Laboratorio No. 29 Diseño DE Mezcla EN Caliente POR EL Método Marshall PDF

Preview

Summary

Download Laboratorio No. 29 Diseño DE Mezcla EN Caliente POR EL Método Marshall PDF

Description

INFORME No. 29 – DISEÑO DE MEZCLA EN CALIENTE POR EL MÉTODO MARSHALL (INV E – 733, 734, 735, 736, 744, 748, 781, 799 – 13)

GRUPO B2 CRISTIAN CAMILO GUTIERREZ VASQUEZ JULIAN DAVID HURTADO BONILLA JULIAN ANDRÉS MARTINEZ ROJAS JHONATAN BRAYAN MENESES SANCHEZ

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2014

INFORME No. 29 – DISEÑO DE MEZCLA EN CALIENTE POR EL MÉTODO MARSHALL (INV E – 733, 734, 735, 736, 744, 748, 781, 799 – 13)

GRUPO B2 CRISTIAN CAMILO GUTIÉRREZ VASQUEZ 201120242 JULIAN DAVID HURTADO BONILLA 201120202 JULIAN ANDRÉS MARTÍNEZ ROJAS 201120206 JHONATAN BRAYAN MENESES SANCHEZ 201120307 Presentado a: Ing. Msc. GONZALO PEREZ BUITRAGO Monitores: BEIMAR EMILIO CASTELBLANCO MORALES Materia: MATERIALES PARA INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2014

CONTENIDO Pág. 1. OBJETIVOS....................................................................................................... 13 1.1 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 13 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................ 13 2.

ESPECIFICACIONES

GENERALES

PARA

LA

CONSTRUCCIÓN

DE

CARRETERAS ...................................................................................................... 14 2.1 NORMA DE ENSAYO INV E – 734 – 13 .........................................................14 2.2 NORMA DE ENSAYO INV E – 735 – 13 .........................................................15 2.3 NORMA DE ENSAYO INV E – 736 – 13 .........................................................16 2.4 NORMA DE ENSAYO INV E – 744 – 13 .........................................................17 2.5 NORMA DE ENSAYO INV E – 748 – 13 .........................................................18 2.6 NORMA DE ENSAYO INV E – 781 – 13 .........................................................20 3. EQUIPOS...........................................................................................................25 3.1 ELABORACIÓN DE LAS PROBETAS ............................................................. 25 3.1.1 Estufa ............................................................................................................ 25 3.1.2 Guantes de Carnaza ..................................................................................... 25 3.1.3 Punzón .......................................................................................................... 25 3.1.4 Tamices ........................................................................................................ 26 3.1.5 Molde Compactador ...................................................................................... 26 3.1.6 Equipo compactador ..................................................................................... 27

3.2 EQUIPOS GRAVEDAD ESPECIFICA BULK Y DENSIDAD DE MEZCLAS ASFÁLTICAS COMPACTADAS ABSORBENTES EMPLEANDO ESPECÍMENES RECUBIERTOS CON PARAFINA ......................................................................... 27 3.2.1 Balanza ......................................................................................................... 27 3.2.2 Baño de agua ................................................................................................ 28 3.3 GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS PARA PAVIMENTOS ....................................................................................................... 29 3.3.1 Picnómetro de vacío ..................................................................................... 29 3.3.2 Matraz para vacío ......................................................................................... 29 3.3.3 Bomba de vacío ............................................................................................ 29 3.3.4 Balanza ......................................................................................................... 30 3.4 ESTABILIDAD Y FLUJO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE EMPLEANDO EL APARATO MARSHALL ............................................................. 30 3.4.1 Mordazas ...................................................................................................... 31 3.4.2 Maquina de compresión ................................................................................ 31 3.4.3 Medidor de estabilidad .................................................................................. 31 3.4.4 Medidor de deformación (flujo) ..................................................................... 31 3.4.5 Baño de agua ................................................................................................ 32 3.4.6 Balanza ......................................................................................................... 32 4. PROCEDIMIENTO............................................................................................. 33 4.1 ELABORACIÓN DE LAS PROBETAS ............................................................. 33 4.1.1 Preparación de los agregados ...................................................................... 33 4.1.2 Preparación de la mezcla.............................................................................. 34 4.1.3 Proceso de compactación .............................................................................36

