UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICO- MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES Y BIOMATERIALES Presentado por: Kiara Aguilar Esquivel Cristhian Chauca Quispe Para optar al Título Profesional de Ingeniero Civil Asesor: Mgt. Ing. Kildare Jussety Ascue Escalante CUSCO – PERÚ 2022 i DEDICATORIAS La tesis realizada esta dedicada a Dios, porque nunca me ha abandonado y me ha permitido alcanzar este logro en mi vida. A mis padres, Yovana y Edwin, quienes me han apoyado para llegar a esta instancia de mis estudios, enseñarme a superar cada obstáculo y siempre buscar lo mejor. A mi hermano Fabián por la motivación y entendimiento, siempre esperando más de mí, como principal el culmino de mis estudios. A mis abuelos, Papá Pancho, que ya no está presente conmigo, pero siempre fue un gran apoyo en mi vida y que espero se sienta muy orgulloso de mí, Mamá Hipólita, Papá Vico y Mamá Gloria, quienes nunca me han desamparado y me enseñaron que con el trabajo y perseverancia se encuentra el éxito profesional. A mis tíos, por siempre exigirme superar este gran reto y mostrar interés en mi carrera y en mi educación. A mi familia en general y mis amigos, quienes durante estos cinco años estuvieron a mi lado apoyándome y compartieron su conocimiento. KIARA AGUILAR ESQUIVEL ii Dedico la presente investigación a Dios por su inmensa bondad, que me acompaña y me da fortaleza para cumplir todas mis metas. A mis padres, Florencia y Ramiro, por su paciencia, cariño incondicional, y educación para enfrentar cada problema y seguir adelante y tranzar mis metas. A mi hermana Alexandra por el apoyo, guía incondicional, gentileza que la caracteriza y mostrando interés en la culminación de mi carrera. A mi compañera de vida e hija, Marysheily y mi pequeña Rhaella por su compañía, paciencia y por la fuerza que me dan para enfrentar todo. CRISTHIAN CHAUCA QUISPE iii AGRADECIMIENTOS Agradezco infinitamente a Dios por regalarme la vida, salud y perseverancia para lograr esta meta sin rendirme. A mis padres, Yovana y Edwin, y mi hermano, Fabián, que guiaron y apoyaron para lograr mis objetivos. Por los valores, formación que me dieron, sus enseñanzas, por lo cual agradezco su confianza y que gracias a mi familia puedo cumplir este sueño de ser profesional y una gran persona. Agradezco al Ing. Kildare, nuestro asesor, por habernos dado la oportunidad de recurrir a su conocimiento y capacidad y por habernos guiado durante todo el desarrollo de la tesis. A las empresas UNIVERSAL TESTING y PRO&CON SILVER S.C.R.L. por habernos apoyado en la realización de nuestros ensayos cuando nadie más quería en este tiempo de pandemia que vivimos. A mi casa de estudios, la Universidad Andina del Cusco y a cada maestro, por haberme brindado sus conocimientos y dedicación en cada momento. A mi compañero de tesis y amigo, Cristhian, por formar este equipo conmigo a pesar de las adversidades ya superadas y culminar esta tesis. KIARA AGUILAR ESQUIVEL iv Por la fortaleza, salud y fortuna que me ayudó a cumplir mis metas, a Dios gracias. A mi madre Florencia que es mi fuerza, a mi padre Ramiro que es mi creatividad y mi hermana, Alexandra mi pequeña amiga, que guiaron y apoyaron para lograr mis objetivos. Por los valores, sus enseñanzas y su empatía, por lo cual agradezco su confianza, por ende, doy gracias por llevarme a ser profesional y una gran persona Agradezco al Ing. Kildare, nuestro asesor, por su tiempo, su paciencia para los momentos críticos y claves en la tesis. Y Darnos el apoyo y guía hasta culminar. A Kiara, mi amiga y pronto colega, por el tiempo de amistad, por formar este equipo, por el entusiasmo y nivel compromiso para culminar con el proyecto de tesis. CRISTHIAN CHAUCA QUISPE v RESUMEN El objetivo de esta tesis es realizar un análisis comparativo de las propiedades físico – mecánicas (Porcentaje de vacíos de aire, Cántabro, Estabilidad y Flujo Marshall, Daño Inducido por Humedad), de una mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 en comparación con una mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito. Para la preparación de estos dos tipos de mezclas bituminosas se utilizó el mismo nivel de clasificación o gradación y adicionándole grafito con relación al peso del agregado fino; el agregado grueso ¾” fue obtenida de la cantera de Huambutio (Lucre), para el agregado grueso de ½” y agregado fino se usó material de la Planta de Asfalto Caicay COPESCO. Este análisis se realiza utilizando parámetros volumétricos, cuyo objetivo es determinar el porcentaje óptimo de asfalto para una combinación particular de agregados para hacer muestras de mezcla asfáltica en caliente, las mismas incluyen diferentes porcentajes de asfalto (6.0%, 6.5%, 7.0%, 7.5%), obteniendo el 6.5% de asfalto óptimo, para luego preparar especímenes que fueron adicionados con distintos porcentajes de grafito (5%, 10%, 15% y 20 %) con relación al peso del agregado fino, obteniendo así 15% de grafito óptimo. Todas las muestras han sido ensayadas en laboratorio para determinar sus propiedades mecánicas tales como parámetros volumétricos, estabilidad Marshall y flujo, cántabro y daño inducido por humedad. Además, en base a estos resultados y a lo establecido en el manual de Carreteras “Especificaciones Generales para la Construcción EG – 2013” del Ministerio de Transporte del Perú, es posible comparar las propiedades físico-mecánicas de las normas que se han estudiado, se llega a la conclusión que en la mayoría de las propiedades físico mecánicas de las mezclas asfálticas adicionadas con grafito no tienen mejores resultados ni son similares para cada tipo de ensayo como se muestra en la Tabla N°98 (pág. 187), y teniendo como únicos valores más similares el ensayo de cántabro, obteniendo como resultados para mezclas asfálticas sin grafito un % desgaste = 4.53% y mezclas asfálticas con grafito un % desgaste = 4.68%. Así mismo, se tiene en consideración que los valores de % VCAmezcla sin grafito y con grafito son 56.51% y 56.21% respectivamente, estos valores se aproximan entre ellos y son menores al valor de VCADRC = 56.60%; no obstante, la mezcla asfáltica con grafito es mejor. Como los resultados de las mezclas asfálticas adicionadas con grafito no se asemejan ni cumplen a los resultados de mezclas asfálticas PEN 85/100 por lo que fruto de la presente investigación no se recomienda el uso de grafito como un agente estabilizante para las mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100. Palabras claves: Grafito, EG 2013, PEN 85/100, Estabilidad y flujo, Cántabro, Daño Inducido por Humedad. vi ABSTRACT The objective of this thesis is to perform a comparative analysis of the physical - mechanical properties (Percentage of air voids, Cantabrian, Stability and Marshall Flow, Moisture-Induced Damage), of a hot asphalt mixture PEN 85/100, compared to a hot asphalt mixture PEN 85/100 adding graphite. For the preparation of these two types of bituminous mixtures, the same level of classification or gradation was used and graphite was added in relation to the weight of the fine aggregate; the 3/4" coarse aggregate was obtained from the Huambutio (Lucre) quarry, for the 1/2" coarse aggregate and fine aggregate material from the Caicay COPESCO Asphalt Plant was used. This analysis is performed using volumetric parameters, whose objective is to determine the optimal percentage of asphalt for a particular combination of aggregates to make samples of hot asphalt mixture, they include different percentages of asphalt (6.0%, 6.5%, 7.0%, 7.5%), obtaining 6.5% of optimal asphalt, and then prepare specimens that were added with different percentages of graphite (5%, 10%, 15% and 20%) in relation to the weight of the fine aggregate, thus obtaining 15% of optimal graphite. All samples have been tested in the laboratory to determine their mechanical properties such as volumetric parameters, Marshall stability and flow, Cantabrian and moisture-induced damage. In addition, based on these results and the provisions of the Road Manual "General Specifications for Construction EG – 2013" of the Ministry of Transport of Peru, it is possible to compare the physical-mechanical properties of the standards that have been studied, it is concluded that in most of the physical mechanical properties of the asphalt mixtures added with graphite do not have better results or are similar for each type of test as is shown in Table N°98 (p. 187), and having as the only more similar values the Cantabrian test, obtaining as results for asphalt mixtures without graphite a % wear = 4.53% and asphalt mixtures with graphite a % wear = 4.68%. Likewise, it is taken into consideration that the values of % VCAmezcla without graphite and with graphite are 56.51% and 56.21% respectively, these values approximate each other and are lower than the value of VCADRC = 56.60%; however, asphalt mixing with graphite is better. As the results of the asphalt mixtures added with graphite do not resemble or comply with the results of PEN 85/100 asphalt mixtures, so as a result of this research the use of graphite as a stabilizing agent for PEN 85/100 hot asphalt mixtures is not recommended. Keywords: Graphite, EG 2013, PEN 85/100, Stability and flow, Cantabrian, Moisture-Induced Damage. vii INTRODUCCIÓN En el Perú, debido a su diversidad de geografía, las carreteras por encima de los 3.500 metros sobre el nivel del mar requieren una importante inversión en pavimentación y restauración. Los pavimentos de estas carreteras de gran altura se ven afectados por una amplia gama de factores climáticos, con bajas temperaturas, gradientes térmicos, intensa radiación solar y los efectos de las escorrentías y aguas subterráneas, que determinan su temprana y rápida degradación. Además, en dichas altitudes, existen problemas de escasez de materiales, a lo que converge la limitación para contar con productos asfálticos de calidad garantizada sin poder evitar los desgastes, y teniendo así una alta durabilidad, estabilidad, adhesión, impermeabilidad, entre otros. La implementación del grafito es una alternativa planteada en esta tesis como un agente estabilizante que proporcionará mejores resultados en cuanto a las propiedades físico- mecánicas de la mezcla asfáltica compactada, el cual será reemplazado por el agregado fino en relación de su peso con un porcentaje óptimo. Para la realización del proyecto de investigación, primero se identificó el problema en la Región del Cusco y así plantear nuestros objetivos para con él desarrollar las hipótesis correspondientes. Se realiza la toma de datos en laboratorio de los ensayos realizados acorde al orden establecido y con los instrumentos y equipos requeridos. En gabinete se procesa los datos tomados descritos más adelante, y con los resultados se llegó a las conclusiones pertinentes. En el primer capítulo se desarrolló el planteamiento del problema, entre ellos: identificación del problema, justificación e importancia de la investigación, limitaciones de la investigación y el objetivo de la investigación; en el segundo capítulo se desarrolló el marco teórico, entre ellos: antecedentes de la tesis, aspectos teóricos pertinentes, hipótesis general y variables e indicadores; en el tercer capítulo se desarrolló la metodología, entre ellos: metodología de la investigación, diseño de la investigación, población y muestra, instrumentos, procedimiento de recolección de datos y procedimientos de análisis de datos; en el cuarto capítulo se desarrolló los resultados de los ensayos realizados: en el quinto capítulo se desarrolló la discusión en base a posibles puntos o dudas no aclarados en la tesis; y por último las conclusiones y recomendaciones de la tesis. viii ÍNDICE Capítulo I: Planteamiento del Problema ................................................................................ 