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MANUAL DE PAVIMENTOS

JÒSE SANTOS ARRIAGA SOTO COLABORACIÒN ADÀN SEBASTIÀN CEBALLOS CAMACHO

INDICE

Manual de Pavimentos

Introducción ……………………………………………………....................................

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UNIDAD 1 CLASIFICACION DE SUELOS Y NORMATIVIDAD. 1. Limites de consistencias (De Atterberg)……………................................................ 1.1 Limite Plástico ……………………………………………………………………. 1.2 Contracción lineal…………………………………………………………………. 1.2.1 Granulometría………………………………………………………………….... 1.3 Compactación Porter............................……………………………........................ 1.4 Expansión.............................................………………………………………....... 1.5 Valor Relativo de Soporte (V.R.S. ò CBR.).........……………………………….....

6 7 8 10 13 15 20

PESOS VOLUMÉTRICOS 1.6 Peso Volumétrico Seco y Suelto.....................................................…………..... 1.7 Compactación Proctor (AASTHO)...……………………………………………. 1.8 Peso Volumétrico seco máximo de campo ……. ……………………………… 1.9 Valor Cementante………………………………………………………………. 1.9.1 Equivalente de Arena …………………………………………………………

22 25 28 31 33

UNIDAD 2 ESTABILIZACIONES. 2. Estabilizaciones con cemento Pórtland de tipo flexible ( se conoce como suelo modificado) Cal hidratada o puzolanas………………………………………………………....... 37

UNIDAD 3 PRODUCTOS ASFALTICOS. 3. Viscosidad Cinemática....................………………………………………........41 3.1 Viscosidad Dinámica…………………………………………………………. 3.2 Ductilidad..............................………………………………………………..... 3.3 Penetración Vertical…………………………………………………………… 3.4 Punto de Inflamación…………………………………………………….…… 3.5 Viscosidad Saybol-Furol............... …………………………………………....

45 47 49 52 54

UNIDAD 4 PETREOS Y MEZCLAS. 4 Forma de la Partícula (Forma de la laja)………………………………………… 4.1Desgaste los Ángeles...............................................................………………… 4.2 Adherencia....... ………………………………………………………………. 4.3 Prueba Marshall……………………………………………………………......

57 60 62 67

ANEXOS 5. Problemario..............................................................…………………………... 5.1 Formatos.......................………………………………………………………. 5.2 Bibliografía..............................……………......................................................

77 89 90

INTRODUCCIÓN 2

Manual de Pavimentos

El objetivo de este manual se da de la inquietud e importancia de las transformaciones de las diversas generaciones que han marcado la vida profesional y personal del alumno, egresado y profesional, que a lo largo de 10 años de trabajo como docente e investigador he de aportar con este trabajo. Las carreteras es uno de los principales medios de transporte de modernización de México y constituyen un elemento primordial en la calidad de vida de este país, así mismo un pavimento construido adecuadamente refleja una cultura en evolución. La presente investigación, es una herramienta para aquellos que estén relacionados con las vías terrestres la cual basa su contenido en las pruebas que se marcan en el programa del Instituto Politécnico Nacional (Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura) y se apegan en lo posible a las condiciones y equipos con lo que se cuenta. Se proporcionará en su contenido algunos ejemplos resueltos y la normatividad más reciente que nos marcan en dichas pruebas, para que con los datos que se extraigan puedan concluir que condiciones se presentan en el material que se esté analizando y emplearlo o bien mejorarlo para que se cumpla con las especificaciones correspondientes. Para su finalización se considera el estado de los diversos materiales que se encuentran en los pavimentos, juegan un papel que reviste una importancia en el desarrollo, hoy más que nunca bajo el impacto de la globalización, el crecimiento económico basado en el conocimiento, y la evolución de los medios de comunicación y la fluidez de la información, determinante en los costos de transporte, en la seguridad y confort de los usuarios. Esto permitirá al especialista ampliar su campo de conocimientos y poder dedicar tiempo y recursos para la investigación y el estudio de esta especialidad. En el marco general en que se sitúa este manual, es la de enriquecer notablemente esta área del saber y dejar este legado a los alumnos de las futuras generaciones, siendo un documento de apoyo para investigación de los propios estudiantes, con el propósito de una superación académica y estar a la vanguardia ofreciendo las mayores facilidades, no solamente a la población estudiantil, sino brindando al profesorado, a los egresados, a los profesionales , las posibilidades de mejorar sus conocimientos mediante esta investigación.

Santos Arriaga

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Manual de Pavimentos

N I D A D

1 CLASIFICACIÓN DE SUELOS Y NORMATIVIDAD. LÍMITES DE CONSISTENCIA (DE ATTERBERG) OBJETIVO:

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Conocer las características de plasticidad que presentan los materiales, que son cribados por la malla no. 40. De acuerdo con esto clasificarlos por medio de la carta de plasticidad y el s.u.c.s. EQUIPO:              

Copa de Casagrande Malla no. 40 Cápsula de porcelana Espátula de abanico Espátula de cuchillo Balanza con aproximación de 0.1 gr. Ranurador plano y curvo Cápsulas de aluminio Horno con temperatura controlable de entre 105-110º C. Rociador Desecador Cucharón Acrílico Charola.

1 Archivo Personal Equipo Para Prueba de Limite de Consistencia.

PROCEDIMIENTO: Calibrar la copa de Casagrande ayudados por la parte posterior del ranurador, para que tenga una altura de caída de 1.0 cm. en el centro. Cribar por la malla no. 40 de 300 a 500 grs. de material seco, colocarlos en la cápsula de porcelana agregando agua y homogenizando hasta formar una masa pastosa (no una suspensión).

11 Ing. Jose

Santos Arriaga Soto; Profesor de pavimentos de la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad-Zac.

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Colocar este material en la copa ayudados por la espátula en cantidad ligeramente excedida, para que al ser extendido se tenga en el centro un espesor de aproximadamente 1.0 cm. (solo se coloca material en mitad de la copa). Dividir el material en dos partes con el ranurador adecuado (plano para suelos cohesivos, curvo para suelos friccionantes) El ranurador tiene una altura de 0.8 cm. por tanto no debe jalar material si este tiene un espesor de 1.0 cm. Accionar la manivela y hacer caer la copa a razón de 2 golpes por segundo y contar el número de golpes a los cuales se logra una liga de los bordes interiores de la ranura, en una longitud de aproximadamente 1.0cm. (se recomienda que este primer punto cierre entre 30 y 40 golpes). Pesar una de las cápsulas de aluminio, anotar su peso y colocar una porción de material del lugar donde se unieron los taludes, pesar la cápsula con la muestra húmeda y anotar (w.c+s.h.). Meterla en el horno de 18 a 24 horas hasta la perdida total de la humedad, sacarla y pesar la cápsula con la muestra seca (w.c.+s.s).

Por diferencia obtener el contenido de humedad. Se deberá agregar un poco mas de agua al material y se repite el proceso, se recomienda realizar 4 puntos para poder definir la curva de fluidez del material, los cuales deberán quedar comprendidos entre 30-40,20-30,1020,7-10 golpes si se quiere efectuar la prueba con un solo golpe, se debe buscar que la muestra cierre entre 20 y 30 golpes y aplicar la siguiente expresión.



n  l .l .  wn   25  

0.12

Donde l.l.- limite líquido Wn.-contenido de humedad a un determinado numero de golpes (al que cerro el talud) n.- numero de golpes a los cuales cierra la muestra (entre 20 y 30) 0.12.-pendiente de la tangente de la curva de fluidez. Para el primer caso se graficaran como ordenadas los contenidos de agua (w) y como abscisas el numero de golpes a los cuales cerro el talud, se unen los puntos y la unión de estos nos proporciona la curva de fluidez del material. En donde dicha recta cruce con 25 golpes se

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trazara una línea hacia el eje de las ordenadas donde obtendremos una humedad y esta será el límite liquido del suelo en estudio.

POSIBLES ERRORES: Desajuste en la altura de caída, mayor cantidad de material al indicado, burbujas de aire en el material, defectos de pesada, mala aplicación de la velocidad de los golpees no limpiar la copa y el ranurador después de cada ensaye

LIMITE PLASTICO: OBJETIVO: Observar el cambio del material de un estado semilíquido a uno semisólido y con esto obtener su límite plástico, para con este dato y el del límite líquido calcular el índice plástico de los suelos, para realizar su clasificación de acuerdo con el S.U.C.S. EQUIPO: Además del anterior, una placa de vidrio o acrílico, dos cápsulas de aluminio.

PROCEDIMIENTO: Del material del limite liquido que se unió entre 30 y 40 golpes se toman dos porciones de aproximadamente 1.0 cm. de diámetro, las cuales se rolaran por el acrílico para que pierdan agua, hasta que tengan una longitud de 10.0cm. y un diámetro de aproximadamente 0.3cm.. sí alcanza estas características y no se rompe en varias fracciones indicio de que su humedad es superior al limite plástico, debiéndose repetir el proceso al romperse el filamento en varios segmentos, se toma todas las porciones y se realiza la determinación de su contenido de humedad. Se saca el promedio de ambos contenidos y se reporta como limite plástico este resultado.

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POSIBLES ERRORES: Defectos de pesada, agregar material seco al ya homogenizado, que no se tomen todas las fracciones del filamento al pesarse, que se rompa antes de lograr el diámetro de 0.3 cm.

CONTRACCION LINEAL. OBJETIVO: Analizar el cambio volumétrico que presentan algunos materiales con la pérdida de agua. EQUIPO: Mismo de la prueba de limite líquido y además, dos moldes metálicos de 10 * 2 * 2cm., grasa grafitada, calibrador vernier.

PROCEDIMIENTO: Medir la longitud interior de los moldes y anotarla como longitud inicial (li), engrasar interiormente los moldes para evitar que la muestra se adhiera a las paredes. Con el material del limite liquido que cerro entre 20 y 30 golpes se llenaran los moldes en tres capas golpeando en cada capa el molde contra una superficie dura para expulsar el aire, después de la tercera capa se enraza el material del molde, ayudados por la espátula, se deja secar al medio ambiente hasta que su color cambie de oscuro a claro, para después meterlos al horno durante 18 a 24 horas hasta la perdida total de humedad. Se saca del horno y se mide la longitud de la barra, la cual se anotara como longitud final (lf). La contracción lineal se obtiene empleando la siguiente expresión:

Cl 

longitud inicial  longitud final  100 longitud inicial

POSIBLES ERRORES:

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Golpear de manera incorrecta el molde y dejar burbujas de aire, meter inmediatamente las barras al horno, realizar mal las medidas. Otras formulas empleadas serian las siguientes: Para calcular el índice plástico: i.p. = limite liquido – limite plástico O Para calcular el i.p. Si el material no presenta limite plástico: I.p. = 0.73 ( limite liquido - 20)

GRANULOMETRÌA OBJETIVO: Determinar la composición de tamaños, mediante el paso del material por una serie de mallas con aberturas determinadas, pasando primero por las de mayor abertura, hasta llegar a la mas cerradas, con el retenido por malla se calcula se calcula el porcentaje con respecto al total y se grafica su curva granulométrica. EQUIPO: Juego de mallas de diferentes aberturas: 3”,2”.1”½, 1¼,1”, ¾”, ½, 3/8”, ¼, Nº 4, 10, 20, 40, 60, 100, 200, charola fondo, horno balanza con capacidad. De 20Kg. y aproximación de 0.1 gramos, vaso de aluminio, de 500 cm 3, agitador varilla metálica ¼”Ø y 20cm. de longitud, cucharón charolas, brocha.

PROCEDIMIENTO: Se realiza un cuarteo con la muestra, se toman los cuartos opuestos y se toma una muestra representativa de 3.0Kg. Separar la grava de la arena con finos, vaciando poco a poco y cuidadosamente el material por la malla nº4 y sin sobrepasar la capacidad de la malla. Se pesa la porción que pasa la malla nº4 y se anota como (Wsf) Y también el retenido en dicha malla se pesa y anota (Wg) Del material seco que paso la malla nº4 se separan aproximadamente 500gr. Los cuales se reducen hasta 200 gr., se colocan en el vaso de 500 cm3, con agua y se agita en forma de 9

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ochos con la varilla, vertiéndose sobre la malla nº 200, aplicar un chorro de agua hasta que el agua salga limpia se regresa el material retenido en la malla nº 200 al vaso y se seca hasta peso constante y se Anota como (WF) Las mallas se ensamblan en orden descendente, separando las gravas y arenas. Se colocan las Cribas en el Ro-tap con el suelo 5 minutos. Para gravas se retiran y se pesa el retenido en cada malla; para las arenas se dejaran 8.0 minutos. Las partículas que hayan quedado atoradas en la retícula, forman parte del material retenido de la criba correspondiente, por lo que se regresara cepillado las mallas al revés. Para comprobar que el cribado se haya ejecutado en forma correcta, deben separarse las mallas y manejarlas en forma individual, colocando una charola y una tapa bien ajustada se balancea con rapidez de un lado a otro, aplicando golpes ligeros con la con la mano no debiendo pasar mas del 1% a través de cualquier malla, en caso contrario se repetirá la prueba. Se calcula el porcentaje retenido con la siguiente expresión:

% RET 

Wretenidoma lla  100 WTotal

Ya realizados los cálculos se grafica y reporta el porcetanje retenido acumulado de cada malla. El Cu y el Cc con la sig. Formulas: Cu 

D60 D10

Cc 

 D30  2  D10  D60 

Considerar que será GW Cuando Cu>4 y Cc 1>3 SW Cuando Cu>6 y Cc 1>3 POSIBLES ERRORES.  Que la muestra no este totalmente seca.  que se tenga equipo sucio o las mallas rotas.  Pesos mal realizados.  Cuarteo no representativo. 10

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COMPACTACION PORTER OBJETIVO: Obtener el peso volumétrico seco máximo y la humedad optima de compactación, cuando al material se le aplica una carga de 140.6kg/cm2.en un tiempo de 5 minutos. En suelos que carecen de cementaciòn y que pasan la malla de 2.54cm. (1”)Esto se efectuara por tanteos, al agregar ò disminuir la cantidad de agua de la muestra. EQUIPO: Molde con base y extensión de 15.7 cm. y 12.5 de altura aproximadamente. Varilla con punta de bala. Cápsula de aluminio. Malla de 2.54cm. (1”) Probeta de 500 ml. Cápsula de aluminio. Vernier. Guantes de hule. Maquina para aplicar carga o presión con capacidad de 30 toneladas. Balanza con capacidad de 20Kg. y otros con aproximación de 1gr. Charola cuadrada de 60x 40cm. Horno con temperatura controlable de entre 105º-110º C.

