MTC E 418 Exudación y Deformación

MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES (EM 2000)

EXUDACIÓN Y DEFORMACION DE LECHADAS ASFALTICAS CON MAQUINA DE RUEDA CARGADA (LWT)

MTC E 418 - 2000

Este Modo Operativo está basado en la Norma ISSA TB 109, la misma que se ha adaptado al nivel de implementación y a las condiciones propias de nuestra realidad. Cabe indicar que este Modo Operativo está sujeto a revisión y actualización continua. Este Modo Operativo no propone los requisitos concernientes a seguridad. Es responsabilidad del Usuario establecer las cláusulas de seguridad y salubridad correspondientes, y determinar además las obligaciones de su uso e interpretación

1. OBJETIVO 1.1 Describe el procedimiento que debe seguirse en el laboratorio para determinar la resistencia a la exudación y deformación que sufre una muestra de lechada asfáltica, y someterla a compactación con una rueda cargada en las condiciones establecidas en el método. 1.2 Mediante este método es posible determinar el contenido máximo de emulsión en la lechada para evitar exudaciones, bajo cargas de tráfico pesado. 1.3 Durante este ensayo también se pueden efectuar medidas adicionales para estudiar ratas de compactación y deformación plástica de mezclas bituminosas de una o varias capas, empleando calibradores y perfilógrafos adecuados. 2. APARATOS Y MATERIALES NECESARIOS 2.1 Balanzas 2.1.1 Una balanza de 2.000 o más gramos de capacidad y una precisión de ± 1 gramo. 2.1.2 Una balanza de plataforma de 250 libras de capacidad, con sensibilidad de 1 libra. 2.2 Horno. Un horno capaz de mantener temperaturas constantes de 60 ºC y 82 ºC. 2.3 Recipiente para mezcla. Será de fondo grueso y adecuado para contener la muestra durante el mezclado, con capacidad mínima de 600 cm 3 . 2.4 Espátula o cuchara. Espátula o cuchara de mezclado de 25.4 mm, de mango largo, de suficiente longitud, para sobresalir como mínimo 101 mm del borde del recipiente de mezclado durante su agitación..

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2.5 Tamices. Un tamiz de abertura 0.59 mm (ASTM No. 30) y otro tamiz con abertura 0.149 mm, (ASTM No. 100) 2.6 Cazuela. Cazuela metálica con capacidad de 1.000 a 5.000 cm 3 . 2.7 Termómetro. Un termómetro de -10 ºC a 110 ºC. 2.8 Aspiradora. Una aspiradora de vacío casera. 2.9 Máquina de rueda cargada. Se empleará la máquina representada en las Figuras 1 y 2 desarrollada por el investigador norteamericano B. Benedict, el cual puso a punto la denominada "Maquina de ensayo de rueda cargada" o Loaded Wheel Tester (LWT), especie de máquina simuladora de tráfico que consta de las siguientes partes, incluyendo accesorios. 2.9.1 En la Figura1 a) Base canal ajustables de acero. b) Placa de montaje para muestras. c) Motor, con accesorios de acoplamiento, de 1/3 HP y 750 rpm. d) Engranaje reductor horizontal, de doble salida y de relación 40:1. e) Biela motriz de 15,216 cm de radio. f) Brazos conectores de conducción, de canal de acero, ajustables. g) Caja para pesas ajustable para centrarla sobre el eje de la rueda. h) Ensamblaje con rueda neumática de 7,608 cm de diámetro por 2,536 cm de ancho, de caucho

blando (dureza 60-70), montada a una distancia de 60,864 cm de los ejes motrices que la impulsen.

i) Contador de revoluciones, regraduable a ceros. j) Pesas de plomo que den un total de 125 libras. k) Placas de acero galvanizado calibre 20 para el montaje de las muestras, de dimensiones 7,608

cm de ancho por 40,576 cm de largo, sin rebabas. 2.9.2 En la Figura 2 a) Moldes para muestras de 3,170 mm, 4,768 mm, 6,340 mm, 7,938 mm, 9,510 mm y 12,700 mm,

de espesor, de 7,608 cm por 40,576 cm exteriormente y 5,072 cm por 38,040 cm interiormente. b) Enrasador de acero de las siguientes dimensiones: 0,634 cm x 1,268 cm x 38,04 cm de longitud. c) Marco de acero para arena de las siguientes dimensiones: 0.477 cm x 6,34 cm x 38,040 cm

exteriormente y 3,804 cm x 35,504 cm interiormente, revestido completamente en una cara con caucho espumoso.

2.10 Materiales. Arena fina de Ottawa o similar, para tamiz 0.59 mm (ASTM No. 30) y retiene 0.149 mm (ASTM No. 100).



2.11 Aparatos opcionales. Aparatos para las medidas adicionales de compactación y deformación, como perfilógrafo y calibradores adecuados, según las medidas que se desee tomar. 3. PREPARACION DE LAS PROBETAS 3.1 Las proporciones convenientes de filler mineral (Cemento, cal, etc.), agua, aditivos si se requieren y contenido teórico de emulsión asfáltica, respecto del agregado del proyecto, deberán predeterminarse en el laboratorio..

3.2 Se selecciona el espesor del molde para que produzca, de acuerdo con la granulometría, el espesor deseado para el ensayo, por ejemplo 25% más grueso que el tamaño de la mayor partícula.