1 1.1. Identificación del problema ......................................................................................... 1 1.1.1. Descripción del problema ..................................................................................... 1 1.1.2. Formulación interrogativa del problema ................................................................... 2 1.1.2.1. Formulación interrogativa del problema general ................................................... 2 1.1.2.2. Formulación interrogativa de los problemas específicos ....................................... 2 1.2. Justificación e Importancia de la investigación ........................................................... 3 1.2.1. Justificación técnica .................................................................................................. 3 1.2.2. Justificación social .................................................................................................... 3 1.2.3. Justificación por viabilidad ....................................................................................... 3 1.2.4. Justificación por relevancia ....................................................................................... 4 1.3. Limitaciones de la Investigación ................................................................................. 4 1.4. Objetivo de la investigación ........................................................................................ 4 1.4.1. Objetivo general ........................................................................................................ 4 1.4.2. Objetivos específicos ................................................................................................ 4 Capítulo II: Marco Teórico ..................................................................................................... 5 2.1. Antecedentes de la tesis o investigación actual ........................................................... 5 2.1.1. Antecedentes a nivel nacional .................................................................................. 5 2.1.2. Antecedentes a Nivel Internacional ......................................................................... 6 2.2. Aspectos Teóricos Pertinentes ..................................................................................... 8 2.2.1. Material Asfáltico .................................................................................................... 8 2.2.1.1 Clasificación de material asfáltico ....................................................................... 9 2.2.1.2 Propiedades físicas ............................................................................................... 9 2.2.1.4. Rendimiento aproximado de los asfaltos de pavimentación............................. 9 2.2.2. Pavimentos ......................................................................................................... 10 2.2.2.1. Concepto básico .............................................................................................. 10 ix 2.2.2.2. Estructura de un pavimento asfáltico .............................................................. 10 2.2.2.2.1. Carpeta Asfáltica ............................................................................................ 11 2.2.2.2.2. Base ................................................................................................................ 11 2.2.2.2.3. Sub Base ......................................................................................................... 12 2.2.2.2.4. Terreno de Fundación ..................................................................................... 12 2.2.3. Mezcla Asfáltica .................................................................................................... 12 2.2.4. Pavimento de concreto asfáltico en caliente .......................................................... 20 2.2.4.1. Generalidades ................................................................................................. 20 2.2.4.2. Materiales ....................................................................................................... 20 2.2.4.3. Requerimiento de construcción ...................................................................... 22 2.2.4.3.1. Mezcla de agregados....................................................................................... 22 2.2.5. Método de diseño Marshall .................................................................................... 23 2.2.5.1. Metodología .................................................................................................... 23 2.2.5.2. Granulometría ................................................................................................. 24 2.2.5.3. Especificaciones de la metodología ................................................................ 25 2.2.5.4. Evaluación y ajustes de una mezcla de diseño ............................................... 26 2.2.6. Ensayos de materiales para el diseño de mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100 27 2.2.6.1. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos................................... 27 2.2.6.2. Abrasión por la máquina los ángeles .............................................................. 29 2.2.6.3. Partículas chatas y alargadas en agregados .................................................... 30 2.2.6.4. Porcentaje de caras fracturadas ....................................................................... 32 2.2.6.5. Peso específico y absorción del agregado grueso ........................................... 34 2.2.6.6. Peso específico y absorción del agregado fino ............................................... 36 2.2.6.7. Límites de consistencia ................................................................................... 37 2.2.6.8. Ensayo de durabilidad al sulfato de sodio o magnesio ................................... 41 2.2.6.9. Angularidad del agregado fino ....................................................................... 44 x 2.2.7. Ensayos para evaluar las propiedades físico – mecánicas de las mezclas asfálticas compactadas .......................................................................................................................... 45 2.2.7.1. Parámetros volumétricos de mezclas compactadas ........................................ 45 2.2.7.2. . Ensayo de estabilidad y flujo Marshall ......................................................... 50 2.2.7.3. Ensayo cántabro de pérdida por desgaste ....................................................... 53 2.2.7.4. Ensayo de resistencia al daño inducido por humedad .................................... 55 2.2.7. ¿Qué es el grafito?.................................................................................................. 58 2.2.7.1. Propiedades del grafito ................................................................................... 58 2.2.7.2. Aplicaciones del grafito .................................................................................. 59 2.2.7.3. Como se forma el grafito. ............................................................................... 59 2.2.8. Material de carbono grafito .................................................................................... 60 2.2.8.1. Grafeno ........................................................................................................... 60 2.3. Hipótesis general ....................................................................................................... 61 2.3.1. Hipótesis general ................................................................................................ 61 2.3.2. Sub hipótesis ...................................................................................................... 62 2.4. Variables e indicadores .............................................................................................. 62 2.4.1. Definición de Variables ......................................................................................... 62 2.4.1.1. Variable Independientes ................................................................................. 62 2.4.1.2. Variables Dependientes .................................................................................. 62 2.4.2. Cuadro de operacionalización de variables ............................................................ 64 Capítulo III: Metodología ...................................................................................................... 65 3.1. Metodología de la investigación ................................................................................ 65 3.1.1. Enfoque de la investigación ................................................................................... 65 3.1.2. Nivel o alcance de la investigación ........................................................................ 65 3.1.3. Método de investigación .................................................................................... 65 3.2. Diseño de la investigación ......................................................................................... 66 3.2.1. Diseño metodológico .......................................................................................... 66 xi 3.2.2. Diseño de ingeniería ........................................................................................... 66 3.3. Población y muestra ................................................................................................... 68 3.3.1. Población ............................................................................................................ 