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PROCEDIMIENTO: Cribar por la malla 1” (2.54cm.) con 16Kg. de material seco, el cual se cuarteara en porciones del mismo peso. Medir el diámetro y altura del cilindro y pesarlo calcular la carga total que se le aplicara en la maquina en el tiempo de 5 min. y obtener la carga que se le deberá aplicar por cada minuto. Pesar la cápsula y anotar su número, registrar ambos. De la muestra de 16 Kg. colocar cuatro en la charola, rociar agua de manera homogénea la cual se medirá. (La forma de conocer que el material tiene la humedad adecuada ò se esta cercano a esta, consiste en tomar con la mano seca ò con guante de hule, es tomar una porción de material húmedo y apretarlo fuertemente, si queda un pequeño roció en la palma de la mano ò en el guante es indicio de que se esta cercano a la humedad buscada). Tomar un testigo de humedad de 80-120g. De peso colocarlo en la cápsula, pesarlo y anotar peso de la cápsula con suelo húmedo (Wch), el resto de la muestra se coloca en el molde con base y extensión, en tres capas y a cada una de estas se le acomoda con la varilla punta de bala, dando 25 varillados en forma de espiral, comenzando en la orilla y terminando en el centro.

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Se coloca en la maquina para aplicar presión, aplicando la carga lentamente, en el tiempo y valor calculados anteriormente. Esto se hace con la finalidad de que el material se acomode poco a poco. Cuando se llega a los 5 min. y por consecuencia a la carga máxima de 140.6Kg./cm 2 se deberá sostener un minuto más dicha carga, si en este momento saca unas cuantas gotas de agua por la parte inferior del molde (de 3-5) es indicio de que se encontró la humedad óptima y por consecuencia su peso volumétrico seco máximo (si las gotas comienzan a aparecer antes de aplicar la carga máxima, indica que nos excedamos de agua. Si por el contrario no se humedece ni la base de el molde es indicio de que falto humedad, en ambos casos la muestra se desecha y se toma otra porción de 4Kg. de los restantes 16Kg. y para el primer caso se reducirá la cantidad de agua y en el otro se incrementara en un porcentaje que varia de 2-4% de agua con respecto del peso de la muestra seca mas la cantidad agregada anteriormente). Observadas las gotas de agua, se retira el molde de la maquina se le quita la base y la extensión y se pesa este con la muestra húmeda, por diferencia se obtiene el peso de esta ultima y se anota (Wm). Medir la altura faltante que existe entre la parte superior del espécimen y el borde de el molde, esto se realiza en una orilla, en el centro y en la orilla opuesta, se obtiene el promedio y a esto le nombraremos altura faltante (HF), este valor se lo restamos a la altura del molde y con esto se obtiene la altura del espécimen compacto (H.e.c.) conocida el área del cilindro la multiplicamos por la altura del espécimen y se obtiene el volumen compacto de la muestra (Vc) se calcula el peso volumétrico húmedo.

&m

Wm  Kg  Vc m3

Sacar la cápsula del horno y pesarla, anotar peso de cápsula con suelo seco (Wcs) obtener el contenido de humedad. W 

Ww  100 Ws

Calcular el peso volumétrico seco máximo de laboratorio.

& Max 

&m Kg  100  3 100  w m

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EXPANSION OBJETIVO: Conocer el porcentaje que se hincha o expande el material en forma vertical, al encontrarse saturado de agua y con sobrepesos, esto provocado por la reacción química entre las arcillas y el agua, este es un factor de gran importancia en pavimentos para evitar deformaciones, ya que cuando el suelo pierde dicha agua se contrae, provocando fallas funcionales. EQUIPO: Mismo de la prueba porter, dos sobrepesos con un peso aproximado, de 360 gr. Con forma de dona y de media luna. Placa base perforada con vástago central, dos hojas de papel filtro, triple, micrómetro con aproximación de 0.01mm. tanque de saturación con un tirante de agua de cuando menos 5 cm. por encima de la muestra.

PROCEDIMIENTO: Colocar las hojas de papel filtro, una arriba y otra en la parte inferior de la muestra (con esto evitamos la perdida de finos en el espécimen al entrar en contacto con el agua, ya que estos son los que pueden provocar la expansión). Armar el molde con base y extensión y colocar sobre la muestra compactada la placa base perforada,(dicho elemento nos servirá para que exista circulación de agua dentro del espécimen, que escomo realmente ocurre en el campo) y sobre de ella colocamos los dos sobrepesos, (estos realizaran las veces de las capas superiores que pueden estar sobre la capa analizada). En el triple colocar el deformimetro y apoyamos las patas del primero sobre los bordes de la extensión del molde, centrar el vástago de la placa y del micrómetro buscando que ambos que ambos entren en contacto (esto se conocerá por el movimiento de la manecilla grande del

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micrómetro) se aprieta la tuerca de la placa base (con esto evitamos que se mueva el vástago de su posición original) se lleva al tanque de saturación, donde se coloca de tal manera el micrómetro que se puedan tomar lecturas de la misma posición (marcar en que lugar se encuentran colocadas las patas del triple para repetir esta posición cuando se venga a tomar lecturas)se toma la medida del deformimetro y se anota como lectura inicial. A las 24 horas se vuelve a leer en el deformimetro y se anota como lectura inicial. A las 24 horas se vuelve a leer en el micrómetro y se hace lo mismo al tercer día, si es muy semejante esta lectura con la del día anterior esto nos indica que el material ya no se expandió, más y este dato lo reportamos como: lectura final. Si a las 72 horas la lectura sigue variando se deja en el tanque la muestra hasta cinco días y ahí se toma la lectura final cuando estas no varían demasiado. Pero después de este tiempo el material se continua hincando es indicio de que presenta gran cantidad de finos plásticos y por consecuencia no puede emplearse en un pavimento a menos que se realice un tratamiento adecuado. La expansión se obtiene con la siguiente expresión:

Expansiòn 

lectura final  lectura inicial Altura especimencompacto

 100

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VALOR RELATIVO DE SOPORTE (V.R.S. Ò C.B.R.) OBJETIVO: Obtener la resistencia que presentan los suelos al ser penetrados por un vástago de 19.5 cm. de sección, se obtendrá la carga que soporta el material a cierta profundidad establecidas de antemano (1.27, 2.54, 3.81, 5.07, 7.62, 10.16, 12.7mn). Con esta prueba de laboratorio se analiza la calida de los materiales en cuanto resistencia y se puede definir en que capa del pavimento puede emplearse. EQUIPO: Mismo de la prueba porter y además, dos sobrepesos de aprox. 360g., equipo de penetración en el cual se puedan tomar lecturas cuando menos a cada 10Kg. micrómetro con aproximación de 0.01mm., extensión para colocar el deformimetro.

PROCEDIMIENTO: Sacar el espécimen compactado y saturado del tanque de saturación y colocar en una tarja para que se escurra durante tres minutos en forma horizontal. Retirar la placa base perforada, dejar los sobrepesos y colocarlos sobre la muestra, llevarla a la maquina de penetración se hace pasar entre las perforaciones de los sobrepesos el vástago de la maquina, este lo bajamos hasta que entre en contacto con el material compacto, esto lo verificaremos aplicándole una carga de 10Kg. (si tenemos un marco de carga y el micrómetro que mide este valor no lo colocar en ceros, lo que marque el deformimetro se anotara como lectura

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inicial li.) colocar el micrómetro para medir las penetraciones, poniendo su vástago ya sea sobre la base del cilindro o bien sobre los sobrepesos (igual que en el caso anterior podemos colocar el micrómetro en cero ò bien anotar la lectura que presente como la lectura inicial y de ahí obtener las penetraciones subsecuentes a las cuales debemos anotar su carga y que son las anotadas arriba).

Se comienza a penetrar el espécimen con una velocidad constante pero de tal manera que al primer minuto se llegue a la profundidad de 1.27mm., al segundo Minuto. A 2.54 mm. en el minuto. Tres a 3.81 mm. en el cuarto min. A 5.08 mm. En el seis a 7.62, a el ocho a 10.16 y la ultima penetración de 12.7mm. Al minuto Diez. Para cada una de las profundidades referidas se tomara una lectura de carga y con los valores penetración (ubicada en el eje de las x de la grafica) contra carga que ubicaremos en el eje de las y, se obtendrá la curva de calidad de el material. El material emplea unas curvas tipo que son las ideales para cada material, si nuestra grafica presenta una forma semejante a las curvas ideales del V. R. S. del suelo se obtiene empleando la siguiente expresión.

V .R.S . 

C arg a en penetraciòn  mm 1360

 100

Si la grafica que obtengamos de nuestro suelo, nos presenta una forma semejante a las curvas tipo esta se deberá corregir para encontrar su V. R. S. de la siguiente manera. Si la grafica inicia con la concavidad hacia arriba se hace lo siguiente, se traza una tangente en la parte más recta de la grafica, hasta cortar el eje de las abscisas. En este sitio ubicaremos ahora el inicio o valor cero de las penetraciones y corremos en forma equidistante las penetraciones de 1.27 Y 2.54 mm. de esta ultima llevamos una recta hasta cortar la curva obtenida y donde intercepta trazamos una recta paralela a el eje de las equis hasta llegar a el Km. eje de las ordenadas de donde obtendremos la carga corregida a la penetración de 2.54mm. Que será el dato que se emplea para el obtener el V. R. S. corregido del material.

V .R.S :

C arg a corregidaa 254 mm. 1360

 100

EQUIPO ACTUAL Abrir el programa (V.R.S.) (C.B.R.) Aparece load test (prueba de carga) solicita un nombre para la prueba y se aprieta OK. Abrir la ventana file y apretar new test y solicita el nombre del ensaye, dar OK. Abrir simple data, donde nos solicita una serie de datos, tanto de la prueba de compactación. 17

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Equipo actual

Abrir la ventana TEST y apretar START TEST. Aparece INSERT TEST DATA y nos pide TEST VELOCITY (mm/min.) velocidad de la prueba y APPLIED SURCHANGE (N) aplicación de la sobrecarga, salir. Aparece la ventana WAIT WINDOD y prender VERSER TEST y el DIGIMAX, seleccionar. En este ultimo la prueba de V.R.S., en el marco de carga en SPEED CONTROL poner el número 255 (para que la prueba se desplace a 1.27 mm/min) sacar la muestra del tanque dejándola escurrir 3 min. En forma horizontal, se retira la placa base y se lleva la muestra al marco y se le colocan los sobrepesos, haciendo que el vástago pase entre ellos. Se empieza la prueba y cuando llegue a la penetración de 12.7mm. Leídos en el DIGIMAX se detiene el ensayo. Se salvan los datos pulsando F2 en el DIGIMAX y de ahí pasamos a la computadora con el ratón apretamos ACQUISITITION y nos aparece la grafica, abrimos, TEST y pulsamos STOP TEST (se va a FILE y apretar PRINT PREVIEW, ubicar ALL PRINT para que los resultados se impriman; retirar la muestra sacarla del molde, apagar el equipo.

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Digimax gráfica las penetraciones y las cargas En el espécimen.

PROCEDIMIENTO DE DIGIMAX Prender el digimax en pantalla donde aparecen opciones, seleccionar ejecución de ensayo (Enter).  Aparecen ensayes que se pueden ejecutar escoger C.B.R. (Enter).  En la siguiente opción aparece, descripción de ensaye e inicio, si el equipo se encuentra con los parámetros adecuados seleccionar inicio.  En el multispeed (Marco de carga), ubicar el speed control para que la velocidad de aplicación de la carga sea de 2.54 mm/min (48 parámetro del digimax).  Mover el swicht test (arrancador de datos) hacia arriba con esto inicia el ensaye.  En el digimax se ira trazando la grafica y además nos indicara en su lado izq. La carga y la penetración cuando esta última llegue a 12.7mm., bajamos el swicht de test del multispeed (arrancador del Marco de carga) y se detiene la prueba.  Para salvar los datos y protegerlos en la computadora, se presiona F2 en el digimax antes de 10 segundos. Al límite de este tiempo se pierden los datos.  Salir del programa TABLA QUE MUESTRA LA VENTANA DEL SOFTWARE DE LA PRUEBA V.R.S.

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CUADRO PARA SELECCIONAR LA VELOCIDAD DE PRUEBA.

INSERT TEST DATA 2.54 60.0

Test velocity (mm/min) Applied surcharge (N) OK

CANCEL

Después de guardar los datos al programa Windows mostrara la leyenda Datamatic to star acquiring y se inicia el ensaye en el marco de carga. Abrir la ventana file y marcar print preview y después de analizarla imprimir para obtener la grafica y los resultados.

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TEST DATA CLIENTE FIELD PESOS

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Poli

VOLUMÈTRICOS Zacatenco

PESO VOLUMETRICO SECO Y SUELTO REFERENTE PACSA TEST N. OBJETIVO: (PRUEBA N.) LOCATION

DATE

LOCALIZACIÓN

DEPTH

FECHA 06/06/05 (PROFUNDIDAD)

Dicho ensaye nos ayuda para tener una idea aproximada de cómo se comportara un suelo al extraerlo de su estado natural, a un estado suelto. Sirve además para poder efectuar las BEFORE SATURATION AFTER A SATURATION transformaciones de pesos (que es la forma como se trabaja en el laboratorio) a volúmenes de SIMPLE HEIGHT2 material(mm.) (es laALTURA maneraESPÉCIMEN mas común de cuantificar los ------------------materiales en el campo y --------------------en la obra). DIAL GAUGE READING (mm) LECTURA MICROMETRO EQUIPO:

Molde metálico de aproximadamente 15 cm. de diámetro y 18 cm. de altura con base, balanza con capacidad de 20Kg. y aprox. de 1.0 gr., escantillón o regla de 30cm., cucharón, brocha, cordel, cápsula de aluminio, horno con Temp. Controlable entre 105º y 110º C.