3.3 Se pesa, en el recipiente de mezclado, el agregado requerido para llenar el molde. (Normalmente, 300 gramos de agregado son suficientes para llenar el molde de 6.340 mm). Usando la espátula o cuchara, se mezcla en seco el filler mineral con los agregados por 1 minuto o hasta que la distribución sea uniforme; se agrega la cantidad de agua y se mezcla otra vez por un minuto o hasta que todas las partículas de los agregados están uniformemente humedecidas. Finalmente, se agrega la cantidad predeterminada de emulsión y se mezcla por un período de 45 segundos. 3.4 Se coloca el molde que se haya seleccionado sobre una placa de montaje previamente pesada e inmediatamente se vierte la lechada sobre el molde. 3.5 Utilizando el enrasador y con un movimiento horizontal de zigzag se enrasa la lechada con la parte superior del molde, con un mínimo de manipulación (el enrasado excesivo contribuye a la segregación), se retira el exceso de material y se descarta.. 3.6 Cuando la briqueta se ha endurecido lo suficiente para prevenir desplazamientos, se retira el molde y se coloca la briqueta en horno a 60 ºC hasta peso constante (mínimo 12 horas de secado); luego, se saca del horno y se deja enfriar hasta temperatura ambiente.



4. AJUSTE Y PESO DE LA MAQUINA DE RUEDA CARGADA 4.1 Los cojinetes del brazo de conexión y del ensamblaje de carga se ajustan y aseguran para que la distancia horizontal proyectada entre los ejes motrices y la rueda sea de 60,864 cm. El ensamblaje de la rueda debe alinearse para que esta ruede paralelamente al marco. 4.2 La caja de pesas se centra y asegura directamente sobre el eje de la rueda. 4.3 La rueda se coloca sobre la balanza de plataforma cuidando que los brazos de conexión sean paralelos al marco y se colocan pesas en la caja hasta obtener el peso especificado. 5. MONTAJE DE LA BRIQUETA La briqueta se monta con la placa de montaje firmemente ajustada contra los pines de fijación y se fija en posición con las arandelas de agarre y las tuercas de mariposa. 6. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO 6.1 La temperatura ambiente debe estar entre 15 ºC y 35 ºC. 6.2 Se coloca la rueda sobre la briqueta, y se carga la caja de pesas hasta la carga de 125 libras, previa inspección y limpieza de la rueda con un solvente evaporable y agua. Nota 1. Con el tiempo, los solventes pueden saturar la rueda de caucho produciendo valores erróneos del punto de adhesividad y de la adhesión de arena. Se recomienda un disco de lija fino montado en un taladro de 1/4" o de 3/8" para limpiar la rueda de caucho. 6.3 Se Ileva a cero el contador de revoluciones y se inicia la compactación con el interruptor eléctrico, hasta completar 1.000 ciclos; se detiene la máquina, se retira la. carga, la briqueta se lava con agua potable o libre de sales solubles dañinos, para retirar todas las partículas sueltas y luego se procede a secar a 60 ºC hasta peso constante. Las relaciones motrices deben producir 44 ciclos por minuto. (Deben evitarse contactos personales con las partes móviles, para prevenir accidentes). Nota 2. Debe observarse con cuidado durante la compactación, pues con ciertos agregados se puede presentar una adhesividad audible y un brillo visible. Al Ilegar a este punto, debe agregarse agua hasta inundar completamente la huella de la rueda, para prevenir la adhesión de la briqueta a la rueda y el desprendimiento de partículas de aquella. Debe anotarse el número de revoluciones requerido para alcanzar este punto de adhesividad.



6.4 Se anota el peso seco de la briqueta y esta se monta nuevamente en el plato de montaje en su posición original. Se centra el marco para arena sobre la briqueta, con el caucho espumoso hacia ella para prevenir pérdidas de arena. Se esparcen uniformemente dentro del molde de arena 300 gramos de la arena fina de Ottawa o similar que pasa tamiz 0.59 mm (ASTM No. 30) y retiene 0.149 mm (ASTM No. 100), caliente (82 ºC), e inmediatamente se carga la rueda sobre la briqueta y se somete a 100 ciclos adicionales. 6.5 Se quita toda la arena suelta usando la aspiradora de vacío, se retira la, briqueta y se pesa. Se anota el aumento de peso debido a la adhesión de arena. 6.6 Optativamente puede utilizarse una lámina metálica de las mismas dimensiones interiores del molde de arena, que se coloca sobre ésta, rodando entonces la rueda cargada en los 100 ciclos finales sobre la lámina metálica. En este caso, sólo se utilizarán 200 gramos de arena caliente. Cuando se utiliza la lámina metálica, es innecesaria la aspiradora de vacío. El ensamblaje de la briqueta puede desmontarse como unidad y sobre una vasija de desperdicios, golpearse suavemente para remover la arena no adherida. 6.7 Se fabricarán por lo menos tres (3) briquetas para cada variación en proporción o calidad de los ingredientes de la mezcla. 7. RESULTADOS Los resultados del ensayo se expresarán en gramos por metro cuadrado (g/m2 ), de acuerdo con el procedimiento siguiente: 7.1 Se determina, para cada probeta, la diferencia entre los pesos en estado seco, antes y después de someterla a la adhesividad de la arena (numerales 6.4 y 6.6). 7.2 El promedio de los resultados de la arena adherida, para el grupo de tres briquetas correspondientes a cada proporción de ingredientes en la mezcla, se tomará como la cantidad de arena adherida para esa proporción.

( )PA omedio P P= −Pr .2 1 129 57

Siendo:



PA = Arena adherida en g/m2

P1 = Peso en gramos de la briqueta seca luego de someterla a los 1.000 ciclos, antes de esparcir la arena.

P2 = Peso en gramos de la briqueta seca después de someterla con la arena a 100 ciclos. 7.3 Informar el número de ciclos a los que se presentó la adhesividad audible y el brillo visible (punto de adhesividad). 8. REFERENCIAS NORMATIVAS

ISSA TB 109


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