68 3.3.1.1. Descripción de la población............................................................................ 68 3.3.1.2. Cuantificación de la población ....................................................................... 68 3.3.2. Muestra ............................................................................................................... 68 3.3.2.1. Descripción de la muestra ............................................................................... 68 3.3.2.2. Cuantificación de la muestra .......................................................................... 68 3.3.2.3. Método de muestreo ....................................................................................... 70 3.3.2.4. Criterios de evaluación de muestra ................................................................. 70 3.3.3. Criterios de inclusión ......................................................................................... 71 3.4. Instrumentos .............................................................................................................. 71 3.4.1. Instrumentos metodológicos o Instrumentos de Recolección de Datos ............. 71 3.4.1.1. Formato N°1 – Ensayo de Análisis Granulométrico de Agregados ............... 71 3.4.1.2. Formato N°2 – Ensayo de abrasión los ángeles ............................................. 73 3.4.1.3. Formato N°3 – Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados .......... 73 3.4.1.4. Formato N°4 – Ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas en el agregado grueso ..................................................................................... 75 3.4.1.5. Formato N°5 – Ensayo de peso específico ..................................................... 76 3.4.1.6. Formato N°6 – Ensayo de límites de consistencia ......................................... 77 3.4.1.7. Formato N°7 – Ensayo de durabilidad sulfato de magnesio .......................... 78 3.4.1.8. Formato N°8 – Ensayo de angularidad de finos ............................................. 79 3.4.1.9. Formato N°9 – Diseño de la mezcla asfáltica en caliente – MAC ................. 80 3.4.1.10. Formato N°10 – Ensayo de gravedad específica bulk .................................... 82 3.4.1.11. Formato N°11 – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall................................ 83 3.4.1.12. Formato N°12 – Ensayo de cántabro o pérdida por desgaste ......................... 83 3.4.1.13. Formato N°13 – Ensayo de daño inducido por humedad ............................... 84 xii 3.4.2. Instrumentos de ingeniería ................................................................................. 85 3.4.2.1. Instrumentos de ingeniería para los ensayos de calidad de los agregados ..... 85 3.4.2.2. Instrumentos de ingeniería para ensayos de estabilidad y flujo Marshall ...... 87 3.4.2.3. Instrumentos de ingeniería para ensayos de cántabro de pérdida por desgaste 87 3.4.2.4. Instrumentos de Ingeniería para ensayos de gravedad específica Bulk .......... 88 3.4.2.5. Instrumentos de Ingeniería para ensayos daño inducido por humedad .......... 88 3.5. Procedimientos de recolección de datos .................................................................... 88 3.5.1. Recolección del grafito .......................................................................................... 88 3.5.2. Recolección de datos realizada de la planta de asfalto Caicay y Huambutio ........ 89 3.5.3. Ensayo de análisis granulométrico de agregados ................................................... 89 3.5.4. Ensayo de abrasión los ángeles .............................................................................. 97 3.5.5. Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados ........................................ 101 3.5.6. Ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas en el agregado grueso 106 3.5.7. Ensayo para la determinación peso específico y absorción ................................. 109 3.5.8. Ensayo de Límites de Consistencia ...................................................................... 114 3.5.9. Ensayo de angularidad de finos ........................................................................... 116 3.5.10. Ensayo de durabilidad del agregado al sulfato de magnesio ............................... 120 3.5.11. Ensayo de gravedad específica bulk para parámetros volumétricos (% de asfalto óptimo y % de grafito óptimo) ........................................................................................... 123 3.5.12. Ensayo de estabilidad y flujo ............................................................................... 127 3.5.13. Ensayo de cántabro o pérdida por desgaste ......................................................... 132 3.5.14. Ensayo al daño inducido por humedad ................................................................ 134 3.6. Procedimientos de análisis de datos ........................................................................ 138 3.6.1. Ensayo de los componentes de la mezcla ......................................................... 138 3.6.1.1. Ensayo de granulometría de los agregados ................................................... 138 3.6.1.2. Ensayo de abrasión los ángeles..................................................................... 146 xiii 3.6.1.3. Ensayo de Partículas Chatas y Alargadas en Agregados Gruesos ................ 149 3.6.1.4. Ensayo para la determinación del Porcentaje de Partículas Fracturadas del Agregado Grueso ............................................................................................................ 152 3.6.1.5. Ensayo peso específico y absorción ............................................................. 155 3.6.1.6. Ensayo para la determinación del Límite de Consistencia del Agregado Fino 158 3.6.1.7. Ensayo para la determinación de Angularidad de Finos .............................. 160 3.6.1.8. Ensayo para la Durabilidad al Sulfato de Magnesio ..................................... 161 3.6.2. Ensayos para determinar propiedades físico – mecánicas ................................... 162 3.6.2.1. Ensayo de parámetros volumétricos ............................................................. 162 3.6.2.2. Ensayo de estabilidad y flujo Marshall ......................................................... 169 3.6.2.3. Ensayo de Cántabro .......................................................................................... 171 3.6.2.4. Ensayo de resistencia de mezclas asfálticas compactadas al daño inducido por humedad 171 Capítulo IV: Resultados ....................................................................................................... 175 4.1. Control de calidad de los agregados de las mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100 175 4.1.1. Control de calidad del agregado grueso ............................................................... 175 4.1.2. Control de calidad del agregado fino ............................................................... 179 4.2. Control de Calidad de las Mezclas Asfálticas en Caliente PEN 85/100.................. 181 4.2.1. Diseño de las Mezclas Asfálticas en Caliente PEN 85/100 ............................. 181 4.2.1.1. Contenido de asfalto óptimo ......................................................................... 182 4.2.1.2. Contenido de grafito óptimo ......................................................................... 183 4.2.2. Propiedades Físico-Mecánicas ............................................................................. 183 4.2.2.1. Parámetros Volumétricos ............................................................................. 183 4.2.2.2. Estabilidad y flujo Marshall ......................................................................... 185 4.2.2.3. Ensayo de cántabro pérdida por desgaste ..................................................... 186 xiv 4.2.2.4. Resistencia de mezclas asfálticas compactadas al daño inducido por humedad 187 4.2.2.5. Análisis de costo Unitario ............................................................................. 188 Capítulo V: Discusión .......................................................................................................... 189 GLOSARIO 191 CONCLUSIONES ................................................................................................................ 192 RECOMENDACIONES ...................................................................................................... 194 REFERENCIAS ................................................................................................................... 196 ANEXOS 198 xv ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico N°1. Diseño de ingeniería ....................................................................................... 67 Gráfico N°2. Formato instrumentos de ensayo de calidad del agregado ............................. 85 Gráfico N°3. Formato instrumentos de ensayo estabilidad y flujo marshall ....................... 87 Gráfico N°4. Formato instrumentos de ensayo cántabro de pérdida por desgaste ............... 87 Gráfico N°5. Formato instrumentos de ensayo gravedad específica Bulk ........................... 88 Gráfico N°6. Formato instrumentos de ensayo daño inducido por humedad ...................... 88 xvi ÍNDICE DE TABLAS Tabla N°1. Cuadro de rendimiento del asfalto de pavimentación .......................................... 9 Tabla N°2. Tipos de Mezclas Asfálticas en caliente............................................................. 13 Tabla N°3. Requerimientos para los agregados gruesos ....................................................... 20 Tabla N°4. Requerimientos para los agregados finos ........................................................... 21 Tabla N°5. Porcentajes que pasa según MAC ...................................................................... 22 Tabla N°6. Requisitos para mezcla de concreto bituminoso ................................................ 23 Tabla N°7. Requisitos de adherencia .................................................................................... 23 Tabla N°8. Graduaciones propuestas para mezclas cerradas ................................................ 25 Tabla N°9. Cuadro de criterio de diseño de mezclas Marshall ............................................. 26 Tabla N°10. Mínimo porcentaje de vacíos de agregado mineral ............................................ 26 Tabla N°11. Cantidad mínima de muestra de agregado grueso .............................................. 27 Tabla N°12. Gradación de las muestras de ensayo ................................................................. 29 Tabla N°13. Pesos mínimos requeridos para el ensayo de partículas Chatas y Alargadas dependiendo del Tamaño Máximo Nominal ............................................................................ 