TIME OF SWELLING (h) TIEMPO DE SATURACION MOULD TARE+COM.SAMPLE (g) PESO MOLDE Y MUESTRA COMPACTA MOULD TARE ( g) PESO DEL MOLDE COMPACTA SIMPLE VOL. (C.c). VOLUMEN COMPACTO DE TARE+DRY SAMPLE ( g) MUESTRA HUMEDAD + CÁPSULA TARE+DRY SAMPLE( g) MUESTRA HUMEDAD CAPSULA TARE ( g) PESO CAPSULA

SALIR OK

PROCEDIMIENTO: OK

CANCEL

Medir las dimensiones del molde, calcular su volumen y pesarlo con base y extensión Tener una cantidad representativa del suelo por analizar de entre 10 a 20Kg. el cual se cuartea y de el se toman los cuartos opuestos, los cuales se dejan caer dentro de el molde ayudados por el cucharón y desde una altura de caída constante (30cm.) de tal manera que el material se acomode en el cilindro de forma natural, sin ayuda de una fuerza externa (en este caso el material deberá estar seco) llenar el molde hasta que se derrame el material y aquel que sobresalga del molde retirarlo sin ejercer presión ayudados por el cordel, limpiar con la brocha el molde y su base , pesar el molde con el suelo y anotar peso del molde con suelo. Por diferencia calcular el peso del suelo dentro del cilindro el cual dividido entre su volumen nos proporcionara el peso volumétrico seco y suelto del material.

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Este proceso se repite de tres a cinco veces y se saca un promedio, para obtener el valor más cercano a la realidad.

P. V. S. S. =

PESO DEL SUELO EN EL MOLDE VOLUMEN DEL MOLDE

Kg. m3

Cuando el material contiene cierta humedad esta deberá tomarse en cuenta para los cálculos y entonces se tomara una muestra representativa de material para obtener su contenido de humedad (100 a 200 Gr.) y la formula seria la siguiente:

&d 

100Wrm  Wr  100Wm  V 100  W  V 100  W 

Wrm = peso del recipiente con muestra Wr = peso del recipiente Wm = peso de la muestra Los errores que más comúnmente llegan a cometerse son:     

Se anoten mal los pesos referidos. El vaciado del material varié en forma significativa. La muestra no sea representativa del material que se analiza. Que existan las vibraciones en el lugar y modifique el acomodo del suelo. Cuando se enrace se aplique una presión y cambie las condiciones de acomodo.

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COMPACTACION PROCTOR (AASHTO) OBJETIVO DE LA PRÁCTICA Obtener el peso volumétrico seco máximo de laboratorio y la humedad óptima de compactación de los suelos que pasan la malla No. 4 (4.75 mm) ó que como máximo se retiene el 10% en la criba ⅜”, esto por medio de una prueba de tipo dinámico apoyados por un pistón de cierto peso y altura de caída, de acuerdo con la variante que se realice, dicha prueba no debe efectuarse en materiales que carezcan de cementación, como las arenas y los tezontles. Las variantes cambiaran de acuerdo a la energía de compactación (Ee) usada y la granulometría del material.

Ee 

 n  N W  h   kg  cm Volumen

cm 3

Ô

kilojoules

Ee = Energía especifica de compactación Kg.-cm. / cm3. N = Numero de golpes por capa n = Numero de capas (de 3 a 5) W = Peso del martillo Kg. h = Altura de caída del martillo cm. Ee de prueba estándar 6.06 KJ. Ee de la prueba modificada 27.3 KJ. Ee de la prueba S.C.T. 7.2 KJ.

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EQUIPO DE LA PRÁCTICA Molde con base y extensión de 10 cm. de diámetro y 12 cm. de altura (15 cm. de diámetro y 12.5 cm. de altura) Pison con guía con un peso de 2.5Kg. y una altura de caída de 30.5cm. (4.56Kg. De peso y una altura de caída de 47cm. Cribas de l No. 4 y de ⅜” Cápsulas de aluminio Cucharón Desarmador Probeta de 100ml Enrasador Rociador Balanza con capacidad de 5 Kg. y aproximación de 0.1 de gramo Bases de concreto para compactar Horno con temperatura controlable de entre 105°-110° C Extractor de muestras Charola cuadrada PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA Tamizar por la malla No. 4 de 2700 a 3000 gr. de material seco (o de 5000 a 5500gr. Para el molde grande) y ponerlo en la charola, tarar y numerar las cápsulas; pesar el molde sin base y extensión, medir su diámetro y altura para calcular su volumen real. Calcular el volumen aparente aumentándole 1 cm. a la altura del molde; conocido este dato y la energía específica de compactación se calculara el número de golpes por capa que se le aplicaran a el material. Rociar agua en el material (la cual no se medirá) repartiéndola de la manera mas uniforme, procurando no quede material seco en las esquinas de la charola de tal manera que al tomar el suelo y apretarlo fuertemente con la mano se forme un grumo que no se desmorone fácilmente es indicio de que la humedad se encuentra de 4 a 6 % por debajo de la optima de compactación, la cual es la que requerimos conocer. En caso de que se hayan formado grumos durante la incorporación del agua, se revuelve el material hasta disgregarlo totalmente. Se mezcla cuidadosamente la porción para homogenizarla y se divide en 3 fracciones aproximadamente iguales, en el caso de la prueba estándar y en 5 porciones para la prueba modificada. Apoyar sobre el bloque de concreto el molde de prueba con su respectiva extensión y se coloca una de las fracciones del material húmedo hasta una altura de 7cm., con el pisón que corresponda se compactara el material aplicando el numero de golpes calculado; procurando que la punta de la guía siempre este apoyada sobre el suelo y que el perímetro exterior del tubo guía siempre este en contacto con el perímetro interior del cilindro de compactación, de esta forma se 24

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cubre toda el área del material contenido en el molde y al mover el martillo en todo el interior del molde se debe procurar que exista un traslape entre un golpe de martillo y el siguiente, el impacto será por caída libre y subiendo el pistón a su máxima altura. Después de lo anterior se escarifica la capa compactada con el desarmador, para que exista adherencia con la siguiente fracción de material que se colocara sobre ella. Agregar la siguiente capa de material en el molde hasta una altura de aproximadamente 11cm. del cilindro, (se repite el procedimiento de compactación y escarificación). Si el procesos solo será en 3 capas que es como se esta suponiendo, se recomienda que la ultima capa de material suelto llegue hasta al ras de la extensión para que después de apisonarla quede por encima del cilindro con una altura de 1 a 1.5cm. (Esta fue la causa de que se aumentara 1cm. a la altura real, para tomar en cuenta este espesor del material que también consume cierta energía de compactación y que es necesario considerar al calcular el numero de golpes por capa). Nota: El espécimen compacto nunca debe quedar por debajo de la altura del molde , ni se debe agregar material suelto para corregir esta anomalía, pues es un error que se presenta al momento de calcular el volumen del suelo compacto, cuando el material quede por debajo del molde se extrae y disgrega el material y la prueba se repite. Después de compactada la ultima capa se retira con mucho cuidado la extensión del molde para evitar que se rompa el espécimen una vez realizado este paso se procede a enrazar la muestra hasta la altura del molde, limpiar exteriormente el mismo y obtener el peso del molde con el suelo húmedo y por diferencia de pesos obtener el peso del suelo húmedo (Wm) y el cual dividido entre el volumen real del molde nos proporcionara el peso volumétrico húmedo (‫ﻻ‬m). Se saca el espécimen del cilindro, se corta longitudinalmente y de su parte central se obtiene una muestra representativa (de 100 a 120 g.) Del centro de la muestra, colocarlo en una cápsula pesarlo y anotar su peso con la muestra húmeda, se mete en el horno de 18 a 24 hrs. se saca del mismo y pesándolo obtenemos el peso de la cápsula con la muestra seca. Con estos datos se calcula el contenido de humedad del suelo (W %).

W% 

Pesoagua Peso Sòlido

 100

Se calcula el peso volumétrico seco (‫ﻻ‬d) con cualquiera de las siguientes formulas.

d 

m 1W DECIMAL

Ò

d 

m 100 100  W %

Kg m3

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Con esto se obtiene un punto en una grafica que tendrá como ordenadas peso volumétrico seco (‫ﻻ‬d) y como abscisas contenido de humedad (W%). Con la misma porción de material de la prueba anterior se disgregan los grumos y se le agrega del 2% al 3% del agua con respecto a la masa inicial de la muestra, se mezcla cuidadosamente la porción para homogenizarla y se divide en tres fracciones aproximadamente iguales, en el caso de la prueba estándar y en cinco para la prueba modificada. Se repite el proceso de compactación antes mencionado. El ensaye terminara cuando el peso del suelo húmedo en las pruebas compactas disminuya en dos ocasiones consecutivas, debiendo tener por lo menos cuatro ensayes y por consecuencia la misma cantidad de puntos en la grafica, 2 de subida y otros tantos de bajada, para que se defina y tenga suficientes puntos de apoyo la curva de compactación; pero también no deberán realizarse mas de 6 ensayes con el mismo suelo, pues este se fatiga y cambia sus características por la aplicación de humedad e impactos. Se ubican los puntos de la grafica y se unen, donde se cortan las 2 rectas un poco debajo de dicha unión se traza una curva, la parte superior de ella y hacia el eje de la ordenadas obtendremos el peso volumétrico seco máximo de laboratorio (‫ﻻ‬d Máx. de lab.) en el centro de la curva y hacia el eje de las abscisas encontraremos la humedad optima (W Opt.) con la que se recomienda compactar este suelo en el campo para que tenga su mejor acomodo.

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PESO VOLUMETRICO SECO MAXIMO DE CAMPO (Empleando Cono De Arena) OBJETIVO: Encontrar el acomodo en el campo de el material en forma natural ò artificialmente, efectuando un sondeo ò cala el cual llenaremos con otro elemento de un peso volumétrico conocido y constante que en este caso es la arena, aunque puede ser agua, aceite u otro producto. Este dato dividido entre el peso volumétrico encontrado en el laboratorio de este mismo suelo nos proporciona el grado de compactación (G.C) del material en la obra y con esto se verifica si es el que marca el proyecto ò bien se tenga que buscar la manera de lograrlo, ya sea aplicándole un mayor numero de pasadas con el equipo de compactación, adicionándole agua o algún producto que nos ayude a lograr el mejor acomodo del material y con esto evitar deformaciones en el caso de los pavimentos ò infiltración en el caso de las presas de la tierra. EQUIPO: Frasco y cono (al que le llamaremos equipo) con placa base, molde de dimensiones conocidas, arena silica ò de Ottawa o bien arena de mina o de río, que pase la malla Nº 20 y se retenga en la malla Nº 30, cápsula de aluminio, recipiente hermético (bolsas de hule), balanza con capacidad de 20Kg. y aproximación de 1g., charola cuadrada, cordel, brocha, horno con temperatura controlable (estufa portátil), cincel, barreta, maceta de 6lb. De peso.

PROCEDIMIENTO: a) Obtención del peso volumétrico de la arena (&s). Medir el diámetro y la altura del molde y calcular su volumen, llevarlo a la báscula y pesarlo anotar dichos valores, colocarlo dentro de la charola para evitar la perdida de material dejar caer la arena dentro del molde, procurando que su acomodo resulte lo mas natural posible, efectuar esto con el equipo que se empleara en el campo (cono de arena, probetas, trompa de arena) para tener condiciones semejantes a las que usaremos en el terreno. Llenar el molde hasta el derrame y si se queda algún excedente enrazarlo con el cordel procurando no ejercer presión ni otro tipo de esfuerzo que pudiera provocar un 27

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acomodo diferente al natural, limpiar el exterior del molde con la brocha y pesarlo con la arena contenida en el cilindro. Por diferencia de pesos (peso del molde con arena-peso del molde) calcular el peso de la arena contenida y este valor dividido entre el volumen del recipiente nos proporcionara el peso volumétrico de la arena (&s). Para tener mayor certeza en este dato el procedimiento se repite de 3 a 5 veces; cuando se efectúa en tres ocasiones es por que los resultados obtenidos resultan muy semejantes y el (&s) será el promedio; si se realiza en cinco ò mas ocasiones nos indica que tuvieron variaciones significativas en los resultados (mayores a el 5 %), en este caso se elimina el resultado mayor, el menor y se obtiene un promedio de los mas congruentes. b) Obtener el peso de la arena que llena el cono y la base. Esto se realiza cuando se emplea el equipo conocido como cono de arena, en otros casos no resulta necesario (no se necesita con trompa de arena o probetas). Se pesa el equipo con la arena y se cierra la válvula, colocar la placa base sobre una superficie plana y rígida para evitar variaciones de peso (para no perder arena lo colocamos dentro de la charola metálica o sobre de una lona) sobre la base se coloca el equipo y se abre la válvula para que la arena llene el cono y la base, como el equipo es opaco se conocerá que ambos están llenos por que la arena no se mueve dentro del recipiente se cierra la válvula y se pesa el equipo con la arena restante, se obtiene la diferencia, que será el peso de la arena que llena el cono y la base. Como en el inciso anterior se repite de 3-5 veces de acuerdo a los resultados obtenidos y se saca un promedio. c) Peso volumétrico seco máx. De campo (&d máx. De campo). Pesar el equipo con arena y anotarlo, numerar y tarar la cápsula En el sitio donde se efectuara el sondeo (cala) nivelarlo lo mejor posible, ayudándonos con el cincel, la barreta y la maceta (de acuerdo a la dureza del material compactado) realizar un agujero (cala) de acuerdo con las dimensiones que marque la secretaria en sus normas, las cuales comúnmente se basan en el diámetro de los materiales compactados. Todo el material que se extraiga se debe colocar en un recipiente hermético (bolsa de hule) y en la sombra para evitar la perdida de humedad se debe procurar llegar hasta la unión con la otra capa de material para verificar que el espesor compacto es el que marca el proyecto. Colocar la placa base sobre la cala y cerrar la válvula del equipo, apoyar el equipo sobre la placa y abrir la llave para permitir que la arena llene el sondeo, la placa y el cono esto se conocerá por que el movimiento de la arena cesa dentro del frasco,( en caso de usar otros equipos la cala se llena hasta al ras, procurando no cambiar frecuentemente la altura de caída de la arena ni que existan movimientos bruscos que nos provoque cambios sustantivos en el acomodo de la arena), se cierra la válvula y se pesa el equipo con la arena restante, conocido este dato y la cantidad de arena que llena el cono y la base se obtienen por diferencia el peso de la arena que llena la cala.

