y tiempo pueden usarse para ensayos especiales. 5.3. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA A ENSAYAR Para la ejecución del ensayo de penetración se toma una muestra de cemento asfáltico en cantidad suficiente para ejecutar el ensayo. Antes de calentar la muestra de Cemento Asfáltico se setea en baño María a 25°C. La muestra se calienta hasta una temperatura no mayor de 110 °C.

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Posteriormente se deposita aslfato en recipientes, hasta 1,0 cm de su borde superior, en los cuales se deja enfriar hasta temperatura ambiente, para poder luego introducirlas al baño María pro un tiempo de 1 hora, de tal forma de que éstas logren homogeneizar su temperatura a la del baño Maria, luego del cual las muestras estarán lista para ser penetradas.  Para la ejecución del ensayo de penetración se toma una muestra de cemento asfáltico en cantidad suficiente para ejecutar el ensayo  La muestra se calienta hasta una temperatura no mayor de 110 °C.  Posteriormente se deposita aslfato en recipientes, hasta 1,0 cm de su borde superior.  Se deja enfriar hasta temperatura ambiente, para poder  Antes de calentar la muestra de Cemento Asfáltico se setea en baño María a 25°C.  Luego introducirlas al baño María por un tiempo de 1 hora, de tal forma de que éstas logren homogeneizar su temperatura a la del baño Maria, luego del cual las muestras estarán lista para ser penetradas.

5.4. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO REALIZACIÓN DEL ENSAYO  Se comprueba que el vástago soporte de la agua este perfectamente limpio y seco, y que se deslice en forma suave y sin rozamiento sobre su guía.  Posicionar la aguja descendiendo lentamente hasta que la punta haga contacto con la superficie de la muestra, para lo cual emplee una fuente luminosa.  Se realizarán al menos tres penetraciones en cada recipiente, sobre diferentes puntos separados, como mínimo, 10 mm entre sí y de las paredes del recipiente.  Verificar que la lectura se encuentre en cero antes de comenzar con cada penetración.  Una vez que se encuentra en cero la lectura se suelta seguidamente el mecanismo que libera la aguja durante el tiempo especificado. (5seg)  Después de cada penetración, se desmonta y saca la aguja y se limpia cuidadosamente con un trapo limpio y seco.  Finalmente, se lee y anota la distancia, expresada en décimas de milímetro, que haya penetrado la agua en la muestra.

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 Se realizan al menos tres penetraciones en cada recipiente, sobre diferentes puntos de la superficie separados.

6. RESULTADOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS A continuación se muestra los resultados de la Penetración de los 3 moldes ensayos en laboratorio. PENETRACIÓN MUESTRA 1 P1

63

P2

73

P4

69

PROMEDIO

68.333

7. CONCLUSIONES Siendo el ensayo de penetración e más importante en cuanto a la determinación de la Calidad del cemento asfáltico es necesario tomar en cuenta todos los parámetros necesarios para dicho ensayo. MAILSON BUSTILLOS LAZARTE

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Siendo el ensayo aquel que nos proporciona un parámetro importante sobre el material bituminoso porque determina la dureza, mediante la penetración y esto es importante porque nos ayuda a clasificarlo en función al índice de penetración. Se llega a concluir que el ensayo de Penetración no cumple con las especificaciones (85/100). 8. RECOMENDACIONES

 Para la realización de este tipo de prácticas es necesario que el estudiante asista al laboratorio de Pavimentos con conocimientos previos, acerca de los ensayos necesarios de control de calidad de cementos asfálticos y agregados.  Las prácticas de Laboratorio de Pavimentos se las debe realizar en un ambiente adecuado que cuente con todo el material necesario para que todos los estudiantes participen en la práctica.  Al momento de realizar el ensayo tener mucho cuidado y tratar de formar un triángulo con separación de aproximadamente 10mm entre punto y con la cara de la cápsula.

9. OBSERVACIONES

 Por cuestiones de tiempo el material asfáltico ya se encontraba preparado.  En este ensayo las mayores causas de error tienen que ver con lo relacionado a la temperatura ya que esta debe ser estrictamente controlada desde el inicio del ensayo.  Se pudo evidenciar que si bien la muestra fallo, pudo deberse a que no se dejó enfriar el tiempo reglamentario que es 1hora. MAILSON BUSTILLOS LAZARTE

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 Ya que no se dejó enfriar se tuvo que sumergir en un plato con agua las cápsulas al momento de realizar el ensayo.  Se pudo presenciar un error en el manipuleo del equipo, lo cual conllevo a que se tenga falla de lectura en la 3ra muestra, cuando se realizaba el segundo punto, por el cual se descartó dicho punto.

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