31 Tabla N°14. Peso de muestra en relación al tamaño del agregado para ensayo de porcentaje de Caras Fracturadas ..................................................................................................................... 32 Tabla N°15. Peso mínimo de la muestra de ensayo para Ensayo de Peso Específico de Gruesos 34 Tabla N°16. Factor para determinación de Límite Líquido (Un Punto) ................................. 40 Tabla N°17. Tamices en los cuales se evaluará el Agregado Fino para el ensayo de Durabilidad 41 Tabla N°18. Tamices en los cuales se evaluará el agregado grueso (según gradación) para ensayo de durabilidad ............................................................................................................... 42 Tabla N°19. Tamices para ensayos en Agregado Grueso después de eliminar sulfatos para ensayo de Durabilidad .............................................................................................................. 44 Tabla N°20. Factores de Estabilidad de Correlación A .......................................................... 53 Tabla N°21. Cuadro de operacionalización de variables ........................................................ 64 xvii Tabla N°22. Cantidad de muestras de mezclas asfálticas a realizar ....................................... 69 Tabla N°23. Formato de ensayo de análisis granulométrico de agregados ............................ 72 Tabla N°24. Formato de ensayo de abrasión los ángeles........................................................ 73 Tabla N°25. Formato de ensayo de partículas chatas y alargadas .......................................... 74 Tabla N°26. Formato de ensayo para la determinación del porcentaje de partículas Fracturadas en el Agregado Grueso ............................................................................................................. 75 Tabla N°27. Formato de ensayo de peso específico ............................................................... 76 Tabla N°28. Formato de ensayo de límites de consistencia.................................................... 77 Tabla N°29. Formato de ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio ................................. 78 Tabla N°30. Formato de ensayo de angularidad de finos ....................................................... 79 Tabla N°31. Formato de diseño de la mezcla asfáltica en caliente ......................................... 80 Tabla N°32. Formato de diseño para cada espécimen o molde .............................................. 81 Tabla N°33. Formato de ensayo de gravedad específica bulk ................................................ 82 Tabla N°34. Formato de ensayo de estabilidad y flujo Marshall ............................................ 83 Tabla N°35. Formato de ensayo cántabro o pérdida por desgaste .......................................... 83 Tabla N°36. Formato de ensayo daño inducido por humedad ................................................ 84 Tabla N°37. Recolección de datos del ensayo de análisis granulométrico del agregado grueso de 3/4” 93 Tabla N°38. Recolección de datos del ensayo de análisis granulométrico del agregado grueso de 1/2” 94 Tabla N°39. Recolección de datos del ensayo de análisis granulométrico del agregado fino de arena triturada ........................................................................................................................... 95 Tabla N°40. Recolección de datos del ensayo de análisis granulométrico del agregado fino de arena lavada 96 Tabla N°41. Recolección de datos del ensayo de abrasión los ángeles, agregado de ½” ..... 100 Tabla N°42. Recolección de datos del ensayo de abrasión los ángeles, agregado de 3/4” ... 101 Tabla N°43. Recolección de datos del ensayo de partículas chatas y alargadas en el agregado grueso de 3/4” ......................................................................................................................... 104 xviii Tabla N°44. Recolección de datos del ensayo de partículas chatas y alargadas en el agregado grueso de ½” 105 Tabla N°45. Recolección de datos del ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas en el agregado grueso de ½” ............................................................... 108 Tabla N°46. Recolección de datos del ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas en el agregado grueso de ¾” ............................................................... 109 Tabla N°47. Ensayo para la determinación peso específico y absorción en el agregado grueso de ¾” 112 Tabla N°48. Ensayo para la determinación peso específico y absorción agregado grueso de ½” 112 Tabla N°49. Ensayo para la determinación peso específico y absorción del agregado fino arena triturada 113 Tabla N°50. Ensayo para la determinación peso específico y absorción del agregado fino arena lavada 113 Tabla N°51. Recolección de datos del ensayo de límites de consistencia para el agregado fino 116 Tabla N°52. Recolección de datos del ensayo de angularidad para el agregado fino .......... 119 Tabla N°53. Recolección de datos del ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio agregado fino 122 Tabla N°54. Recolección de datos del ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio agregado grueso 123 Tabla N°55. Recolección de datos del ensayo de gravedad específica bulk para parámetros volumétricos para % asfalto óptimo ....................................................................................... 126 Tabla N°56. Recolección de datos del ensayo de gravedad específica bulk para parámetros volumétricos para % grafito óptimo ....................................................................................... 127 Tabla N°57. Recolección de datos del Ensayo de Estabilidad y Flujo Marshall para Especímenes sin Grafito ......................................................................................................... 130 Tabla N°58. Recolección de datos del ensayo de estabilidad y flujo Marshall para especímenes con grafito 131 Tabla N°59. Recolección de datos del ensayo cántabro ....................................................... 134 xix Tabla N°60. Recolección de datos del ensayo de daño inducido por humedad ................... 137 Tabla N°61. Cálculo del ensayo de granulometría del agregado grueso de 3/4” ................. 139 Tabla N°62. Cálculo del ensayo de granulometría del agregado grueso de 1/2” ................. 140 Fuente: Elaboración Propia .................................................................................................... 140 Tabla N°63. Cálculo del ensayo de granulometría del agregado grueso de arena triturada . 141 Tabla N°64. Cálculo del ensayo de granulometría del agregado grueso de arena lavada .... 142 Tabla N°65. Combinación granulométrica de los agregados según MAC ........................... 143 Tabla N°66. Pesos para moldeo de las probetas con y sin grafito ........................................ 145 Tabla N°67. Pesos de grafito en relación con la arena ......................................................... 146 Tabla N°68. Cálculo del ensayo de abrasión los ángeles 1/2“ .............................................. 147 Tabla N°69. Cálculo del ensayo de abrasión los ángeles 3/4“ .............................................. 148 Tabla N°70. Cálculo de ensayo de partículas chatas y alargadas en agregado grueso de 1/2” 150 Tabla N°71. Cálculo de ensayo de partículas chatas y alargadas en agregado grueso de 3/4” 151 Tabla N°72. Cálculo de ensayo de ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas del agregado grueso de ¾” .................................................................................. 153 Tabla N°73. Cálculo de ensayo de ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas del agregado grueso de ½” .................................................................................. 154 Tabla N°74. Cálculo de ensayo de peso específico y absorción ¾” ..................................... 156 Tabla N°75. Cálculo de ensayo de peso específico y absorción ½” ..................................... 157 Tabla N°76. Cálculo de ensayo de peso específico y absorción arena triturada................... 157 Tabla N°77. Cálculo de ensayo de peso específico y absorción arena lavada ...................... 158 Tabla N°78. Cálculo de ensayo de límites de consistencia ................................................... 159 Tabla N°79. Cálculo de ensayo de angularidad de finos ...................................................... 160 Tabla N°80. Cálculos durabilidad al sulfato de magnesio del agregado fino ....................... 161 Tabla N°81. Cálculos durabilidad al sulfato de magnesio del agregado grueso ................... 162 xx Tabla N°82. Cálculos de la gravedad específica bulk de las mezclas asfálticas - % asfalto óptimo 163 Tabla N°83. Cálculo del peso unitario seco compactado - Rodillado (VCA DCR) ................ 164 Tabla N°84. Cálculo de la determinación del % de asfalto óptimo ...................................... 164 Tabla N°85. Requerimientos de parámetros volumétricos sin grafito .................................. 166 Tabla N°86. Cálculos de la gravedad específica bulk de las mezclas asfálticas - % grafito óptimo 167 Tabla N°87. Cálculo de la determinación del % de grafito óptimo ...................................... 168 Tabla N°88. Requerimientos de parámetros volumétricos con grafito ................................. 169 Tabla N°89. Cálculo de ensayo de estabilidad y flujo Marshall para especímenes sin grafito 169 Tabla N°90. Cálculo de ensayo de estabilidad y flujo Marshall para especímenes con grafito 170 Tabla N°91. Cálculo de ensayo de cántabro o pérdida por desgaste .................................... 171 Tabla N°92. Cálculo de ensayo de resistencia de mezclas asfálticas compactadas al daño inducido por humedad ............................................................................................................ 174 Tabla N°93. Resultados del control de calidad del agregado grueso .................................... 175 Tabla N°94. Resultados del control de calidad del agregado fino ........................................ 179 Tabla N°95. Resultado del Mezcla Asfáltica según MAC ................................................... 182 Tabla N°96. Requerimientos de parámetros volumétricos sin grafito .................................. 182 Tabla N°97. Requerimientos de parámetros volumétricos con grafito ................................. 183 Tabla N°98. Propiedades físico-mecánicas de mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100 . 