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Pesar el material extraído de la cala (peso del suelo húmedo) y después tomar una muestra representativa (100-500 Gr.) para obtener el contenido de humedad del material compactado (W%). Calcular el peso volumétrico húmedo (&m).

&m 

Peso suelohùmedo Kg.  3 Volumen cala m

Conocida la humedad de compactación se obtiene el peso volumétrico seco máx. De campo.

& d max .campo 

PesoVol .hùmedo Kg.  100 3 100  W m

Con ese dato y el laboratorio se obtiene el grado de compactación (G.C.)

PesoVol sec oMax.Campo G.C.   100 PesoVol .sec oMax.Lab

(1)

Que se determinara mediante el procedimiento de granulometría simplificada.

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VALOR CEMENTANTE OBJETIVO: Conocer las características de acuñamiento ó cementación, de las fracciones de suelo que pasan la malla No. 4 (4.75mm), que resultan necesarias en las bases sobre todo en aquellas donde se colocan carpetas muy delgadas con esta característica se evitan los corrimientos indeseables pero se debe tener cuidado que este valor no resulte muy alto, pues seria indicativo de una gran cantidad de suelos finos que pueden resultar plásticos que es una característica indeseable en los materiales de un pavimento. EQUIPO: Tres moldes de lamina cuadrada, con bisagra en una de sus aristas, placa de metal con vástago central con una sección ligeramente menor que la de el molde, Pison con guía el cual tiene un peso de 680 g. Y una altura de caída de 60cm, malla del No. 4, cucharón, grasa grafitada, desarmador plano, rociador. Maquina para aplicar carga en la cual se puedan tomar lecturas cuando menos a cada 10Kg. Charola de 60 x 40cm., horno con temperatura controlable, bases de concreto para compactar, vernier, balanza con capacidad de 20Kg. Y aproximación de 1.0 g., bases de madera ó cartón de un área menor que el molde.

PROCEDIMIENTO: Engrasar interiormente los moldes, para evitar que el suelo compacto se adhiera a ellos, primordialmente en las esquinas. Tamizar por la malla No. 4 una cantidad de 2400 g. De material que pasen por dicha malla, el cual deberá estar seco. Rociarle agua a toda la muestra hasta encontrar en forma aproximada la humedad óptima de compactación dicho suelo.

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Pesar el suelo húmedo y repartirlo en tres porciones de el mismo peso (como la prueba se efectúa en tres especimenes del mismo material, para obtener un promedio, se requiere que estos sean lo mas semejantes posibles, sobre todo en su altura para que la relación de esbeltez, no resulte muy significativa al momento de fallarlos por compresión simple). Colocar la chaveta en los moldes para armarlos, y se colocan en las bases para compactar (se recomienda instalar en la parte inferior de el molde la base madera, ya que este por su baja rigidez al momento de apisonar el suelo tienda a salir por dicha zona). Sujetarlo con los tornillos de la base, agregar una porción de suelo de una de las tres muestras que se pesaron anteriormente, esta se coloca aproximadamente a la mitad de el molde, ubicar encima la placa de metal y sobre de esta el pisón, lo llevamos a su máxima altura y se deja caer libremente en 15 ocasiones, retirar el pisón y escarificar el material compacto con el desarmador, para que haya adherencia entre capas de material. Se llenan hasta 3/4 partes del molde repitiendo lo anterior; se vacía la ultima porción de suelo y aquí debemos procurar que quede lo mas plana posible, se le dan los 15 golpes y se retira la placa. Este proceso se repite con los otros dos moldes y con las 2/3 partes de material restante.

Anotar el número de molde y meterlos al horno a una temperatura de 40 ° C. Para que pierdan la humedad lentamente pues en caso contrario si la disipan rápidamente se fracturan y se rompen. (Se recomienda colocar las muestra sobre el horno para este proceso, ya que muchas veces dentro de el se tienen otros ensayes que requieren mayor temperatura y nos pueden provocar fallas en el espécimen.) Esto se hace en un periodo de 24 horas. Después de este tiempo se saca el espécimen de el molde con mucho cuidado para evitar romperlos, esto se hace quitando la chaveta de la bisagra de el molde, se anota en su cara superior el numero del molde que los confinaba y se meten en el horno las muestras de 18 a 24 horas a una temperatura de 105° - 110° C. Hasta la pérdida total de humedad.

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Se sacan del horno y se miden los lados de su cara superior, para obtener el área, se colocan en la maquina para aplicarles carga y si no están totalmente planos se cabecean con azufre ó con yeso, para que la carga se repartan correctamente en toda el área de la cara superior de la muestra. (Si la sección de la maquina y de la cara superior no son semejantes, para que haya una repartición adecuada de la presión se puede colocar entre el espécimen y el vástago de carga la placa de metal que sirvió para compactarlos).

Se lee en la maquina la carga máxima que soporto el espécimen la cual dividida entre el área nos proporcionara el valor cementante del espécimen.

Vc 

C arg aMax soportada Kg.  Àreamuestra cm 2 .

Se realiza lo mismo con las otras dos muestras y si los resultados son muy semejantes el valor cementante de el material será el promedio; pero si alguno de ellos discrepa notablemente de los otros dos este se elimina y solo se obtiene promedio de los restantes.

Nota: Este ensaye ya no lo consideran la normatividad actual de la S.C.T pero si el programa vigente y por esta razón se hace mención.

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EQUIVALENTE DE ARENA OBJETIVO: Obtener el porcentaje de finos indeseables, principalmente arcillas que se presentan en suelos que pasan la criba Nº 4 (4.75mm.), con la finalidad de conocer ciertas características que pueden afectar a las capas que forman la pavimento (sub. bases, bases, carpetas asfálticas, losas de concreto hidráulico), esto se logra por sedimentación de las arenas y floculación de los materiales finos. EQUIPO: Tres probetas graduadas de 0-38cm. (0-15.3”) con tapón de corcho, embudo, tres cápsulas de aluminio., malla del Nº 4 (4.75mm), agitador de probetas, recipiente para solución de trabajo, sifón, tubo irrigador hueco con dos orificios laterales, gabinete, cronometró, pisón con un peso aproximado 960gr.

PROCEDIMIENTO: Tamizar de 500-1000g. Por la malla Nº 4 de material seco, se cuartea y se toma una muestra representativa, la cual colocaremos por pesos iguales en tres cápsulas (la finalidad es que las tres probetas tengan materiales semejantes en proporción y en representatividad para que los resultados finales no difieran mucho uno del otro se recomiendan 100 gr. Por cápsula). Agregar en la probeta solución de trabajo hasta la marca de 10cm. (4”). La solución de trabajo es una mezcla de 90ml. De solución de reserva y el resto de agua destilada hasta completar un galón, el cual se pone dentro del recipiente de 4l. Dicha solución ayudara a flocular a los finos; se agrega dentro de la probeta el material de una de las cápsulas ayudados por el embudo para evitar la pérdida de finos toda la muestra deberá quedar en contacto con la solución, de ser necesario se le darán unos ligeros golpes en la parte inferior de la probeta para lograr esto. Se deja en reposo durante 10 minutos. Se coloca el tapón de corcho y se lleva para el agitador, se acomoda la probeta en él y se le aplica este proceso durante 90 ciclos o 45 segundos (Esto se puede hacer manualmente en forma horizontal durante el mismo tiempo y la misma frecuencia). Se saca del agitador y se le 33

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quita el tapón de corcho limpiando en la boca de la probeta lo que tenga adherido, se lleva a la solución de trabajo, dejamos que este fluya y con el tubo se le da un ligero picado a el material asentando en la probeta para que los finos no queden atrapados bajo las arenas, se van limpiando las paredes de la probeta con la solución y se recomienda mover el tubo de aluminio en forma helicoidal para formar turbulencias y con esto los finos queden arriba y las arenas se asienten…

Cuando se llegue con el liquido hasta la marca de 38Cm. (15.3”) cortar el fluido a la probeta y la solución y la muestra se dejan reposar durante 20min.procurando colocar las marcas de la probeta hacia un lugar desde donde se pueden leer fácilmente, se deben evitar lugares con vibraciones pues esto traería alteración de las lecturas. Pasado este tiempo se lee directamente en las graduaciones de la probeta en que altura se encuentran los materiales finos y esto se anota como lectura de arcilla. Para tomar la lectura de arena nos ayudaremos de el pisòn, el cual se introducirá lentamente dentro de la probeta para evitar turbulencias, llegara un momento en que no penetre más pues la arena no lo dejara, se aplica un pequeño giro al pisòn para provocar que la marca del mismo se pegue lo más posible a las marcas de la probeta, siempre se debe procurar no ejercer presión en el pisòn. En el sitio de la marca se tomara la lectura aparente de la arena a la cual le restaremos la distancia que se tiene entre la marca y la punta del pisòn (24.4cm. O 10”) y así se obtiene la lectura de arena. El equivalente de arena del material se obtiene con la siguiente expresión: Lectura arena  100 Lectura arcilla Se repite el proceso con las dos probetas restantes, si los resultados son semejantes el equivalente de arena del material será el promedio de las tres. Pero si alguna de ellas discrepa significativamente (3-5%) este valor se elimina y se toma promedio de las restantes. EA 

Solución de reserva: Esta compuesta de 454gr de cloruro de calcio disueltos en 1.9lt. De agua destilada, se enfría la solución y se pasa por papel filtro para después agregarle 47gr. De formaldehído y 2047gr. De glicerina bien mezclados todo se diluye en agua destilada hasta completar 3.2lt. De líquido.

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U N I D A D 2 ESTABILIZACIONES.

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ESTABILIZACIONES. Pruebas estabilizadas con cemento Pórtland, cal hidratada o puzolanas, estabilización de tipo flexible (suelo modificado.) OBJETIVO: Se realizan ensayos para diseño y verificación de materiales para revestimientos, sub bases y bases de pavimentos que representen bajo valor soporte o plasticidad excesiva, (el peso de la muestra no deberá ser menor a 100Kg). EQUIPO: (De acuerdo a la prueba por realizar). Para el diseño de mejoramientos se procede a lo sig. Se criba el material seco por la malla nº 4 y 40 para separarlo en 3 fracciones determinándose el % en peso de dichas fracciones con relación al de la muestra original, se forma el numero de muestras necesarias con un peso de 12 a 15Kg. cada una, integrándolas con el peso correspondientes de las respectivas fracciones del material para reproducir la granulometría de la muestra original. Se mezcla cada espécimen con el material estabilizante en un porcentaje del 1 al 4% con respecto del peso del suelo seco, incrementándolo de 0.5 a 1% según se estime necesario y se deja una muestra testigo sin material estabilizante. Agregar agua a cada una de las muestras, hasta tener una humedad aproximada a la óptima de compactación del suelo y se mezcla para homogenizar, revolviéndola una vez al día durante el curado para evitar grumos, procurando en este periodo humedad constante. El tiempo de curado Será de 3 a 7 días con cemento, para cemento puzolanico y puzolanas con cal hidratada es de 7 y 28 dais y con la cal los tiempos podrán ser de 3 horas, 24 horas, 15 días , 1 mes , 3 meses, 6 meses 9 y 12 meses, según se requiera. Tanto a la muestra testigo como a las mejoradas, después de curarlas se les efectuara las siguientes pruebas:

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A. Granulometría

B. Limites de plasticidad y contracción lineal.

C. Equivalente de arena

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D. Valor cementante

E. Índice de resistencia (V.R.S)

Para el diseño con cemento Pórtland o puzolanas se grafica por separado cada uno de los resultados obtenidos en las pruebas colocando en las abscisas % en peso del estabilizante y en las ordenadas los restantes valores. Cuando se trate de diseño con cal para cada % se dibujan las graficas, contracción lineal, índice de resistencia, tiempo, valor cementante-tiempo, equivalente de arena tiempo. Se reporta para diseño el % min. En peso de material estabilizante que se requiera para que el suelo reúna los requisitos de calidad establecidos en el proyecto.

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Es una prueba comparativa para conocer con que cantidad de estabilizante podemos cumplir con la normatividad de la SCT.

U N I D A D 3 39

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PRODUCTOS ASFALTICOS. VISCOSIDAD CINEMATICA: DE CEMENTOS ASFALTICOS OBJETIVOS: Determinar la consistencia de los cementos asfálticos mediante sus características de flujo a una temperatura de 135º C y es aplicable a cementos asfálticos que tengan una viscosidad de 30 a 100 000 mm2/ seg. (30 a 100 000 centiosiotokes) Se puede realizar a otras a otras temperaturas con objeto de conocer la susceptibilidad de los asfaltos y determinar su viscosidad apropiada para utilizarlos. La prueba consiste en conocer el tiempo que tardan en pasar 20 ml. De asfalto a través de un tubo capilar, con la temperatura establecidas y multiplicar este tiempo por el factor de calibración del viscosímetro. EQUIPO: Viscosímetro de flujo inverso, tipo Zeittfuchs Cross-Arm capilar, cilíndrico, de borosilicato templado. (fig. 1), termómetro de inmersión total con escala de 0º-150º y aproximación 0.2ºC. Baño de aceite con las dimensiones adecuadas para la marca por medir, quede por lo menos 2.0cm. Por debajo de la superficie del liquido del baño y que además nos permita observar en todo momento el viscosímetro, barómetro.

MUESTRA:

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Viscosidad estándar

Viscosidad cinematica aproximada a 38.7º C. (100º F)mm2/s.

