Ensayo Ingenieria

ANTECEDENTES

Con el acontecimiento de la segunda guerra mundial, el Cuerpo de Ingenieros del ejército de los Estados Unidos de Norteamérica vio como un importante problema de proyecto y construcción de aeropuertos militares en todos los frentes de batalla.

En ese momento el Cuerpo de ingenieros tenía un tipo de ensayos simples, y esquemas de trabajo para los proyectos y el control de calidad de campo para pavimentos asfálticos.

Carecían también, de un criterio racional para la determinación del contenido optimo de asfalto en mezclas que serian sometidas a enormes cargas por los aviones y vehículos militares.

Teniendo en cuenta estos problemas, el Cuerpo de Ingenieros inicio un estudio para seleccionar aparatos de ensayo simples y de fácil transporte que podría ser usado en campo como control de calidad.

La segunda fase de este estudio era determinar un método de compactar cuerpos de prueba en laboratorio, cuyos valores de densidad fueran comparables y compatibles con aquellos obtenidos en campo.

La tercera fase de esa búsqueda era naturalmente el establecimiento de un criterio de proyecto racional de ensayos previos de control.

Así fue que el cuerpo de ingenieros adopto un aparato y método de proyecto de mezclas asfálticas, concebido por Bruce G. Marshall del Departamento de Caminos del estado de Mississipi.

A fin de determinar un método de laboratorio para la compactación de los cuerpos sometidos a prueba y para un criterio de seguridad de las propiedades de ciertas mezclas con el ensayo de Marshall, fue necesario construir un gran número de pistas experimentales, en las cuales se variaban el porcentaje de asfalto y la granulometría de los agregados. Trenes tipo fueron aplicados a estas pistas experimentales un gran numero de veces, para determinar el efecto de compactación por el propio trafico. De dicho estudio el Cuerpo de Ingenieros estableció el siguiente criterio, basado en los resultados obtenidos con el ensayo de Marshall:

La utilización de este criterio debe ser limitado a las mezclas asfálticas, utilizándose cementos asfálticos de penetración usual, y contenido de agregados con diámetro máximo de una pulgada (2,54 cm.) o menos.

El Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos establecio que para que haya equilibrio entre la estabilidad y la durabilidad los vacios ocupados por aire en la mezcla total serian limitados entre 3 y 5%.

EQUIPO EMPLEADO

_Una maquina para la aplicación de la carga vertical, especialmente diseñada para esta clase de prueba, cuya capacidad es de 2724 Kg. (6000 Lb.).

_Moldes para la preparación de muestras de 10 cm. ( 4”) de diámetro interior. Cada molde tiene una base metálica y se halla dividida en dos secciones; la sección inferior tiene 7,5 centímetros (3”) de altura, y la superior 6,35 cm. (2 ½”).

_Un sujetador de molde para facilitar la compactación de la mezcla.

_Un martillo o pison de base circular con 9,8 cm. (3 7/8”) de diámetro, 4,5 Kg. (10 Lb.) de peso y 46 cm. (18”) de caída libre.

_Un dispositivo para las pruebas de estabilidad, especialmente diseñado, y formado por dos segmentos semicirculares cuyo diámetro interior mide 5 cm. (2”).

_ Un medidor de escurrimiento acoplado al dispositivo anterior.

ENSAYOS PREVIOS

Agregados

Granulometría

Desgaste < 50 %

Solidez < 12 %

Adherencia > 95 %

Peso especifico

Limites de Atterberg

El material grueso debe tener como mínimo el 50 % de sus caras fracturadas o angulares.

Asfalto

Peso especifico.

Penetración.

Punto de llama.

Punto de

Temperatura de mezclado.

Temperatura de compactado.

BRIQUETAS

Las briquetas se preparan con diferentes contenidos de asfalto; estos contenidos tienen una variación de 0,5 %.

Se deben preparar al menos tres briquetas para cada combinación de agregados con cemento asfáltico.

Los agregados deben estar dentro de la banda granulométrica establecida elegida.

En la preparación de los cuerpos de prueba o briquetas el agregado y el asfalto son calentados separadamente a temperaturas especificadas, y entonces mezclados y compactados.

El ensayo es realizado con briquetas o cuerpos de prueba cilíndricos de 4” (10,16 cm.) de diámetro, aproximadamente 2 ½ ” (6,35 cm.) de altura.

En cada molde, se colocaran entre 1000 y 1500 gramos de mezcla. Por lo general el peso de material para elaborar una briqueta es de 1200 gramos

BRIQUETA DE TANTEO

Estando determinadas las cantidades en proporción de los agregados, se elabora una briqueta de tanteo. Pesando la cantidad de material con las proporciones predefinidas. Luego debe agregarse asfalto en un porcentaje determinado asumido, para así obtener una mezcla que será tomada como el 100 %; por ejemplo:

Si tenemos el peso del material = 1200 gr. Y encontramos porcentajes de:

_ Material triturado (35 %) = 420 gr.

_Arena (65 %) = 780 gr.

Y tenemos asumido el porcentaje de asfalto = 7,0 %, entonces:

Asfalto + agregado = 100 %

7,0 % + 93,0 % = 100 %

Para obtener estos porcentajes en peso:

Peso asfalto % de asfalto

Peso agregado % de agregado

Así obtenemos: Peso asfalto = 1200 * 7,0 / 93,0 = 90,3 gr.

Si la altura de la briqueta no es de 2,5”, entonces hacemos la corrección y obtenemos el peso ajustado del agregado:

Peso ajustado = 2,5” * peso del agregado usado

Altura que obtuvo la muestra

Así, entonces con estos pesos se preparan las briquetas.

DETERMINACION DE TEMPERATURAS DE MEZCLADO Y COMPACTACION

_La temperatura a la cual el cemento asfáltico debe ser calentado para producir una viscosidad de 170 ± 20 CST deberá ser la temperatura de mezcla.

_ La temperatura a la cual el cemento asfáltico debe ser calentado para producir una viscosidad de 280 ± 30 CST tendrá que ser la temperatura de compactado.

Recomendaciones:

_ No se debe exagerar en el tiempo del calentado

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