187 Tabla N°99. Análisis de Precio Unitario de mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100 sin grafito 188 Tabla N°100. Análisis de Precio Unitario de mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100 con grafito 188 xxi ÍNDICE DE FIGURAS Figura N°1. Reparación de una vía .......................................................................................... 1 Figura N°2. Agrietamiento en la carpeta asfáltica ................................................................... 2 Figura N°3. Drenaje en la carpeta asfáltica deficiente ............................................................. 2 Figura N°4. Estructura Típica de Pavimentos Asfálticos ....................................................... 11 Figura N°5. Mezclas de Gradación Densa HMA ................................................................... 15 Figura N°6. Mezclas Open-Graded ........................................................................................ 16 Figura N°7. Mezclas Gap-Graded .......................................................................................... 17 Figura N°8. Dimensiones de la partícula de Agregado .......................................................... 31 Figura N°9. Aparato manual para Límite Líquido (Cuchara de Casagrande) ........................ 38 Figura N°10. Muestras del material a ensayar de Limite Liquido (Antes Y Después) ............ 39 Figura N°11. Aparato para medir la Angularidad del Agregado Fino ..................................... 44 Figura N°12. Ilustración de gravedades específicas bulk, efectiva y aparente; vacíos de aire; y contenido de asfalto efectivo en mezclas compactadas............................................................ 45 Figura N°13. Vacíos en Agregado recubierto de Asfalto......................................................... 46 Figura N°14. Vacíos en Agregado Grueso, VCADRC ............................................................ 48 Figura N°15. Vacíos del Agregado Grueso, VCAMEZCLA ........................................................ 49 Figura N°16. Vacíos en el Agregado Mineral, VMA .............................................................. 49 Figura N°17. Máquina de Estabilidad Marshall con anillo de carga ....................................... 52 Figura N°18. Grafito ................................................................................................................ 58 Figura N°19. Procedimiento de tamizado del grafito ............................................................... 89 Figura N°20. Procedimiento obtención de agregado para la tesis ........................................... 89 Figura N°21. Cuarteo del agregado - Ensayo de análisis granulométrico ............................... 90 Figura N°22. Pesado de la cantidad requerida - Ensayo de análisis granulométrico ............... 91 Figura N°23. Ordenado de los tamices según abertura - Ensayo de análisis granulométrico .. 91 Figura N°24. Tamizado de los agregados - Ensayo de análisis granulométrico ...................... 92 Figura N°25. Pesado de cada tamiz de los agregados - Ensayo de análisis granulométrico .... 92 xxii Fuente: Elaboración Propia ...................................................................................................... 92 Figura N°26. Pesado del agregado - Ensayo de abrasión los ángeles ...................................... 97 Figura N°27. Agregado llevado al horno - Ensayo de abrasión los ángeles ............................ 97 Figura N°28. Agregado metido en la máquina de los Ángeles - Ensayo de abrasión los ángeles 98 Figura N°29. Aseguramiento del cerrado de la máquina de los Ángeles - Ensayo de abrasión los ángeles 98 Figura N°30. Tamizado del agregado - Ensayo de abrasión los ángeles ................................. 99 Figura N°31. Enumerando cada piedra del agregado - Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados 102 Figura N°32. Medición de las piedras con vernier y toma de datos- Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados ........................................................................................................ 102 Figura N°33. Separación de las piedras calibradas - Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados 103 Figura N°34. Pesado de las partículas calibradas - Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados 103 Figura N°35. Selección del agregado - Ensayo de caras fracturadas ..................................... 106 Figura N°36. Tamices separados - Ensayo de caras fracturadas ............................................ 107 Figura N°37. Distribución de las caras fracturadas - Ensayo de caras fracturadas ................ 107 Figura N°38. Peso específico y absorción – Colocado en recipiente durante 24 hrs ............. 110 Figura N°39. Peso Específico y Absorción – Pesado de la meustra ...................................... 111 Figura N°40. Peso específico y absorción – Pesado del agregado grueso ¾” y ½”............... 111 Figura N°41. Límites de consistencia - Materiales ................................................................ 114 Figura N°42. Límites de consistencia – Trazado de la ranura ............................................... 115 Figura N°43. Límites de consistencia – Aumentando el contenido de humedad ................... 115 Figura N°44. Angularidad de finos – Calibración de la balanza y del molde ....................... 117 Figura N°45. Angularidad de finos – Colocado al horno ....................................................... 117 Figura N°46. Angularidad de finos – Tamizado .................................................................... 118 xxiii Figura N°47. Angularidad de finos – Enrasado del material ................................................. 119 Figura N°48. Durabilidad del agregado al sulfato de magnesio – Tamizado ........................ 120 Figura N°49. Durabilidad del agregado al sulfato de magnesio – Colocado del reactivo ..... 121 Figura N°50. Durabilidad del agregado al sulfato de magnesio – Colocado al horno ........... 121 Figura N°51. Probetas realizadas sin grafito y con grafito – Preparación de especímenes Marshall 124 Figura N°52. Pesado de las probetas realizadas sin grafito y con grafito – Gravedad específica bulk 125 Figura N°53. Pesado de las probetas sumergidas en agua – Gravedad Específica Bulk ....... 125 Figura N°54. Especímenes asfálticos – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall ................... 128 Figura N°55. Proceso de elaboración de especímenes asfálticos – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall 128 Figura N°56. Medición de especímenes – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall ............... 129 Figura N°57. Sumergido de Especímenes en baño maría – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall 130 Figura N°58. Rotura de especímenes – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall ................... 130 Figura N°59. Cántabro pérdida por desgaste – Introducción de los especímenes con grafito y sin grafito 133 Figura N°60. Cántabro pérdida por desgaste – Girar a una velocidad 33 rpm ...................... 133 Figura N°61. Registro de medidas de los especímenes – Ensayo al daño inducido por humedad 135 Figura N°62. Especímenes sumergidos – Ensayo al daño inducido por humedad ................ 135 Figura N°63. Probetas al vacío colocados en congeladora -18.1°C – Ensayo al daño inducido por humedad 136 Figura N°64. Resultado del ensayo de abrasión de los ángeles ............................................. 176 Figura N°65. Resultado del ensayo de partículas chatas y alargadas .................................... 176 Figura N°66. Resultado del ensayo de caras Fracturadas - Una cara ..................................... 177 Figura N°67. Resultado del ensayo de caras fracturadas - Dos caras .................................... 177 Figura N°68. Resultado del ensayo de absorción ................................................................... 178 xxiv Figura N°69. Resultado del ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio grueso ............... 178 Figura N°70. Resultado del ensayo de absorción ................................................................... 179 Figura N°71. Resultado del ensayo de límite líquido ............................................................ 180 Figura N°72. Resultado del ensayo de angularidad de finos.................................................. 180 Figura N°73. Resultado del ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio finos .................. 181 Figura N°74. Resultado de la mezcla asfáltica según MAC .................................................. 181 Figura N°75. % de Vacíos (%Va) en función del % de asfalto en la mezcla ........................ 182 Figura N°76. % de Vacíos (%Va) en función del % de grafito en la mezcla ........................ 183 Figura N°77. Va de Mezclas asfálticas en caliente ................................................................ 184 Figura N°78. VMA de Mezclas asfálticas en caliente ........................................................... 184 Figura N°79. VCAmezcla Mezclas asfálticas en caliente.......................................................... 185 Figura N°80. Estabilidad Marshall de mezclas asfálticas en caliente .................................... 185 Figura N°81. Flujo Marshall de mezclas asfálticas en caliente.............................................. 186 Figura N°82. Ensayo de cántabro pérdida por desgaste ......................................................... 186 Figura N°83. Razón del esfuerzo a tensión (TSR) de mezclas asfálticas en caliente ............ 