*S60

60

S200

200

S600

600

S2000

2000

S8000

8000

S30 000

27000

La preparación del asfalto consiste en colocarlo en un recipiente contenedor en una cantidad de 30ml. y calentarlo a 135º C. ± 5.5º C. para fluidificarlo agitándolo para evitar aire atrapado y esto no será en un tiempo mayor de 2 horas ni se recalentara. Para calcular el factor de calibración del viscosímetro se selecciona de la tabla un aceite que tenga un tiempo mínimo de flujo de 20 seg. A 37.8º C. midiéndose el tiempo de flujo de acuerdo a lo descrito en la siguiente tabla:

Tabla *S

estándar

Se calcula el factor de calibración con la sig. Expresión:

C 

v t

Donde:

C= FACTOR DE CALIBRACIÓN (mm2 /s.2) v= VISCOSIDAD CINEMÁTICA DEL ACEITE DE VISCOSIDAD ESTÁNDAR A 38.7º t= TIEMPO DE FLUJO (segundos).

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PROCEDIMIENTO Calentar el baño a 135º C (ó a la deseada) y seleccionamos un viscosímetro limpio y seco, que de un tiempo de flujo mayor de 60 segundos. Y se precalienta a 135º C. Se monta el viscosímetro en el baño manteniendo vertical el tubo y se carga vertiendo la muestra este a una distancia no mayor de 0.5mm de la línea de llenado en el tubo de sifón, cuidando de no humedecer las paredes del tubo durante su llenado. Se deja el viscosímetro en el baño hasta que la muestra alcance la temperatura de prueba, pero no más de 30 min. Se aplica una ligera succión al tubo, para hacer que el menisco de la muestra de prueba se mueva hacia el sifón, aprox. 30mm. Abajo del nivel, con lo que se provoca el flujo de la muestra por gravedad. Se toma el tiempo requerido para que la orilla principal del menisco pase de una marca a otra determinadas con anterioridad, con aproximación de 0.1seg. Si dicho tiempo de flujo es menor a 60seg. Se selecciona un viscosímetro con diámetro capilar menor se repite el ensaye. Se calcula la viscosidad cinemática con la siguiente. Ecuación.

V   C  T  Donde:

V= VISCOSIDAD CINEMÁTICA (mm2/s. CENTISTOKE) C= FACTOR DE CALIBRACIÓN

DEL VISCOSIMETRO (mm2 /s2)

T= TIEMPO DE FLUJO (s). El resultado se reporta con aproximación al milésimo, anotando además la temperatura de prueba.

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Para evitar errores se toman la sig. Precauciones.  Efectuar la prueba en lugares que no tengan corrientes de aire ni cambios bruscos de temperatura.  Evitar la formación de espuma o burbujas de aire.  Limpiar periódicamente el viscosímetro con una solución del ácido crómico.

VISCOSIDAD DINÁMICA (Viscosidad absoluta) OBJETIVO: Determinar la consistencia de los materiales asfálticos mediante sus características de flujo a una temperatura de 60º C. y que es aplicable a materiales asfálticos que tengan una viscosidad de 4.2 a 20 000 Pas. (42 a 200 000 poisses) La prueba consiste en obtener el tiempo que tardan en pasar 20 ml. Del material a través de un tubo capilar al vacío, bajo condiciones de presión y temperatura indicados de antemano. EQUIPO: Viscosímetro tipo capilar de vidrio de borosilicato templado, el cual dependiendo del material por ensayar sobra elegido de los siguientes:  Viscosímetro capilar de vacío del instituto del asfalto (AIVV)  Viscosímetro de vació koppers modificado (MKVV)

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TABLA 1.Tamaños de viscosímetros estándar, radio capilar, factores de calibración aproximados (K) y rangos de viscosímetros capilares de vacío del instituto del asfalto (AIVV).

Tamaño nominal Radio capilar mm

Factor de calibración aproximado (k) (1) Vacío de Hg. Pa (P/s)

Bulbo B

Bulbo C

Rango de viscosidad dinámica, 1) (2)

Pa.s (P)

Bulbo D

25

0.125

0,2(2)

0.1 (1)

0. 07(0.7)

50

0.25

0,8(8)

0.4 (4)

0,3 (3)

320 ( 3200)

100

0.50

3.2 (32)

1,6 (16)

1 (10)

1280 ( 12800)

12,8(128)

6,4(64)

4(40)

2.0

50(500)

25 (250)

2.0

50(500)

200

400

400R (3)

800 ((3)

1,0

4.0

200(2 000)

25 (250)

25 (250)

16(160)

16(160)

64 (640)

80 ( 800)

5200 ( 52 000)

20 000 ( 200 000)

14000 ( 140 000) 580 000 ( 580 000)

(1) Los factores de calibración exactos se obtendrán con viscosidad estándar. (2) Los rangos de viscosidad corresponden a tiempos de llenado de 60 y 400s. en ocasiones se pueden utilizar tiempos de flujo mayores, incluso superiores a 1000 s. (3) En estos casos se tienen marcas adicionales a 5 y 10mm arriba de la marca para cronometrar, para diseños especiales de asfaltos en cubiertas. Así el rango de viscosidad máxima medible se incrementa respecto a aquel que utiliza al factor de calibración del bulbo B.

Baño de aceite: Con las dimensiones adecuadas, para que la marca se pueda observar. Sistema de vació: Capaz de mantener un nivel de vació de hasta 300mm. De mercurio (Hg). Dos cronómetros con aproximación de 0.1s. Y tolerancia ± 0.05% Preparación de la muestra: El ensaye puede efectuarse con cemento asfáltico, residuo de la prueba de película delgada o residuo de la destilación.

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Cemento asfáltico: calentarlo y agitarlo para distribuir el calor uniformemente, hasta adquirir la fluidez para vaciarlo. Se vacían 20ml. En un contenedor adecuado y se calienta hasta 135º C. agitándola para evitar sobrecalentamiento y evitar aire. Residuo de película delgada: mismo proceso que el anterior. Residuo por destilación de emulsión ASF: después de la prueba de destilación se destapa el alambique y se homogeniza su contenido, se toma una muestra de prueba de aprox. 20ml. En un contenedor adecuado y vertiendo la muestra por la malla nº 50 y se procede como en los casos anteriores. Muestra del residuo por destilación de un asfalto rebajado mismo que en los casos anteriores. Calibración del equipo: se calibra el viscosímetro de vació por medio de viscosidad estándar y se obtiene un factor (K) por cada bulbo. Se calcula con la siguiente expresión:

K 

Ne t

K= Factor de calibración del bulbo (a 300mm Hg.) (Pa) Ne=Viscosidad dinámica del aceite de viscosidad estándar a la temperatura de calibración. (Pa.s) (Tabla 2) T= tiempo de flujo (s)

Tabla 2 Viscosidad estándar de aceites para la calibración de los viscosímetros Viscosidad estándar N30 000 N 190 000 S 30 000

VISCOCIDAD DINÀMICA APROXIMADA, N Pa.s (P) A 20˚C A 38˚C (68˚ F) (100˚ F) 150 (1500) 800 (8000) ---------

24(240) 160 (1600) 24 (240)

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA: Se mantiene el baño a 60º C, se selecciona el viscosímetro adecuado que de un flujo mayor de 60 segundos Y se calienta antes a 135º C. por un periodo de 10min. Para eliminar el aire Se saca del horno y se coloca verticalmente en el horno, en un tiempo menor a 5 min. Se hace el vació de 300mm. Hg. Y se conecta al viscosímetro con la llave de paso cerrada. 45

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Después de que el viscosímetro ha estado en el baño por 30 min. Se inicia el flujo del asfalto, abriendo la llave de paso en la llave de paso en la línea del sistema de vacío. Tomar el tiempo requerido para que la orilla principal del menisco pase entre dos marcas para cronómetros sucesivos, que es el tiempo de flujo, se reporta el primer tiempo que sea mayor a 60 segundos. Una vez terminado el ensaye, se deja drenar el viscosímetro y se limpia con un solvente, lo secamos con una corriente de aire hasta que desaparezca la última marca de solvente. CALCULOS Y RESULTADOS. Se selecciona el factor de calibración, se calcula la viscosidad mediante la sig. Expresión:

N= (K) (t) N= viscosidad dinâmica (pa-s) K= factor de calibración (Pa.s) T= tiempo de flujo (s)

TABLA 3 Tamaños de viscosímetros estándar, radio capilar, factores de calibración aproximados (K), y rangos de viscosidad para viscosímetros capilares de vacío koppers modificados (MKVV)

Tamaño nominal Radio

capilar mm

Factor de calibración aproximado (k) (1) Vacío de Hg. Pa (P/s)

Bulbo B

Bulbo C

Rango de viscosidad dinámica, 1) (2) Pa·s (P)

Bulbo D

25

0.125

0,2 (2)

0.1 (1)

0. 07 (0.7)

80 ( 800)

50

0.25

0,8 (8)

0.4 (4)

0,3 (3)

320 ( 3200)

100

0.50

3.2 (32)

1,6 (16)

1 (10)

1280 ( 12800)

12,8 (128)

6,4 (64)

50 (500)

25 (250)

200

400

1,0

2.0

4 (40)

16 (160)

5200 ( 52 000)

20 000 ( 200 000)

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Manual de Pavimentos (1) Los factores de calibración exactos se obtendrán con viscosidad estándar. (2) Los rangos de viscosidad corresponden a tiempos de llenado de 60 y 400s. en ocasiones especiales se pueden utilizar tiempos de flujo mayores, incluso superiores a 1000 s.

PRUEBAS DE DUCTILIDAD EN CEMENTOS ASFALTICO OBJETIVOS: Conocer la calidad y estimar el probable comportamiento de los cementos asfálticos, que se utilizan en la construcción de carpetas asfálticas y obras diversas. En el estudio de ductilidad se determina la deformación que sufren los cementos asfálticos. Esta prueba consiste en colocar una muestra de asfalto en una briqueta y conocer las características especificadas en las que puede ser estirado sin romperse, bajo condiciones de temperatura y velocidad de deformación establecidas. Es para prever su probable comportamiento en la obra y controlar sus propiedades durante la construcción, es indicio del tiempo que lleva almacenado dicho producto y en el residuo de la película delgada nos indica el cambio que sufre al someterlo a temperaturas elevadas (véase como degradación). EQUIPOS: a) Molde de latón para elaborar las briquetas. b) Placa de latón. c) Baño de agua a una temperatura 25° C con la forma y dimensiones adecuadas para que la muestra permanezca sumergida en agua con un tirante de 2.5cm. d) Ductilometro, se muestra en la foto. e) Termómetro f) Malla Nº 50. g) Cloruro de sodio comercial. h) Material para recubrir la placa de las briquetas y pueden ser talco o caolín. i)

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PROCEDIMIENTO: a) Se prepara la muestra en la briqueta con sus dos elementos laterales y se prepara también la placa de latón para apoyo, para evitar que se adhiera el asfalto a la placa se le aplicara talco o caolín; hecho lo anterior se coloca el molde sobre su placa de apoyo y se ajusta dejándolo en posición horizontal. b) La preparación de la muestra consiste en colocar en un recipiente 450Gr de cemento asfáltico, calentarlo hasta que adquiera la fluidez suficiente para facilitar su vaciado; se pasa a través de la malla Nº 50, después de lo cual se agita perfectamente y sé vacía con cuidado en el molde preparado del inciso (a), formando un chorro delgado que se mueve de adelante hacia atrás y de un extremo a otro del molde, hasta rebasar ligeramente el nivel de enrase, evitando la formación de burbujas. c) A continuación, se deja enfriar el molde contenido cemento asfáltico y con su placa de apoyo enfriándolo a la temperatura ambiente durante 30 minutos, después se prepara el baño de agua a una temperatura de 25 °C, donde se va a colocar el molde que contiene el cemento asfáltico durante un tiempo de 30 minutos, ya transcurrido este período se saca del baño de agua el molde y coloca sobre placa de apoyo, y se enrasa cortando el exceso de este con un espátula caliente. d) El molde sobre su placa de latón se coloca en el ductilometro a una temperatura de 25° C durante 90 minutos, y transcurrido este tiempo se saca del baño el molde y su placa de latón y continuación se le retiran los elementos laterales del molde y de inmediato se instala la briqueta con sus mordazas en el ductilometro, sujetando los extremos de los ganchos del aparato, debiendo quedar al nivel de agua a no menos 2.5 cm. de la cara 48

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superior de la briqueta el agua que contiene el equipo que debe tener una temperatura de 25 °C. e) Se pone en marcha el mecanismo de prueba a la velocidad 5 cm. /min., hasta producir la ruptura de la briqueta; en este momento se lee el desplazamiento de la mordaza y se registra en (cm.). INTEPRETACION DATOS: Se reporta como ductilidad (alargamiento) del cemento asfáltico la longitud en centímetros que se desplazo la mordaza para lograr la ruptura de la muestra.

PRUEBA DE PENETRACION VERTICAL EN CEMENTO ASFALTICO. OBJETIVOS Determinar la consistencia y estimar el probable comportamiento de los cementos asfáltico, que se utilizan en la construcción de pavimentos, riegos asfálticos y obras diversas. Es un estudio de penetración vertical con aguja para determinar la consistencia de los cementos asfálticos, y el residuo con las condiciones establecidas de peso, tiempo y temperatura. La prueba se realiza penetrando con la aguja mencionada una muestra tomándose la lectura en decimos de mm. Sirve para prever su probable comportamiento en la obra y controlar sus propiedades durante la construcción. EQUIPOS Y MATERIAL a) Aparato de penetración o penetrómetro (con pesas o lastres de 50 o 100gr.) se muestra en la foto. b) Aguja de acero inoxidable (una longitud de 57ml y un diámetro de 1.0 a 1.02ml). c) Cápsula metálica dimensiones el diámetro interior 55mm. y la altura 43mm. d) Baño de agua a una temperatura (25° C) y que permite una capacidad 10 lt.

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e) Recipientes cilíndricos de metal con una capacidad de 350 cm3. f) Termómetro (con un rango de 0 a 50°). g) Cronometro.