4.1.4 Preparación de la mezcla Método RICE ....................................................... 37 4.2 DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK MÉTODO PARAFINA ............................................................................................................. 38 4.3 DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS PARA PAVIMENTOS ...................................................................... 39 4.4 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE VACÍOS CON AIRE EN MEZCLAS ASFÁLTICAS COMPACTADAS DENSAS Y ABIERTAS ....................................... 41 4.5 ESTABILIDAD Y FLUJO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE EMPLEANDO EL EQUIPO MARSHALL ................................................................ 41 5. DATOS OBTENIDOS ........................................................................................44 5.1 DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL DE AGREGADOS ....................................... 44 5.2 DATOS REGISTRADOS ENSAYOS DE AGREGADOS .................................44 6. CÁLCULOS........................................................................................................ 48 6.1 GRANULOMÉTRICA PARA CADA ESPÉCIMEN ........................................... 48 6.1.1 Distribución en peso del espécimen .............................................................48 6.1.2 Peso de los agregados ................................................................................. 49 6.1.3 Porcentaje retenido de agregado en cada tamiz........................................... 49 6.1.4 Peso retenido en cada tamiz......................................................................... 49 6.1.5 Contenido de asfalto del 5% ......................................................................... 50 6.1.6 Contenido de asfalto del 5,5% ...................................................................... 51 6.1.7 Contenido de asfalto del 6% ......................................................................... 52 6.1.8 Contenido de asfalto del 6,5% ...................................................................... 53 6.1.9 Contenido de asfalto del 7% ......................................................................... 54 6.1.10 Contenido de asfalto del 5% Método RICE .................................................55

6.1.11 Contenido de asfalto del 5,5% Método RICE .............................................. 56 6.1.12 Contenido de asfalto del 6% Método RICE .................................................57 6.1.13 Contenido de asfalto del 6,5% Método RICE .............................................. 58 6.1.14 Contenido de asfalto del 7% Método RICE .................................................59 6.2 GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK .................................................................... 60 6.3 GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS PARA ...... 62 PAVIMENTOS ....................................................................................................... 62 6.4 COMPOSICIÓN VOLUMÉTRICA DEL ESPÉCIMEN ...................................... 63 6.4.1 Nomenclatura................................................................................................ 63 6.4.2 Gravedad específica de los agregados ......................................................... 63 6.4.3 Gravedad específica máxima teórica ............................................................ 64 6.4.4 Porcentaje de volumen de los agregados ..................................................... 64 6.4.5 Porcentaje de volumen de asfalto efectivo ....................................................65 6.4.6 Porcentaje de volumen de vacíos minerales en la mezcla compacta ........... 66 6.5 ANÁLISIS DE DENSIDAD Y VACÍOS .............................................................66 6.5.1 Nomenclatura................................................................................................ 66 6.5.2 Porcentaje de volumen de vacíos llenos del asfalto .....................................66 6.5.3 Porcentaje en peso de asfalto absorbido respecto a los agregado ...............67 6.5.4 Porcentaje en peso de asfalto efectivo respecto al peso total de la mezcla .67 6.6 FACTOR DE CORRECCIÓN POR FORMA .................................................... 68 6.7 RELACIÓN LLENANTE LIGANTE ................................................................... 69 6.8 RESUMEN DE RESULTADOS ........................................................................ 71 7. ANÁLISIS DE RESULTADOS............................................................................76

7.1 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE ÓPTIMO DE ASFALTO....................76 7.2 ERRORES COMETIDOS.................................................................................77 7.3 COMPARACIÓN NORMAS (INV E – 748) 2007 Y 2013 .................................78 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................... 79 BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 80

LISTA DE TABLAS Pág.

Tabla 1. Densidad relativa del agua y factor de conversión K para diferentes temperaturas .......................................................................................................... 14 Tabla 2. Estimativos de precisión .......................................................................... 15 Tabla 3. Tamaño de la muestra .............................................................................16 Tabla 4. Estimativos de precisión ......................................................................... 17 Tabla 5. Variabilidad de los espesores de pavimentos asfálticos ..........................18 Tabla 6. Factor de corrección de la estabilidad medida ........................................ 19 Tabla 7. Datos obtenidos ensayos de agregados.................................................. 45 Tabla 8. Datos – Gravedad específica máxima ..................................................... 46 Tabla 9. Datos – Gravedad específica Bulk ..........................................................46 Tabla 10. Datos estabilidad y flujo ......................................................................... 47 Tabla 11. Dosificación granular contenido de asfalto 5% ...................................... 50 Tabla 12. Dosificación granular contenido de asfalto 5,5% ................................... 51 Tabla 13. Dosificación granular contenido de asfalto 6% ...................................... 52 Tabla 14. Dosificación granular contenido de asfalto 6,5% ................................... 53 Tabla 15. Dosificación granular contenido de asfalto 7% ...................................... 54 Tabla 16. Dosificación granular contenido de asfalto 5% Método Rice .................55 Tabla 17. Dosificación granular contenido de asfalto 5,5% Método RICE ............. 56 Tabla 18. Dosificación granular contenido de asfalto 6% Método RICE ................57 Tabla 19. Dosificación granular contenido de asfalto 6,5% Método RICE ............. 58 Tabla 20. Dosificación granular contenido de asfalto 7% Método Rice .................59

Tabla 21. Gravedad específica Bulk ...................................................................... 61 Tabla 22. Gravedad específica máxima ................................................................ 62 Tabla 23. Factor de corrección por espesor .......................................................... 68 Tabla 24. Relación Llenante – Ligante .................................................................. 69 Tabla 25. Cálculos para todos los porcentajes de asfalto .....................................70 Tabla 26. Tabla Resumen ensayo Marshall ......................................................... 71

LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Expresión para calcula el porcentaje de vacíos llenos de aire ............... 16 Figura 2. Expresión para calcula la cantidad de asfalto absorbido por los agregados .............................................................................................................. 21 Figura 3. Expresión para calcula el porcentaje de asfalto absorbido por el agregado con respecto a la totalidad d la muestra ................................................ 22 Figura 4. Diagrama para ilustrar los volúmenes considerados en la determinación de las gravedades especificas del agregado ......................................................... 23 Figura 5. Diagrama de componentes de una mezcla asfáltica compactada .........24 Figura 6. Estufa ..................................................................................................... 25 Figura 7. Punzón ................................................................................................... 25 Figura 8. Tamices .................................................................................................26 Figura 9. Molde Compactador ............................................................................... 26 Figura 10. Equipo Compactador ........................................................................... 27 Figura 11. Balanza ................................................................................................ 28 Figura 12. Baño de agua ....................................................................................... 28 Figura 13. Picnómetro de vacío ............................................................................ 29 Figura 14. Bomba de vacío ................................................................................... 30 Figura 15. Balanza ................................................................................................ 30 Figura 16. Mordazas ............................................................................................. 31 Figura 17. Baño de agua ....................................................................................... 32 Figura 18. Balanza ................................................................................................ 32 Figura 19. Tamizado del material .......................................................................... 33

Figura 20. Ejemplo de cantidad de agregados y asfalto (5% asfalto) ................... 34 Figura 21. Calentamiento de los agregados .........................................................35 Figura 22. Mezcla de los materiales...................................................................... 35 Figura 23. Precalentamiento del molde de compactación ..................................... 36 Figura 24. Acomodo del material a compactar ...................................................... 36 Figura 25. Compactación de la muestra ...............................................................37 Figura 26. Muestra ensayo RICE .......................................................................... 38 Figura 27. Platón ................................................................................................... 39 Figura 28. Muestra + Platón .................................................................................. 39 Figura 29. Picnómetro más agua más vidrio ......................................................... 40 Figura 30. Matraz más agua más muestra más vidrio .......................................... 41 Figura 31. Baño de agua previo al equipo Marshall .............................................. 42 Figura 32. Fallado de las probetas en el equipo Marshall ..................................... 42 Figura 33. Muestra ensayada................................................................................ 44

LISTA DE GRÁFICAS Pág. Grafica 1. Franja granulométrica 5% de asfalto .................................................... 51 Grafica 2. Franja granulométrica 5,5% de asfalto ................................................. 52 Grafica 3. Franja granulométrica 6% de asfalto .................................................... 53 Grafica 4. Franja granulométrica 6,5% de asfalto ................................................. 54 Grafica 5. Franja granulométrica 7% de asfalto .................................................... 55 Grafica 6. Franja granulométrica 5% de asfalto Método RICE .............................. 56 Grafica 7. Franja granulométrica 5,5% de asfalto Método RICE ........................... 57 Grafica 8. Franja granulométrica 6% de asfalto Método RICE .............................. 58 Grafica 9. Franja granulométrica 6,5% de asfalto Método RICE ........................... 59 Grafica 10. Franja granulométrica 7% de asfalto Método RICE ............................ 60 Gráfica 11. Peso específico Bulk Vs porcentaje de asfalto ................................... 71 Gráfica 12. Estabilidad corregida Vs Porcentaje de asfalto ..................................72 Gráfica 13. Flujo Vs Porcentaje de asfalto ............................................................ 72 Gráfica 14. Volumen de vacíos con aire Vs Porcentaje de asfalto ........................73 Gráfica 15. Porcentaje de vacíos minerales Vs Porcentaje de asfalto .................. 73 Gráfica 16. Porcentaje de vacíos llenos de asfalto Vs Porcentaje de asfalto ........ 74 Gráfica 17. Relación estabilidad Flujo Vs Porcentaje de asfalto ........................... 74 Gráfica 18. Relación llenante ligante Vs Porcentaje de asfalto ............................. 75

1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL Determinar cuál es el porcentaje óptimo del cemento asfáltico a utilizar en la mezcla hecha en el laboratorio. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS



Fabricar briquetas con diferentes porcentajes de asfalto.



Hallar la densidad Bulk de cada una de las briquetas.



Medir la estabilidad y flujo de las briquetas.



Realizar un análisis de densidad – vacíos de la mezcla.

13

2. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS 2.1 NORMA DE ENSAYO INV E – 734 – 13 Se determina la gravedad específica bulk y se conoce cuál es la densidad del material compactado, este procedimiento se realiza recubriendo las briquetas con una película de parafina con el fin de evitar que el agua afecte la mezcla. Se puede tomar un factor de corrección debido a la temperatura del agua y a su densidad a continuación se presenta la tabla de corrección. Tabla 1. Densidad relativa del agua y factor de conversión K para diferentes temperaturas

Fuente: INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Normas de ensayo de materiales: secciones 700 y 800materiales y mezclas asfálticas y prospección de pavimentos (primera parte) – I.N.V.E-734 gravedad especifica bulk y densidad de mezclas asfálticas compactadas absorbentes empleando esp...