187 Capítulo I: Planteamiento del Problema 1.1. Identificación del problema 1.1.1. Descripción del problema El desarrollo en cada país es imprescindible, todos están en busca de un desarrollo que además sea sostenible y viable en todo sentido, es por ello que la necesidad de interconexión entre departamentos a nivel nacional ha tenido una mayor demanda durante estos últimos años. En su mayoría los proyectos de infraestructura vial de nuestra región, están ubicados por encima de los 3000 m.s.n.m., en los que se realiza con pavimentos convencionales, tales así rígidos o flexibles, y muchas veces dejando de cumplir con los requerimientos básicos, como son que cumpla con la vida útil proyectada y teniendo en cuenta que al estar ubicadas en estas zonas de bajas temperaturas produce efectos negativos como el agrietamiento de las vías y un posterior deterioro, dejando de satisfacer las necesidades de la población. Otro problema presente en la región, es que no se da un adecuado mantenimiento ni mucho menos de rehabilitación al sistema de drenaje, lo cual produce que el sistema de agua y desagüe no abastezca con el volumen de agua generado por las constantes lluvias. Las consecuencias principalmente la sufren las pistas que al ser inundadas y con el agua infiltrada provocan humedad y debilitamiento, que conlleva al hundimiento y deterioro. Por ello, se necesita un buen diseño para que no sean destruidos y para que funcionen eficientemente después de la inundación. Por otro lado, los agentes estabilizadores tienen un costo muy alto en el mercado, en este contexto se propone adicionar el grafito a nuestras mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100, que es un mineral el cual otorga dureza y así contar una alternativa en la aplicación de futuros proyectos en nuestra zona. Figura N°1. Reparación de una vía Fuente: (Manual de Carreteras Conservación Vial, 2013. MTC) pág. 1 Figura N°2. Agrietamiento en la carpeta asfáltica Fuente: (Ccasani Bravo. & Ferro Moina, 2017. Universidad Tecnológica de los Andes.) Figura N°3. Drenaje en la carpeta asfáltica deficiente Fuente: (Patologías en Pavimentos Asfálticos. Construmática) 1.1.2. Formulación interrogativa del problema 1.1.2.1. Formulación interrogativa del problema general ¿Cuál es el análisis comparativo de las propiedades físico-mecánicas de mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito? 1.1.2.2. Formulación interrogativa de los problemas específicos a) ¿Cuál es el análisis comparativo de los parámetros volumétricos de la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito? b) ¿Cuál es el análisis comparativo de la estabilidad y el flujo de la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito? c) ¿Cuál es el análisis comparativo de la pérdida por desgaste de la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito? pág. 2 d) ¿Cuál es el análisis comparativo de la resistencia al daño inducido por humedad de la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito? 1.2. Justificación e Importancia de la investigación 1.2.1. Justificación técnica En esta investigación se realizarán diversos ensayos en la rama de Pavimentos que nos permitirán analizar las propiedades físico-mecánicas para una de mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 en comparación a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito en distintos porcentajes, para ver si esta mejora las propiedades físico-mecánicas y supera a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100. 1.2.2. Justificación social Esta investigación es beneficiosa para la población en general de toda la zona alta del Perú, donde existe mayor deterioro de la carpeta asfáltica disminuyendo la calidad de vida y volviéndolos así hasta casi no viables por su grado de afectación. Además de ello, tiene un gran aprovechamiento de un mineral, el grafito, que además se encuentra en nuestro medio diario como es el carbón del lápiz e incluso se encuentra dentro de las pilas alcalinas lo cual ayudaría a la disminución de contaminantes, ya que está en su proceso de degradación botan un ácido el cual es perjudicial para salud en los seres vivos, y de esta manera se puede aprovechar en recuperar parte de este, el cual disminuiría su contaminante. 1.2.3. Justificación por viabilidad Esta investigación es viable ya que se pudo encontrar laboratorios particulares para la realización de las pruebas, los cuales cuentan con los protocolos de seguridad contra el covid- 19 y lo más importante con los equipos e instrumentos básicos para el desarrollo de la tesis, para así primero realizar el control de calidad de los agregados tanto grueso como fino y verificar los requerimientos mínimos para el diseño de mezclas asfálticas, y por consiguiente se podrá analizar el comportamiento físico-mecánico de las mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100. Los materiales a ser utilizados para la mezcla asfáltica en caliente son obtenidos de la cantera de Huambutio y la planta asfáltica ubicada en Caicay, y que además el grafito también es un mineral el cual es accesible por su disposición en el país, al igual que la emulsión asfáltica empleada en nuestra zona. También estaría la economía, ya que no es un material muy costoso y que además no se requieren grandes cantidades, volviéndolo así más económico. pág. 3 1.2.4. Justificación por relevancia La realización de esta investigación resulta ser relevante para el desarrollo en la especialidad de pavimentos y en la gestión del grafito ya que se han realizado pocas investigaciones acerca de este análisis, es por ello que esta investigación será un aporte más al conocimiento de la mezcla asfáltica en caliente adicionada con este tipo de minerales y más aún con el asfalto PEN 85/100 que es perteneciente en cuanto a su uso a esta zona alta en el país. Además, se llegaría a solucionar problemas concurrentes presentes en una carpeta asfáltica, para así mejorar su vida útil y llegar a mejorar la calidad de vida. 1.3. Limitaciones de la Investigación • La presente investigación se desarrollará en la Ciudad del Cusco. Los resultados obtenidos de los materiales utilizados, el clima y las condiciones de la zona, se limitarán a este territorio. • Se limitará a utilizar el agregado grueso de ¾” de la Cantera de Huambutio, agregado grueso de ½” y el agregado fino de la Planta COPESCO – Caicay. • Se limitará al uso las normas MTC y AASHTO, cumpliendo los requerimientos especificados en la EG 2013, tanto para los ensayos de calidad de los agregados y para los ensayos de las propiedades físico-mecánicas. • Se limitará a la elaboración de briquetas por el método MARSHALL para el diseño de mezclas asfálticas en caliente, la cantidad de golpes para la compactación es de 75 golpes, por el motivo de no provocar fracturas en los agregados gruesos al momento de compactar. • Se limitará al uso del asfalto PEN 85/100. • Se limitará el uso de Portland Tipo IP para el filler. 1.4. Objetivo de la investigación 1.4.1. Objetivo general Analizar comparativamente las propiedades físico-mecánicas de la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito en 5%, 10%, 15% y 20%. 1.4.2. Objetivos específicos a) Analizar la comparación de los parámetros volumétricos de la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito. pág. 4 b) Analizar la comparación de la estabilidad y el flujo entre la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito. c) Analizar la comparación de la pérdida por desgaste entre la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito. d) Analizar la comparación de la resistencia al daño inducido por humedad entre la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 con adicionando grafito. Capítulo II: Marco Teórico 2.1. Antecedentes de la tesis o investigación actual 2.1.1. Antecedentes a nivel nacional TESIS N°01 • TÍTULO: ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICO - MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA MODIFICADA CON NTC (NANOTUBOS DE CARBONO) CON RESPECTO A UNA MEZCLA ASFÁLTICA CONVENCIONAL, SEGÚN EL MÉTODO MARSHALL. (Tesis de pregrado) • INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO • AUTOR: CANDIA PONCE DAISY GABRIELA CCORAHUA QUISPE VLADIMIR LENIN • AÑO: 2019 Según (Candia Ponce & Ccorahua Quispe, 2019): El objetivo del trabajo es principalmente saber cómo realizar un análisis comparativo de las propiedades mecánicas - físicas (Estabilidad Marshall, Porcentaje de vacíos de aire), de una mezcla bituminosa común en caliente típicamente basada en PEN 85/100, comparada con mezclas bituminosas en caliente compuesto de betún modificado con la adición de nanotubos de carbono (NTC) “El valor de la Estabilidad Marshall de las mezclas asfálticas modificadas con Nanotubos de carbono en porcentajes de 2% es de 1362 Kg, así mismo para el porcentaje de NTC al 3% es de 1396 Kg y para el porcentaje de NTC al 4% es de 1431 Kg, dichos valores cumplen con la pág. 5 Estabilidad Marshall mínima de 815 Kg establecida para una mezcla asfáltica en caliente MAC-02, así mismo la Estabilidad Marshall de la mezcla con optimo C. A. que es de 1265 Kg, menor a las obtenidas de las mezclas modificadas.“ (Candia Ponce & Ccorahua Quispe, 2019) CONCLUSIÓN DE LA TESIS: En la actualidad, los nanotubos de carbono están siendo estudiados por grupos de investigación de todo el mundo, por lo que este trabajo puede ser un punto de partida para futuros trabajos de investigación, ya que aún se dispone de referencias y bibliografías aún escasas. La tesis enfatiza la mejora de calidad de la mezcla modifica por grafito brindándole sus propiedades. Además, cabe mencionar que estamos interesados en seguir investigando en base a los resultados de esta tesis. APORTE: Diseño de compuestos bituminosos con los nanotubos de carbono, aplicables a diversas disciplinas de la ingeniería por sus propiedades electrónicas, térmicas y mecánicas; Como se mencionó, sumado a la mezcla asfáltica en caliente, hace resistente a cargas y esfuerzos extremos ya que mejora según los resultados de esta tesis en los resultados del ensayo de Estabilidad Marshall. 2.1.2. Antecedentes a Nivel Internacional TESIS N°01 • TÍTULO: MEJORAMIENTO DEL ASFALTO 60/70 Y LA MEZCLA ASFÁLTICA MDC-2 CON NANOTUBOS DE CARBONO OBTENIDOS A PARTIR DE METANO VÍA CATALÍTICA • INSTITUCIÓN: PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE INGENIERÍA DE BOGOTÁ, COLOMBIA. • AUTOR: ING. JIMÉNEZ TÉLLEZ, GABRIEL ALEJANDRO. • AÑO: 2012 Según (Ing. JimenezTellez Gabriel Alejandro, 2012) Este estudio tiene como objetivo observar el comportamiento de los nanotubos de carbono ante la fatiga mediante la aplicación de diferentes cargas (KPa) dando mejores resultados para los compuestos con NTC comparadas con las tradicionales. pág. 6 “Para la mezcla asfáltica MDC-2 modificada con NTC la resistencia a la fatiga aumenta respecto a la mezcla convencional. Se aprecian mayores diferencias para niveles de esfuerzo bajos, 200 (KPa), donde se presentan aumentos en la resistencia de la mezcla modificada de 151,8%, los resultados en promedio son superiores para esta en un 63,6%. La pendiente de la ley de fatiga disminuyo un 6,88%, mientras que el esfuerzo para un millón de ciclos de carga (σ6) aumentó un 6,49% con respecto a la mezcla convencional” (Jiménez G, 2012, p.103). CONCLUSIÓN DE LA TESIS: Esto implicó realizar análisis y estudiar el efecto de la adición de nanotubos de carbono sobre el asentamiento y la resistencia a la fatiga del compuesto 60/70 y el compuesto MDC2 como una contribución a la búsqueda de mejores materiales para carreteras obtenido resultados favorables. APORTE: Los nanotubos de carbono se pueden utilizar para mejorar las propiedades geológicas del asfalto, aumentar los niveles de actividad y reducir la sensibilidad a la fatiga. Además, en el compuesto bituminoso con la adición de nanotubos de carbono (en peso 2%) aumenta la resistencia al asentamiento y a la fatiga, así como la rigidez, en relación