PROCEDIMIENTO a)

La preparación de la muestra consiste en colocar en un recipiente 450gr de cementos asfáltico, calentarlo hasta que adquiera la fluidez suficiente para facilitar su vaciado en el recipiente cilíndrico de metal, agitándolo en forma continua, cuidando que en esta operación no se forme burbujas de aire, que la temperatura alcanzada no exceda 130° C y el tiempo de calentamiento no sea mayor de 30 minutos. Inmediatamente se hace un vaciado a la cápsula y se cubre adecuadamente para protegerla del polvo, dejándola enfriar hasta temperatura ambiente.

b)

Se procede a colocar la cápsula en el baño de agua, que debe estar a una temperatura de 25° C sumergiéndolo completamente se mantendrán así por 2 horas, con objeto de que el producto asfáltico adquiera dicha temperatura.

c)

A continuación el penetrómetro se coloca en un lugar en una superficie plana, firme y sensiblemente horizontal, se le coloca la aguja, y se nivela perfectamente.

d)

Se saca del baño la cápsula cuidando que la muestra y el agua que contiene sea suficiente para cubrir completamente la cápsula. A continuación se coloca la cápsula sobre la base del penetrómetro de tal manera que la muestra quede debajo de la aguja y se ajusta la altura hasta que haga contacto con la superficie de la muestra.

e)

Se hace coincidir la manecilla del penetrómetro con el cero y en seguida se oprime el sujetador para liberar la aguja únicamente durante 5 seg. después de lo cual se toma la lectura y se registra en decimos de Mm. o grados de penetración. Se harán por lo menos 3 veces la penetraciones sobre puntos diferentes, separados entre si y de la pared de la capsula mas de 10 Mm. debiéndose limpiar la aguja, después de cada 50

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prueba sin desmontarla, si es necesario ajustar la temperatura de la muestra a 25° C, se regresara al baño de agua. f)

Para penetraciones mayores de 225 decimos de mm. se ocupara 3 agujas, las que se deben dejar introducidas en la muestra al hacer las penetraciones. Diferencias permisibles entre los valores de penetración consideradazos para el cálculo de resultados

Penetración decimos de mm.

Diferencia permisible entre los Valores de las penetraciones consideradas decimos de Mm.

0-----49 50 ----- 149 150 ----- 249 250 ----- mas

2 4 6 8

Nota: La prueba se repetirá si las condiciones del cuadro 1 no se cumplen. Posibles errores:    

Que no se tengan las condiciones de temperatura, masa y tiempo de penetración especificadas. Que se tenga aire atrapado en la muestra. Que la aguja este limpia al penetrar. Que la aguja no este en contacto con la superficie de la muestra al iniciar la penetración.

PRUEBA DE PUNTO DE INFLAMACION EN CEMENTOS ASFALTICO OBJETIVO: Conocer la calidad y estimar el probable comportamiento de los cementos asfáltico, que se utilizan en la construcción de pavimentos, riegos asfálticos y obras diversas. La prueba de punto de inflamación es para determinar a que temperatura mínima el asfalto produce flamas al estar en contacto con el fuego directo. Esta prueba consiste en colocar una muestra de asfalto en la copa abierta de Cleveland, en donde se incrementa su temperatura hasta lograr que al pasar el gas sobre la superficie de la muestra se produzcan flamas instantáneas, se continúa elevando la temperatura y se llega al punto en que inicia la combustión de la muestra. Es para prever su probable comportamiento en la obra y controlar sus propiedades durante la construcción. EQUIPOS Y MATERIAL a) Copa abierta de Cleveland.

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b) Soporte para la copa abierta de Cleveland. c) Quemador de gas adaptado para controlar la aplicación del calor y con 2 fuentes de calor. d) Termómetro de inmersión parcial.

Equipo de punto de inflamación

PROCEDIMIENTO a)

La preparación de la muestra consiste en colocar en un recipiente 450gr de cementos asfáltico, y calentarlo a una temperatura que no sea mayor de 150 ° C y agitándola en forma continúa para evitar sobrecalentamiento.

b)

Se prepara el montaje del equipo para la prueba de punto de inflamación.

c)

Se vacía lentamente la muestra ya preparada a la copa abierta de Cleveland hasta la marca de aforo de la copa, evitando cualquier burbuja que se forme en la superficie. En el caso de rebasar la marca de aforo se eliminara el exceso de asfalto.

d)

Se enciende el quemador de gas y se ajusta la flama para que tenga un diámetro de 3 a 5mm. aproximadamente, se puede verificar por comparación con la esfera de referencia, que es instalada en la placa de apoyo de la copa.

e)

De manera que la temperatura aplicada en la muestra aumente poco a poco de 14 a 17°C por minuto, hasta que el material asfáltico alcance una temperatura aproximado 60°C debajo del punto de inflamación probable, a continuación se reduce el calor a la

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copa abierta de manera que la muestra llegue a una temperatura de 30 °C debajo de la inflamación probable y el incremento de temperatura sea de 5 a 6°C por minuto. f)

g)

h)

Cuando la muestra tenga una temperatura 30°C abajo del punto de inflamación probable, se aplicara la flama en las paredes verticales de la copa, sobre el centro de la misma y con un movimiento circular uniforme y que el aplicador gire lo suficiente hasta formar ángulo recto con el diámetro de la copa que pasa por el eje del termómetro. La flama se aplicara cada vez que la temperatura de nuestra prueba se eleve 2 °C. A continuación se registra el dato como un punto de inflamación t1 en grados centígrados, la temperatura leída en el termómetro se interpreta cuando se produzca una pequeña flama instantánea en cualquier punto de la superficie de la muestra. Se va incrementando la temperatura de la muestra 5 a 6 ° por minutos, y se aplicara la flama para que se llegue hasta el punto de combustión en ese momento se registra t2 en grados centígrados. INTEPRETACION DATOS

Si la presión barométrica del lugar en que se efectúa la prueba es diferente de 760 Mm. de mercurio se corrigen las temperaturas t1 y t2 aplicando la siguiente formula.

T  t '0.03 760  P  En donde: T = Es la temperatura corregida por presión barométrica (°C). t’= Es la temperatura registrada durante la prueba y que fue designada como t1o t2 (°C). P= Es la presión barométrica del lugar en que se efectúa la prueba (mm. de mercurio)

Errores posibles:  Que se tengan corrientes de aire o demasiada luz que no permitan identificar la flama.  Que no se lave la copa con un solvente adecuado.  Que se agiten los vapores por movimientos bruscos.

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PRUEBAS DE VISCOCIDAD SAYBOLT-FUROL EN CEMENTO ASFALTICOY EMULSIONES OBJETIVOS: Conocer la calidad y estimar el probable comportamiento de los cementos asfáltico y emulsiones, que se utilizan en la construcción de pavimentos, riegos asfálticos y obras diversas. El estudio de la viscosidad es para determinar la efectividad y características en el grado de fluidez de un cemento asfáltico a determinada temperatura que es de 135°C en asfaltos y de 25°C y 50°C en emulsiones, pudiéndose realizar esta prueba a otras temperaturas comprendidas entre 120 y 235°C es para determinar las viscosidades apropiadas para su utilización de los asfaltos. La prueba fundamentalmente cosiste en determinar el tiempo que tardan en pasar 60 cm3 de producto asfáltico a través de un orificio furol bajo condiciones especificadas de tiempo y temperatura.

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Es para prever su probable comportamiento en la obra y controlar sus propiedades durante la construcción. EQUIPOS Y MATERIAL a) b)

c) d) e) f) g) h) i)

Viscosímetro Saybolt-furol y tubo. Recipiente de vidrio con marca de 60cm3. Anillo de desplazamiento. Embudo para filtrado. Termómetro Parrilla eléctrica Cronometro Aceite de grado 40 SAE. Baño de aceite de temperatura controlable.

PROCEDIMIENTO a) La preparación de la muestra consiste en colocar en un recipiente 450 gr. de cementos asfáltico, calentarlo a una temperatura superior a 15 ° C de la temperatura de prueba, para pasarlo al estado fluido y agitándola en forma continúa para evitar sobrecalentamiento, durante los últimos 30°C en que el agitado será continuo. El tiempo de calentamiento no será mayor de 2 horas y la muestra solamente se calentara una vez. b) Se limpia el tubo de viscosidad con petróleo diáfano y se seca perfectamente ante de utilización. c) Se llena el baño del viscosímetro con el aceite 40 (SAE) adecuado para la temperatura a la cual se efectuara la prueba. d) Se inserta el tapón de corcho en la parte inferior del tubo de viscosidad, que penetre de 6 a 9mm. de manera ajuste para evitar que escape el aire, se coloca el anillo de desplazamiento en el tubo de derrame.

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e) A continuación se calienta el baño del viscosímetro a una temperatura ligeramente inferior a la seleccionada para efectuar la prueba; a continuación se coloca el embudo al viscosímetro y se suministra la muestra del asfalto preparado inciso (a) para filtrarse, se coloca la tapa y se inserta el termómetro a través del orificio central del mismo. f) Se agita la muestra continuamente con el termómetro dando a este un movimiento circular evitando movimientos verticales que pudieran provocar la formación de burbujas, teniendo cuidado de no golpear el fondo del tubo de viscosidad para no presionar el asfalto a través del orificio de la boquilla; se ajusta la temperatura del baño hasta que la muestra alcance la temperatura de prueba y se establezca el equilibrio térmico. g) Cuando la temperatura de la muestra permanezca constante durante 1 minuto de agitado continúo, se retiran la tapa y el anillo de desplazamiento para verificar que la muestra dentro de la cazoleta no llegue al nivel de derrame y se vuelve a colocar la tapa. h) Se coloca el matraz aforado debajo del tubo de viscosidad saybolt, se retira el tapón de corcho y simultáneamente se pone en marcha el cronometro, el cual deberá detenerse en el momento en que la muestra alcance la marca de aforo de 60 cm3 del recipiente y se registra el tiempo medido con el cronometro. El tiempo del llenado de 60 cm3 no deberá ser mayor a 15 minutos se reporta como viscosidad saybolt el tiempo en segundos que tarda en llenarse 60 cm3 de material. Posibles errores:  Que se realice donde haya corrientes de aire o cambios bruscos de temperatura.  Durante el llenado el asfalto escurra por la pared, puede formar burbujas.  Que este sucio el tubo furol.

U N I 56

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D A D 4 NORMATIVIDAD EN PETREOS Y MEZCLAS.

FORMA DE LA PARTICULA (Forma de la laja) OBJETIVO: Es necesario para determinar la relación entre el ancho y su espesor de los pétreos, se hace con la fracción que se retiene en la malla ¼”, se dice que las partículas en forma de laja son las que tienen una relación entre su espesor y su ancho menor de 0.6. EQUIPO: Mallas de 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾, ½, 3/8”, ¼”. Balanza con capacidad de 20Kg. y aproximación de 1g.

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Calibrador de espesores mostrados en la foto.

PROCEDIMIENTO: Se criba la muestra por la malla ¼” eliminando lo que se , se pesa el retenido y se anota como Wi (deben quedar aproximadamente 200 partículas retenidas en un ¼ ) tamizar la muestra por el juego de, mallas, se toma cada una de las partículas retenidas en una determinada malla y se verifica si pasan por la ranura correspondiente del calibrador, buscando la posición de la partícula más adecuada para que pase por la ranura, se reúnen todas las partículas que hayan pasado, se pesan y se anotan como Wp ( peso que pasa la ranura del calibrador), se calcula con la siguiente formula el % en partículas de forma de laja.

C.P. 

Wp  100 Wi

FORMA DE AGUJA: Son aquellas que tienen una relación mayor de 1.8 entre su largo y ancho, se efectúa en la fracción retenida en la malla de un ¼”, se emplea el mismo equipo solo cambia el calibrador de longitudes. Se toma cada una de las porciones que se retienen en las mallas (se mencionan en la prueba anterior) y se verifica si pasan por el claro correspondiente del calibrador, se debe tomar en cuenta que la mayor dimensión de la partícula pasa paralela al eje longitudinal del calibrador; se reúnen todas las partículas que no pasaron por el claro del calibrador, se pesa y al peso se anota como Wa (peso de las partículas que no pasan y wi es el peso del material retenido del material de ¼” ) y se emplea la siguiente fórmula para el porcentaje de partículas alargadas.

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C. A. 

Wa  100 Wi

DESGASTE LOS ANGELES ANTECEDENTES: La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad que depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor cobra importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un roce continuo como es el caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben ser duros. Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento se encuentra descrito en las normas para los agregados gruesos. Dicho método es mas conocido como el de la maquina de los Ángeles, el cual consiste básicamente en colocar una cantidad especifica de agregado dentro de un tambor cilíndrico de acero que esta montado horizontalmente. Se añade una carga de esferas de acero y seca la masa del material que se va a desgastar expresándolo como peso inicial. 59

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En el ensayo de resistencia a la abrasión o al desgaste se utiliza la maquina de los Ángeles. Este es un aparato constituido por un tambor cilíndrico hueco de acero de 500mm de longitud y 700mm de diámetro aproximadamente, con su eje horizontal fijo a un dispositivo exterior que puede trasmitirle un movimiento de rotación alrededor del eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material de ensayo y de la carga abrasiva; dicho equipo esta provisto de una tapa que debe reunir las siguientes condiciones:  Asegurar un cierre hermético que impida la perdida del material y del polvo.  Tener la forma de la pared interna del tambor, excepto en el caso de que por la disposición de la pestaña que se menciona mas abajo, se tenga certeza de que el material no puede tener contacto con la tapa durante el ensayo.  Tener un dispositivo de sujeción que asegure al mismo tiempo la fijación rígida de la tapa al tambor y su remoción fácil. En los agregados gruesos una de las propiedades físicas que es de gran importancia y su conocimiento es indispensables en el diseño de mezclas: existe la RESISTENCIA A LA ABRASIÓN O DESGASTE de los agregados. Esta es importante porque con ella conoceremos la durabilidad y la resistencia que tendrá el concreto para la fabricación de losas, estructuras simples o estructuras que requieren que la resistencia del concreto sea la adecuada para ellas. Esta prueba tiene por objeto determinar el desgaste o degradación de los pétreos que se emplean en la construcción de mezclas asfálticas y estimar el efecto perjudicial que origina a los materiales su grado de alteración, su baja resistencia estructural, planos de debilitamiento, planos de cristalización y formas de partículas. OBJETIVO: Conocer la calidad del material pétreo y tener una medida de la alteración alcanzada por este. Así como planos de debilitamiento o cristalización que provocan una desintegración de la partícula, y de la capa donde se emplee: EQUIPO: Maquina de abrasión de los Ángeles que gire con una velocidad de 30=33 R.P.M. Esferas de hierro fundido de 47.6 milímetros de diámetros y peso de 390=445 gramos. Juegos de mallas conforme se indica en la tabla. Charolas de lámina, balanza con capacidad adecuada.