al módulo dinámico, lo que contribuye al aumento de la vida útil de la estructura. por lo tanto, muy económico. TESIS N°02 • TÍTULO: MEZCLAS ASFÁLTICAS CON BETUNES MODIFICADOS CON NANOTUBOS DE CARBONO. DISEÑO Y PROPIEDADES • INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA-LOJA, ECUADOR. • AUTOR: ING. RAMOS PAUL EDUARDO. • AÑO: 2018 Según (Ing. Eduardo Ramos Paul, 2018): Se logró estudiar el comportamiento de los NTC y comparar por metodología Marshall logrando observar su mejoría frente al asfalto tradicional o convencional también se logró estudiar su mejora frente a las altas y bajas temperaturas brindan una excelente alternativa a las variaciones de temperatura a las que está expuesta la capa asfáltica. pág. 7 “La segunda metodología mostró valores altos de estabilidad, cumpliendo con los parámetros del estudio, además es una metodología de fácil aplicación en el campo industrial, motivo por el que se decidió aplicarla a lo largo del estudio. Los Nanotubos de carbono en la estructura de la mezcla asfáltica son capaces de incrementar la estabilidad con lo cual el espesor de la capa es menor con respecto a la mezcla de control lo que contribuye a una reducción de costo. En cuanto al punto de ablandamiento, las muestras modificadas que contienen mayor adición de nanotubos (1% en peso) fueron de 54 grados, pudiendo utilizarlo en áreas de temperaturas alta. (Suarez, P. 2018 p.48). CONCLUSIÓN DE LA TESIS: En este estudio fue la dispersión de nanotubos de carbono para el asfalto AC-20 mediante dos metodologías y comparar las mezclas asfálticas convencionales con las mezclas asfálticas modificadas través del método Marshall Comparando los resultados se mostró una mejora en la estabilidad del 72% en el asfalto modificado con el 1% de nanotubos en peso en relación a la muestra control. APORTE: Se han desarrollado betunes con diversos grados de nanotubos de carbono que cumplen con las especificaciones de validez para uso en mezclas en caliente. Las mezclas convencionales realizadas con los mencionados betunes provocan problemas de sensibilidad al agua debido a la elevada superficie específica. Los NTC en los bitúmenes modificado mostró un cambio en su comportamiento eléctrico de aislante a semiconductor con un valor de conductividad superior a 103 S.m·1 y una acción favorable respecto a la variación de temperaturas. 2.2. Aspectos Teóricos Pertinentes 2.2.1. Material Asfáltico Según (Ministerio de Obras Publicas y Comunicaciones, 2011) Cuando hablamos de un material barato y de fácil aplicación estable duradero he ideal para construir carreteras y aparcamientos nos referimos al asfalto, en ingeniería es posible diseñar carreteras con pavimento asfalto que soporten el tráfico de millones de vehículos a lo largo del año. Consta de 3 componentes: la grava, la arena y el asfalto (betún) el cual se separa del petróleo crudo en las refinerías, así como se destilan otros componentes carbón he hidrogeno. pág. 8 2.2.1.1 Clasificación de material asfáltico Según (Asphalt Institute, 1996) • Asfaltos sólidos o duros. • Asfaltos líquidos. o Asfalto de curado rápido. o Asfalto de curado medio. o Asfalto de curado lento. • Asfaltos emulsificados. • Asfaltos oxidados o soplados. • Otros tipos. 2.2.1.2 Propiedades físicas El asfalto es un material aglomerante, resistente, muy adhesivo, altamente impermeable y duradero; capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo acción de calor o cargas permanentes. Componente natural de la mayor parte de los petróleos, en los que existe en disolución y que se obtiene como residuo de la destilación al vacío del crudo pesado. Es una sustancia plástica que da flexibilidad controlable a las mezclas de áridos con las que se le combina usualmente. Su color varía entre el café oscuro y el negro; de consistencia sólida, semisólida o líquida, dependiendo de la temperatura a la que se exponga o por la acción de disolventes de volatilidad variable o por emulsificación. (UNAM, 2019) 2.2.1.3 Propiedades químicas El asfalto está constituido por combinaciones de hidrogeno y carbono como también azufre, oxigeno, nitrógeno y otro metal. Todos estos materiales están en diferentes proporciones dependiendo del origen del petróleo crudo. (Alejandro, 2012) 2.2.1.4. Rendimiento aproximado de los asfaltos de pavimentación El siguiente cuadro nos muestra el rendimiento aproximado de los asfaltos de acuerdo a su aplicación; al respecto es importante indicar que se trata de una guía aproximada. Para el efecto de cálculos de mayor exactitud es importante considerar los siguientes aspectos: diseño en función, tipo de mezcla y otros factores como: clase de suelo, clima, terreno, intensidad del tránsito y material disponible para la mezcla. Tabla N°1. Cuadro de rendimiento del asfalto de pavimentación pág. 9 Fuente:(e-asfalto.Pavimentos.Sitio web: http://www.e-asfalto.com/pavimentos/pavimentos.htm) 2.2.2. Pavimentos 2.2.2.1. Concepto básico Un pavimento es una estructura compuesta por varias capas que están dispuestas una sobre otras de manera casi horizontal la función que cumple es recibir la carga producto de los vehículos o tránsito y trasmitirlas a los estratos inferiores de manera ya disipada. • Un pavimento tiene que ser durable, económico, correctos drenajes • El pavimento tiene que brindar confort, las texturas del pavimento tiene que ser adecuadas • El tema de las texturas, no debe tener una superficie reflectante porque esto puede causar problemas de tránsito. (Vivar, G., 1995) 2.2.2.2. Estructura de un pavimento asfáltico Según (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) La estructura que se apoya sobre el terreno de fundación o subrasante, y que está conformado por capas de materiales de diferentes calidades y espesores, que obedecen a un diseño estructural, se denomina pavimento. La estructura del pavimento está destinada a soportar las cargas provenientes del tráfico. Los pavimentos asfálticos están conformados por una carpeta asfáltica apoyada generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y sub base. No obstante, puede prescindirse de cualquiera de estas capas dependiendo de las necesidades particulares del proyecto. La distribución típica de las capas que conforman la estructura del pavimento se grafica en la figura. pág. 10 Figura N°4. Estructura Típica de Pavimentos Asfálticos Fuente: (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) 2.2.2.2.1. Carpeta Asfáltica La carpeta asfáltica o capa de rodamiento proporciona una superficie uniforme y estable al tránsito, de textura y color adecuado, que debe resistir los efectos abrasivos provenientes del tránsito y del medio ambiente. (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) (Universidad Mayor de San Simón, 2004) Detalla que, la capa de rodadura o revestimiento asfáltico tiene las siguientes funciones: • Impermeabilizar el pavimento, para que las capas subyacentes puedan mantener su capacidad de soporte. • Proveer una superficie resistente al deslizamiento, incluso en una pista húmeda. • Reducir las tensiones verticales que la carga por eje ejerce sobre la capa base, para poder controlar la acumulación de deformaciones plásticas en dicha capa. 2.2.2.2.2. Base La capa de base, generalmente granular, es una capa que se apoya sobre la sub base. La función de esta capa es transmitir los esfuerzos provenientes del tráfico, a la sub base y subrasante. Los requisitos de calidad de agregados de base son muy rigurosos. Esta capa está conformada por grava chancada, compactada al 100% de la máxima densidad seca del ensayo Proctor modificado. (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) Según (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013) Este trabajo consiste en la construcción de una o más capas de materiales granulares, que pueden ser obtenidos en forma natural o procesados, con inclusión o no de algún tipo de estabilizador o ligante, debidamente aprobados, que se colocan sobre una subbase, afirmado o subrasante. pág. 11 (Universidad Mayor de San Simón, 2004) Detalla que, la capa base tiene las siguientes funciones: • Reducir las tensiones verticales que las cargas por eje ejercen sobre las capas sub-base y suelo natural. • Reducir las deformaciones de tracción que las cargas por eje ejercen a la capa de revestimiento asfáltico. • Permitir el drenaje del agua que se infiltra en el pavimento, a través de drenajes laterales longitudinales. 2.2.2.2.3. Sub Base La sub base, es una capa que según el diseño puede o no colocarse. Se apoya sobre la subrasante y los requisitos de calidad de los materiales que la conforman son menos rigurosos, la razón de esto es que los esfuerzos verticales que se transmiten a través de las capas de pavimentos son mayores en la superficie y van disminuyendo a medida que se profundizan. La sub base es la capa de material seleccionado, más profunda de la estructura del pavimento, razón por la que los materiales que la conforman cumplen requisitos menos rigurosos. (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) Según (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013) Este trabajo consiste en la construcción de una o más capas de materiales granulares, que pueden ser obtenidos en forma natural o procesados, debidamente aprobados, que se colocan sobre una superficie preparada. Según (Universidad Mayor de San Simón, 2004) La capa sub-base está constituida por un material de capacidad de soporte superior a la del suelo compactado y se utiliza para permitir la reducción del espesor de la capa base. 2.2.2.2.4. Terreno de Fundación El terreno de fundación puede estar conformado por un terraplén (caso de rellenos) o terreno natural en el caso de cortes, para ambos casos, la cota geométrica superior se denomina subrasante. (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) 2.2.3. Mezcla Asfáltica Según (Arias. G.; Leonel, G. & Rodriguez, J, 2013) Una mezcla asfáltica en general es una combinación de asfalto y agregados minerales pétreos en proporciones exactas que se utiliza para construir firmes. Las proporciones relativas de estos minerales determinan las propiedades físicas de la mezcla y, eventualmente, el rendimiento de la misma como mezcla terminada para un determinado uso. pág. 12 Las mezclas asfálticas se emplean en la construcción de firmes, ya sea en capas de rodadura o en capas inferiores y su función es proporcionar una superficie de rodamiento cómoda, segura y económica a los usuarios de las vías de comunicación, facilitando la circulación de los vehículos, aparte de transmitir suficientemente las cargas debidas al tráfico a la explanada para que sean soportadas por ésta. • La mezcla asfáltica debe ser duradera, es decir, debe ser resistente a las acciones tales como el despegue de la película de asfalto del agregado por efectos del agua, abrasión del tránsito. • Debe ser resistente a las solicitaciones de tránsito a través de su estabilidad. • Debe ser impermeable para que sus componentes no estén bajo la acción directa de los agentes atmosféricos. • Debe ser trabajable para su fácil colocación y compactación en terreno. 