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Maquina agitadora (ro-tap), cucharón de lámina galvanizada

PROCEDIMIENTO: Se criba por las mallas anotadas para conocer su graduación y se forma una granulometría como lo indica en la tabla posterior, del tipo que mas se le asemeje a la propuesta para la carpeta asfáltica o para las bases. La muestra ya pesada (Pi) se coloca junto con las esferas (el peso de la muestra y el numero de esferas dependerá de la variante que se elija) en la máquina de desgaste, la cual se hace girar hasta complementar las 500 revoluciones especificadas. Se saca la muestra y se criba en la malla Nº 12. El retenido se seca al horno, se pesa y se anota como peso final (Pf). La pérdida por desgaste se calcula con la siguiente formula:

desgaste 

 Pi  Pf   100

Pi RANGO DE TAMAÑOS Tipo de composició n de la muestra de prueba A

Carga abrasiva mm

Designación

37,5-25 25-19 19-12.5 12,5-9,5

1/2” - 1” 1”- ¾ ¾ “- ½ ½”- 3/8

Masa total de la muestra de prueba

19-12.5 12.5 - 9.5

¾” - ½” ½” - 3/8”

Masa de la fracción Numero Masa Total g de g esferas 1250 ± 25 1250 ± 25 12 5000± 25 1250 ± 10 1250 ± 10 5000 ± 10 2500 ± 10 2500± 10

11

4584± 25

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Masa total de la Muestra de prueba.

B

9.5 – 6.3

6.3 – 4.75

C

3

/8” – 1/4·”

¼” - No. 4

Masa total de la muestra de prueba

4.75 - 2 D

No. 4 – No. 10

5000 ± 10 2500 ± 10

8

3330± 20

6

2500± 15

5000 ± 10 5000± 10 5000± 10

Composición de la muestra de prueba y carga abrasivas

PRUEBA DE ADHERENCIA ENTRE EL PETREO Y EL ASFALTO. (Desprendimiento por fricción) OBJETIVO:

Determinar la perdida de la película asfáltica en los materiales pétreos, sometiéndolos a la acción del agua en varios ciclos de agitado y evaluando visualmente su estado físico. EQUIPO:    

Frascos de vidrio de 500 cm3 de capacidad, de 6.5cm. De diámetro y 16cm. de altura. Balanza con aproximación de 0.1 de gr. Juego de mallas de las siguientes aberturas. ½, ¼, No. 10, No. 40. Agitador mecánico que gire de 45 a 50 r.p.m. con sujetador de frascos ver foto. 62

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

Horno, termómetro de 0 a 1500C. Vasos de aluminio de 2 lt, parrilla eléctrica ò estufa, cuchara de albañil, asfalto, agua, cucharón y charolas.

PROCEDIMIENTO: Considerando el arreglo de mallas, determinar la granulometría del material de la muestra en estudio tomar diferentes cantidades correspondientes a la proporción de la granulometría de proyecto que dependerá del tipo de carpeta asfáltica donde se usara el agregado. Estas fracciones de cada uno de los tamaños requeridos se revolverán hasta homogenizarlas y de ahí formar seis (6) porciones con un peso de 500 grs. Aproximadamente cada una. Calentarlas hasta una temperatura de 135 0C. Sí es para mezcla en planta (concreto asfáltico o mezcla en caliente). Si se trata de mezcla que se va a elaborar en el lugar (mezcla en frió o en el lugar) o bien tratamientos superficiales (carpetas de riegos) el pétreo se calentara a la temperatura que se tendrá en la obra (normalmente es la temperatura ambiente). El cemento asfáltico para mezclas en caliente se calentara a la temperatura que marque el proyecto (110 – 1300C.) en un vaso de aluminio. Para mezclas en frió y tratamientos calentar ligeramente el material para hacerlo manejable conforme a lo esperado en el campo (25 a 400C). Una vez calentado se vacía la parte del producto asfáltico en otro vaso de aluminio previamente tarado y pesar en el la cantidad necesaria de producto asfáltico conforme a la siguiente tabla. PORCION

CONTENIDO DE PRODUCTO ASFALTICO

**

1 y 2

Contenido óptimo más 0.5 % del peso del pétreo

3 y 4

Contenido òptimo *

5 y 6

El òptimo menos 0.5 % del peso del pétreo

* El óptimo se determina conforme al procedimiento establecido ** El propósito de generar diferentes porcentajes es comparar un rango. Este procedimiento requiere de verificación para lo cual se toma como testigo un material que haya probado su afinidad con el asfalto y de esta manera comparar los resultados entre el material testigo y el ensayado. Se calienta el asfalto y el pétreo haciendo las proporciones adecuadas marcadas anteriormente, se manipula la mezcla con la cuchara homogenizándola, para después de esto tomar dos fracciones para prueba de aproximadamente 50 grs. cada una dejándolas enfriar a la temperatura ambiente.

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Colocar las fracciones de prueba en frascos de vidrio y agregarles 200cm 3 de agua a 250C. Se tapan y se dejan reposar 24 horas. Si después de este tiempo no ocurre un desprendimiento apreciable de la película de asfalto, se colocaran en el agitador mecánico y se someten a 4 periodos consecutivos de agitación de 15 minutos cada uno. Para valuar la superficie que ha presentado desprendimiento de la película de asfalto, sostener el frasco en alto por arriba del nivel de la cabeza del observador y efectuar una inspección visual. Cálculos y resultados: se reporta el porcentaje de asfalto no adherido, para cada uno de los frascos estimado visualmente, con relación a la superficie del agregado comparándolo con el testigo. Se reporta el porcentaje promedio de la muestra, obteniéndolo con la siguiente expresión. PFR 

PFR = Perdida por fricción promedio (%) P fr. = Perdida por fricción de cada muestra N = Numero de muestras consideradas

P

fr

N

(%)

Además de lo anterior se reportara lo siguiente:  Si no existe desprendimiento ò bien no excede del 10 % el material se considera como adherencia normal.  Si el asfalto se desprende desde la etapa de reposo o bien con el agitado excede el desprendimiento en un 25 % se considera de baja adherencia.  Para una condición media de 10 a 25 % se considera regular adherencia y como en el caso anterior será necesario mejorarlo por medio de algún proceso, normalmente químico.  Las precauciones podrían ser: limpiar el equipo, realizar el ensaye en un lugar cerrado, bien ventilado limpio y libre de corrientes de aire, checar el tiempo de saturación.

PRUEBA MARSHALL OBJETIVO: Consiste en elaborar especimenes cilíndricos a los cuales se les determina su peso volumétrico, estabilidad, flujo, % de vacíos en la mezcla y % de vacíos en el agregado mineral, en especimenes cilíndricos, compactados y fallados axialmente a 60° C. La estabilidad nos expresa la resistencia estructural de la mezcla, que esta afectada principalmente por el contenido de asfalto que se agrego a la muestra, la composición granulométrica y el tipo de agregado en cuanto a calidad.

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El flujo nos representa la deformación obtenida en el sentido diametral del espécimen para provocar su fractura, es un valor indicativo de la tendencia para alcanzar la condición plástica y por consecuencia de la resistencia que ofrecerá la carpeta a deformarse bajo la acción de las cargas que por ella transiten. Con este método se puede conocer o controlar las condiciones más favorables de impermeabilidad y durabilidad de la mezcla, con lo cual se pueden fijar márgenes para evitar escasez o exceso de aglutinante.

Requisitos de calidad para mezclas de granulometría densa método Marshall.

Características.

Numero de ejes equivalentes de diseño ∑L(1) ∑L≤ 10

Compactación; número de golpes Por cada cara de la probeta. Estabilidad; Newton (LBf), minimo Flujo; Mm. (10-2 in.) Vacíos en mezcla asfáltica % (VMC);% Vacíos ocupados por el asfalto % (VFA);% (1) (2)

6

10 6 < ∑ L ≤ 107

50 5340 (1200) 2-4

(8 – 16) 3–5 65 – 78

(2)

75 8000 (1800) 2 – 3.5 (8-14) 3–5 65 – 75

∑L = numero de ejes equivalentes de 8.2 t. esperado en vida útil del pavimento =para tránsitos mayores de 107 ejes equivalentes de 8.2 t. se requiere diseño especial

EQUIPO: Moldes metálicos con un diámetro interior de 10cm. y una altura de 8.2cm. con base y extensión. Pedestal de compactación, con dispositivo de anclaje y sujetador metálico. Pison metálico de compactación con superficie circular, con una pesa deslizante de una masa de 4530 grs., con una altura de caída de 45.7cm. Maquina de prueba Marshall con capacidad de 3000Kg. con una velocidad constante de deformación de 50.8mm./min. Provista de anillo calibrado con sensibilidad de 10Kg. Extractor de muestras, mordazas semicirculares, baño de agua con control de termostato con temperatura de 20o a 120o C. parrilla eléctrica con temperatura hasta 150o C. Balanzas con capacidad de 20Kg. y aproximación de un gramo y otra con aproximación de 0.1 de g.

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Termómetro con cubierta de metal con rango de 10 o a 200o C. termómetro para baño de agua con rango de 20o a 100o C. equipo general como calibrador, charolas rectangulares y redondas, cucharas de albañil de 4”, espátula, pinzas para vasos de aluminio, guantes de hule y asbesto, estufa, estearato de zinc, parafina, marcadores, papel filtro, picnómetro , probeta. PROCEDIMIENTO: Se realiza la granulometría de acuerdo a lo que marca el proyecto (ver normatividad de la S.C.T.) cuando ya se tenga esto se calienta el asfalto hasta que tenga una viscosidad adecuada y el material pétreo también se pone a calentar a una temperatura de entre 100 a 140 oC. Hasta que pierda totalmente la humedad. Se agrega el porcentaje de asfalto adecuado al material pétreo, de acuerdo a la cantidad que se haya seleccionado, el porcentaje de asfalto se tomara con respecto del peso del agregado. (Ejemplo si el pétreo peso 1100 grs. y le pondremos el 5% de asfalto le agregaremos 55 grs. de asfalto) se mezclan los agregados y el asfalto hasta obtener una distribución uniforme de betún la temperatura de la mezcla no deberá ser menor a 100 oC. al momento de elaborar la probeta, no se debe en ningún caso recalentar la mezcla. Se elaboran como mínimo seis mezclas con diferentes contenidos de asfalto, variando en 0.5 %, partiendo de una cantidad de 0.5 % por debajo del contenido mínimo calculado y cuando menos hasta 2% por arriba de dicho mínimo. Por cada contenido de asfalto se elaboran 3 pastillas con la cantidad necesaria de pétreo (1100gr por espécimen) para que el espécimen tenga una altura aproximada de 63.5 Mm. el material pétreo se dosificara por tamaños para asegurar una granulometría uniforme. Se hacen tres pastillas con la finalidad de poder detectar errores (se recomienda empezar con un % de asfalto 4). Después de homogenizar se procede a compactar la mezcla de asfalto y pétreo, con el siguiente proceso: El Pison, el molde, la base y la extensión se calentara en baño de agua a 90 oC. antes de iniciar la compactación de la mezcla, se arma sobre el pedestal de compactación el molde con su base y extensión, colocándole en el fondo una hoja de papel filtro de un diámetro ligeramente menor que el molde, se coloca la mezcla dentro del molde y encima otra hoja de papel, se apoya el Pison sobre la mezcla y se le aplica el numero de golpes de acuerdo al proyecto que se tenga(50 a 75 golpes por cara) debiendo mantenerse la cara del Pison paralela a la base del molde durante la compactación, después de aplicarle los golpes que marca la normatividad en dicha cara se quita el collarín del molde y se voltea para darle una cantidad similar de golpes a la otra cara, esta operación deberá realizarse lo mas rápido posible para evitar que la mezcla se enfrié y con esto no se acomoden de manera adecuada los granos. Se mide la altura para proporcionarle este dato al equipo donde se fallara y el equipo aplicara la corrección necesaria o bien se corregirá con la siguiente expresión Pe* = 63 Pe / He

donde

Pe* = peso corregido de la mezcla para elaborar los nuevos especimenes en grs. Pe = peso del espécimen elaborado en grs. He = altura de la muestra en mm.

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Se deja enfriar a temperatura ambiente hasta que fragüé el asfalto, para que al ser extraído el espécimen del molde no presente deformaciones. Se pesa la probeta y se impermeabiliza con estearato de zinc; el picnómetro se llena de agua hasta el derrame se coloca una probeta graduada en la nariz para recibir el agua desalojada por la pastilla, se introduce en el picnómetro la muestra y se mide el volumen de agua desalojado y con estos datos se calcula el peso volumétrico del espécimen. Colocar el espécimen en un baño de agua a una temperatura de 60 0C. Durante un lapso de 30 minutos. Se colocan dentro del mismo baño las mordazas entre las que se colocara la muestra. Si el ensaye se realiza en un equipo mecánico se procede a lo siguiente: sacar la pastilla y colocarla entre las mordazas en sentido perpendicular a su eje, centrar el conjunto en la maquina de compresión, instalando el medidor de flujo en el poste guía ajustándolo. Se aplica presión hasta la falla del espécimen, lo cual sucede cuando la manecilla del micrómetro de carga se regresa, en este momento se tomara la carga que será la máxima soportada y en ese mismo instante se leerá el flujo ò deformación en el otro micrómetro que esta colocado en el poste de la mordaza. Si se emplea el equipo versatester se realizara de la siguiente manera: se prende la maquina y el digimax donde entraremos a la prueba Marshall. Se prende la computadora y se entra a la prueba requerida, donde aparecerán una serie de ventanas que nos pedirán los datos adecuados para obtener resultados y graficas. Abrir file y apretar new test (ensaye nuevo). Aparece un cuadro y ahí se abre la ventana cliente (en este pide datos de la persona o compañía a la que se le efectuara el estudio, para fines didácticos no son necesario ni indispensables para que el equipo realice el ensayo.) Se pasa a la ventana que dice general donde se solicitan datos del sitio donde se colocara la carpeta (no se requieren) Abrir la ventana sample (muestra) donde se requieren una serie de datos pero tres son los mas importantes y que son: SP-g-agrégate (peso volumétrico medio del pétreo) SP-g binder (peso especifico de la muestra compacta) binder on agrégate (% de asfalto que se esta empleando en la muestra). Abrir mix desing (la cual nos requiere la granulometría y el % de asfalto) Seguir con weighing y al final se abre failure ,el cual nos pide mark ( % de asfalto) el diámetro de la pastilla así como su altura para realizar la corrección correspondiente, se pasa a baud rate donde se anotara el numero 38400 ( este es un numero constante que requiere el software) y procedemos a lo siguiente. Se saca la pastilla del baño junto con las mordazas se seca superficialmente( en el speed control del multispeed se coloca el numero 983 el cual nos indica que se tiene una velocidad de prueba de 50.8mm./min.) y se lleva a fallar en la maquina, esto deberá realizarse rápidamente para evitar que la muestra y las mordazas pierdan temperatura y la prueba ya no sea representativa (entre 20 a 45seg.) se anotan los resultados que aparecen en el digimax que son la resistencia máxima que soporto (estabilidad) y la deformación máxima que sufrió con dicha carga (flujo) para hacer las graficas de toda la familia de pastillas. Selección del proyecto: Comúnmente son poco deseables las mezclas con valores de estabilidad demasiado altos y valores de flujo bajos, pues los pavimentos tienden a volverse rígidos o quebradizos y se agrietan bajo cargas pesadas. Se ha observado en la práctica que elaborando las mezclas con contenido de 67

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asfalto en una cantidad menor en 0.5 al 1.0 % con respecto del óptimo de la prueba Marshall se obtienen resultados que satisfacen las especificaciones, esto ya es cuestión de criterio del diseñador. Otros datos que se necesitan son los siguientes: El peso específico teórico máximo de la mezcla, es el que se considera si no existieran vacíos entre sus partículas y su valor depende solamente de los pesos específicos aparentes del asfalto y del material pétreo. Para obtener el peso específico teórico máximo en una mezcla se determina previamente en el laboratorio el peso específico aparente del pétreo sumergido en asfalto, la densidad del asfalto, empleando la siguiente formula.

λ tm 

100 A P  SCAλC SPλP

γ

t m = Peso especifico teorico maximo de la mezcla gr. / cm3 A = Proporción en peso de cem. Asf. Con relación a la mezcla % P= Proporción en peso del material Pétreo con relación A la mezcla SCA=Densidad del asfalto (abstracto)

SP = Densidad aparente del pétreo Por inmersión en asfalto. Es un número abstracto. λ o= Peso especifico del agua considerado en este caso de 1 gr. /cm3.

El porcentaje de vacíos de la mezcla compactada: corresponde al volumen de esta que en las condiciones de acomodo que tiene no alcanza a ser ocupado por las partículas de material pétreo ò por el asfalto que la integra; su valor debe garantizar ciertos limites para obtener una parte de la impermeabilidad y por otra su estabilidad; la determinación de esta característica se basa en la comparación del volumen real de la mezcla, con respecto al que teóricamente tendría si no quedaran huecos entre sus partículas y se obtiene con la siguiente expresión:

VMC= 100 (1-

γdc ) 1000γ tm

V.M.C.=

Es la proporción de vacíos en la mezcla asfáltica

compactada, en 5%

γ dc

= Es el peso volumétrico de la mezcla compactada, en

kilogramos por metro cúbico

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El porcentaje de vacíos del material pétreo en la mezcla compactada, es la proporción en volumen de dicha mezcla que no esta constituida por pétreo y su valor permite juzgar si existe espacio suficiente para alojar la cantidad de asfalto que se requiere, la determinación de esta característica se realiza mediante la comparación del volumen de la mezcla y el que en la misma tiene el pétreo. El porcentaje de vacíos del material pétreo en la mezcla compactada se obtiene con la siguiente formula. V.A.M. = Proporción de vacíos de Pétreo en mezcla % A =Peso del pétreo en mezcla En %

V . A.M  100

1  Adc 

1000S p 0

Λ dc =

Peso Vol. De la mezcla asf. Compactada Kg. / m3 Sp = Densidad aparente de pétreo Por inmersión en asfalto Λo = Peso especifico del agua gr. / cm3. 1000 = factor de conversión para 1001 hacer homogéneos λdc y λo.

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ANEXOS

PROBLEMARIO Granulometrìa EJERCICIO APLICADO

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MUESTRA TOTAL 14720 gr. MALLA

MATERIAL RETENIDO EN LA MALLA NUM. 4 PESO RETENIDO RETENIDO PARCIAL MATERIAL QUE PASA (gr.) (%) (%)

3" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Num. 4 Pasa No. 4 suma

MALLA NUM 10 20 40 60 100 200 pasa 200 suma

157 395 563 1179 646 2910 8864 14720

1.1 2.68 3.82 8.01 4.39 19.77 60.22

100 98.9 96.22 92.4 84.39 80 60.23 0.01

MATERIAL CRIBADO POR LA MALLA NUM. 4 RETENIDO PESO RETENIDO PARCIAL MATERIAL QUE PASA (gr.) (%) (%) 54 16.2594 43.9606 39 11.7429 32.2177 40.4 12.16444 20.05326 17.8 5.35958 14.69368 19.5 5.87145 8.82223 13.7 4.12507 4.69716 15.6 4.69716 0 200

200 gr. MUESTRA REPRESENTATIVA PARA LA 2da ETAPA %GRAVAS = 39.78 %ARENAS = 55.52 %FINOS = 4.70

D10 = 0.157 D30 = 0.75 D60 = 4.2

CU = D60 / D10 = 4.2 / 0.157 = 26.75 CC = (D30)2 / (D10 * D60) = (0.75)2 / (0.157 * 4.2 ) = 0.85 CLASIFICACION DEL SUELO = SP (ARENA MAL GRADUADA) MUESTRA TOTAL 470 gr.

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Manual de Pavimentos

MATERIAL RETENIDO EN LA MALLA NUM. 4 RETENIDO PESO RETENIDO PARCIAL MATERIAL QUE PASA

MALLA

(gr.)

(%)

(%)

3" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Num. 4 pasa Num. 4 suma

MATERIAL CRIBADO POR LA MALLA NUM. 4 RETENIDO PESO RETENIDO PARCIAL MATERIAL QUE PASA

MALLA NUM.

(gr.) 10 20 40 60 100 200 pasa 200 suma

Cc 

D60  D10

 D30  2

(%)

469.5

%GRAVAS = %ARENAS = %FINOS =

Cu 

(%)

D10 = D30 = D60 =



   D10  D60     

CLASIFICACION DEL SUELO =

PRUEBA DE LIMITE LIQUIDO CON LA CURVA DE FLUIDEZ. Columna 1

Columna 2

Columna 3

Columna 4

Columna 5

Columna 6

Columna 7

Columna 8

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Manual de Pavimentos

Nº de golpes

No. De capsula

Peso de capsula + s. húmedo gr.

Peso de capsula + s. seco gr.

Peso del agua gr.

Peso de capsula gr.

Peso de s. seco gr.

Contenido de humedad %

36

25

33.13

31.0

2.13

23.40

7.57

28

27

15

31.81

29.4

2.41

22.00

7.40

32

15

62

34.60

31.7

2.90

23.80

7.9

36.70

9

70

34.30

31.3

3.30

24.00

7.3

41

30.30 30.95

1.09 0.95

23.30 24.70

7.00 6.25

15.60 15.20

Columna 8

Peso del agua * 100 Peso de los solidos

LIMITE PLASTICO

30 20

31.39 31.9

LIMITE LÍQUIDO CON UN SOLO PUNTO:  N  0.12 L.L  Wn 25 73

Manual de Pavimentos

L.L.  0.32 27 

L.P. 

0.12

 32.3%

15.6  15.2  15.4% 2

L.P= 32.3-15.4= 16.9 % CONTRACCIÓN LINEAL Li= 10.0cm. Lf = 9.6cm. C .L. 

10  9.8  100 10

CLASIF. CL = ARCILLA DE BAJA PLASTICIDAD

PRUEBA DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADA

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GRAFICA DE RESULTADOS DE PRUEBA DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADA ENSAYE TIPO: PROCTOR MODIFICADA

VOLR (cm.)=937.4

TIPO DE MOLDE: PROCTOR

Ee=27.4kg-cm./cm3

DATOS

N

VOLAP (cm.)=1017.50 N (Numero de golpes)=44 golpes 1

3761.40

1 PESO DE MOLDE (grs.) 2 PESO DEL MOLDE PROCTOR

2320.30

3

PESO DE MUESTRA HUMEDA COMPACTA

1441.10

4

PESO VOLUMETRICO HUMEDO COMPACTADO yh (grs/cm 3)

1.54

5 CAPSULA N.

36

6

PESO DE (grs.)

16.10

7

PESO DE + SUELO HUMEDO (grs.)

96.10

8

PESO DE + MUESTRA SECA (grs.)

90.50 6.00

PESO DE SÓLIDOS Wω (grs.)

74.40

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

8.06

9 PESO DEL AGUA Wω (grs.) 10 11

12 PESO VOLUMETRICOSECO COMPACTADO yd (grs/cm3) rs./cm3)

FILA N. 4

h = Wmh Vol. Molde

1.42

FILA N. 11

h = Wmh

2

3

4

3931.80

3955.60

3921.00

2320.30

2320.30

2320.30

1611.50

1635.30

1600.70

1.72

1.74

1.71

19

65

17

25.10

16.50

113.20

112.10

111.50

102.70

100.00

96.20

10.50

12.10

15.30

86.20

74.90

79.70

12.18

16.15

19.20

1.53

1.50

1.43

16.50

FILA N. 12

(100)

WS

d = h 1+ω

PRUEBA DE EQUIVALENTE DE ARENA. Probeta # 1

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Manual de Pavimentos

Longitud de la punta a la marca del pisón = 10” (25.4cm) Lectura de arcilla-----------13” (33cm) Lectura Aparente arena------ 12” (30.5cm) Lectura real de arena--------2” (5.08cm) EA 

2" 100%   15.38% 13

Probeta # 2 Lectura de arcilla-----------12.8” (32.5 cm.) Lectura Aparente arena------ 11.9” (30.2 cm.) Lectura real de arena--------1.9” (4.83 cm.) EA 

1.9" 100%   14.84% 13

EA 

4.83 100%   14.84% 33

EA 

5.58 100%   14.84% 16.5

Probeta # 3 Lectura de arcilla-----------13.3” (33.8 cm.) Lectura Aparente arena------ 12.2” (30.98 cm.) Lectura real de arena--------2.2” (5.58 m.)

EA 

2.2" 100%   16.54% 13.3

EQUIVALENTE DE ARENA PROMEDIO EA=

15.4+14.84+16.54 =15.6% 3 EA= DEL MATERIAL= 15.6% De acuerdo al resultado obtenido, no se recomienda su empleo en ninguna capa del pavimento.

VALOR CEMENTANTE Área del molde 1 = 7.7m x 7.7 m = 59.29 cm2 76

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Resistencia a la falla= 158.3Kg. VCI= 158.3Kg.= 2.66Kg. /cm2 59.29 cm2 Molde 17 Área = 7.6m x 7.55M= 57.0cm2 Resistencia a la falla = 120Kg. VCII = 120Kg= 2.10Kg. /cm2 57cm2 Molde 30 Area= 7.55m x 7.6m = 57.38cm2 Resistencia a la falla= 190.2Kg VCII = 190.2Kg = 3.31Kg. /cm2 57.38m Eliminamos el último valor y solo sacamos promedio de los mas parecidos para encontrar el valor cementante del mat.

Vc Prom. 2.663+000 + 2.10= 2.38 Kg./ cm2 Muestra 1 Km. Este material puede emplearse en la sub-base Peso del molde= 7515 g. Diámetro= 15.7 g. Altura= 12.8 cm. Nº Capsula= 54. W. Capsula= 25.1 gr. W. Capsula+Suelo H.= 136.7 g. W. Capsula + Suelo S. Agua agregada =170 ml. Altura Faltante= 3.4 cm. Peso Molde + Suelo Húmedo.= 11570 g. Lectura inicial = 0.71mm Lectura Final = 4.93 mm. Área del molde=193.59 cm2 Área espécimen= 12.8-3.4= 9.4 cm.= 94 mm. Volumen muestra = (193.59m2 ) ( 9.4cm.) = 1819.77 cm3 PRUEBA PORTER, EXPANSIÒN V. R.S. Peso suelo Húmedo= 11570 g.- 7515gr=4055g. Peso vol. Húmedo= 4055g

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

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FORMATOS DE PRÁCTICAS

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Manual de Pavimentos PROCEDENCIA____________________ ESTUDIO A EFECTUAR______________ DESCRIPCIÒN DE LA MUESTRA____________ FECHA INIC_______ FECHA TERM__________ ENSAYE Nº___ LABORATORISTA_________

PRUEBA DE FORMA DE LA PARTICULA PESO EN GRAMOS ENSAYE NUM.

TOTAL

PARTICULAS PLANAS

ALARGADAS

PORCENTAJES PARTICULAS PLANAS

ALARGADAS

BIBLIOGRAFÍA 89

Manual de Pavimentos

 Normas de la secretaría de comunicaciones y transportes 2000.  Apuntes de clase del Ing. José Santos arriaga soto.

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