2.2.3.1.Tipos de Mezclas Asfálticas en Caliente Según (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) Las mezclas asfálticas en caliente o hot-mix asphalt (HMA) se utilizan para diferentes tipos de tráfico y diferentes condiciones medioambientales, debiendo los materiales y diseño cumplir con los requisitos del proyecto. HMA se divide en tres tipos de mezclas: de gradación densa, open-graded o mezclas abiertas o porosas y gap-graded o mezclas de granulometría incompletas. La Tabla N°2 presenta los tipos de mezclas de acuerdo a las características granulométricas. Tabla N°2. Tipos de Mezclas Asfálticas en caliente Fuente: ( (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) • Las gradaciones densas se subdividen en gradación continua o HMA convencional, large- stone mix, y mezcla arena-asfalto. pág. 13 • Las mezclas open-graded se dividen en open-graded friction course, OGFC y base permeable tratada con asfalto. • El tipo gap-graded abarca mezclas de concreto asfáltico gap-graded y mezclas stone mastic asphalt, SMA. La Federal Highway Administration, FHWA junto con la National Asphalt Pavement Association, NAPA prepararon una guía para la apropiada selección del tipo de mezcla que considera factores como el tráfico, medio ambiente, subrasante, condiciones del pavimento existente y su preparación, y evaluación económica. a. Mezclas de gradación densa HMA HMA de gradación densa están compuestas por ligante de cemento asfáltico y agregado de gradación continua. Las mezclas convencionales de HMA consisten de agregados de tamaño máximo nominal en el rango de 12.5 mm (0.5 pulg.) a 19 mm (0.75 pulg.). Large-stone mix contienen agregados gruesos con un tamaño máximo nominal mayor que 25 mm (1 pulg.). Estas mezclas tienen un mayor porcentaje de agregados gruesos que las mezclas convencionales (más grandes que el tamiz 4.75 mm o N°4). Por el mayor tamaño de los agregados, el esfuerzo de compactación aplicado a la mezcla debe ser monitoreado para prevenir fracturas excesivas de los agregados mayores durante el proceso de compactación. Asfalto-arena está compuesto por agregado que pasa el tamiz 9.5 mm o 0.375 pulg. El contenido de ligante en la mezcla es mayor que para mezclas HMA convencionales porque se incrementan los vacíos en el agregado mineral de la mezcla. Las arenas usadas en este tipo de mezcla son arenas chancadas o naturales de textura rugosa, la resistencia a las deformaciones permanentes de este tipo de mezclas es típicamente muy bajo. pág. 14 Figura N°5. Mezclas de Gradación Densa HMA Fuente: (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) b. Mezclas Open-Graded Las mezclas open-graded consisten de una gradación relativamente uniforme y ligante de cemento asfáltico o ligante modificado. El principal propósito de este tipo de mezclas es servir como una capa drenante, tanto en la superficie del pavimento o dentro de la estructura del pavimento. Como se indicó, hay dos tipos de mezclas open-graded. El primer tipo de mezcla es utilizada como una superficie gruesa para proporcionar drenaje libre en la superficie y prevenir los encharcamientos, reduce las salpicaduras de las llantas, y reduce el ruido de las llantas. Este tipo de mezcla es frecuentemente definido como open-graded friction course OGFC. El segundo tipo de mezcla, denominado base permeable tratada con asfalto, comprende una gradación uniforme de tamaño máximo nominal mayor que las usadas en OGFC –19 mm (0.75 pulg.) a 25 mm (1 pulg.) y se usa para drenar el agua que entra a la estructura del pavimento desde la superficie o de la subrasante. La producción de las mezclas open-graded es similar a las mezclas de gradación densa. Se usan temperaturas de mezcla menores para prevenir el escurrimiento del asfalto caliente o draindown durante el almacenamiento o traslado al lugar del proyecto. El esfuerzo de compactación por lo general es menor que las mezclas de gradación densa. pág. 15 Figura N°6. Mezclas Open-Graded Fuente: (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) c. Mezclas Gap-Graded La función de las mezclas gap-graded es similar a las mezclas de gradación densa porque estas también proporcionan capas densas impermeables cuando la compactación es apropiada. El rango de los agregados va desde gruesos hasta finos, con poca presencia de tamaños intermedios. El segundo tipo de mezclas gap-graded es el stone mastic aspahlt, SMA. La producción de mezclas SMA requiere la incorporación de significativas cantidades de filler mineral al agregado normal de tal manera que alcance del 8 al 10% de material que pasa el tamiz 0.075 mm o no. 200. Como en las mezclas open-graded la temperatura de descarga de la mezcla necesita ser controlada para prevenir el escurrimiento o draindown del ligante durante el almacenamiento o transporte. Las fibras y/o polímeros son normalmente usados con SMA para prevenir el draindown. pág. 16 Figura N°7. Mezclas Gap-Graded Fuente: (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) 2.2.3.2. Consideraciones en el Diseño de Mezclas Asfálticas 2.2.3.2.1. Características del Diseño de Mezclas Asfálticas Según (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) al realizar el diseño de mezclas asfálticas en caliente, se deben lograr las siguientes características: La densidad de la mezcla es la relación entre el peso de la mezcla por unidad de volumen. Si bien es cierto que esta característica no es utilizada en el diseño de la mezcla, se emplea para los controles de compactación. A la mezcla asfáltica compactada en el laboratorio se le asigna la densidad patrón y será ésta el punto de referencia en los controles. Los vacíos de aire o vacíos están conformados por el aire atrapado en la mezcla compactada. A menor porcentaje de vacíos de aire la mezcla será menos permeable. En el diseño de mezclas convencionales, los vacíos de aire están entre 3 a 5% en laboratorio, pero en campo se permite tener vacíos de aire no mayores al 8% permitiendo que la carpeta se compacte bajo tránsito. La densidad de la mezcla está en función del contenido de vacíos, mezclas con menor porcentaje de vacíos serán más densas, y viceversa. Un alto porcentaje de vacíos de aire resulta en una mezcla porosa, que permite el paso del agua a través de su estructura, pero además puede causar deterioro debido a que hay mayor porcentaje de aire. Bajos porcentajes de vacíos de aire son perjudiciales en la mezcla, debido a que cuando soporta la carga de tránsito la carpeta se pág. 17 comprime y el asfalto se acomoda en los vacíos atrapados, si el número de vacíos es pequeño, el asfalto no podrá acomodarse en el interior y tendrá que salir a la superficie, esto se conoce como exudación. Los vacíos en el agregado mineral (VMA) consideran los volúmenes ocupados por los vacíos de aire atrapados y el asfalto efectivo. El diseño considera un porcentaje mínimo de VMA dependiendo del tamaño del agregado. Si el porcentaje del VMA es bajo la película de asfalto será delgada y la mezcla será susceptible a oxidación. Con altos porcentajes de VMA la película de asfalto será más gruesa y la mezcla será más durable. Una graduación densa puede reducir el porcentaje de VMA, reduciendo la película de asfalto y, por consiguiente, reduciendo la durabilidad de la mezcla y dándole un aspecto seco. El contenido de asfalto es el porcentaje de asfalto que se incorpora en la mezcla. Parte del asfalto será absorbido por el agregado y el resto de asfalto formará una película que rodean las partículas. A los primeros se les denomina asfalto absorbido y al segundo asfalto efectivo. El óptimo contenido de asfalto de la mezcla está en función de la granulometría y el porcentaje de absorción del material. Mezclas con alto porcentaje de filler (mayor superficie específica) requerirán mayor porcentaje asfalto, por ejemplo, las mezclas SMA tienen más porcentaje de asfalto que una mezcla convencional y Superpave. Mezclas porosas (% filler menor de 2%) necesitan menor porcentaje de asfalto. 2.2.3.2.2. Propiedades del diseño de mezclas asfálticas Según (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) al realizar el diseño de mezclas asfálticas en caliente, se deben considerar las siguientes propiedades: La estabilidad está relacionada con la capacidad del asfalto para soportar deformaciones bajo cargas de tránsito y resistir el desplazamiento horizontal, depende de la fricción y cohesión interna. La fricción se relaciona con la geometría y textura de la partícula; la cohesión se relaciona con las características del ligante. Los agregados que forman parte de mezclas asfálticas deben ser de caras fracturadas y superficie rugosa, generalmente provenientes de chancado. Los agregados con estas características tienen una mejor trabazón y mayor resistencia cortante, caso contrario al de agregados con partículas redondeadas que se deslizan una sobre otras. pág. 18 La durabilidad de la mezcla se relaciona a la capacidad del agregado a la desintegración, a la capacidad del asfalto a reaccionar con el medio y a evitar que el asfalto se desprenda del agregado. Los agregados que forman parte de mezclas asfálticas, no sólo deben cumplir con especificaciones granulométricas, sino también de calidad. Las presiones que soportarán los agregados, sobre todo en sus aristas son altas, por lo tanto, deben ser duros y muy resistentes. Para que no exista riesgo de peladuras (desprendimiento de la película de asfalto) los agregados deben ser hidrofóbicos. La impermeabilidad es la capacidad del medio para evitar el paso de aire y agua. Esta definición se relaciona con el porcentaje de vacíos de aire en la mezcla compactada y el acceso que estos vacíos tengan con la superficie. Mezclas porosas son diseñadas con la finalidad de permitir que el agua proveniente de las lluvias drene rápidamente a través de ellas. El alto porcentaje de vacíos de aire de este tipo de mezclas facilitaría la oxidación del asfalto; sin embargo, esta condición se reduce usando asfaltos modificados. La trabajabilidad de la mezcla es la facilidad con que la mezcla se coloca y compacta. Mezclas con alto porcentaje de fracción gruesa o alto porcentaje de filler son poco trabajables. Las mezclas del tipo open graded (mezclas porosas) y gap-graded (como las Stone Mastic Asphalt) tienden a segregarse y son difíciles de compactar. Mezclas con alto porcentaje de filler puede hacer que la mezcla se vuelva muy rígida evitando su adecuada compactación. Controlar la temperatura de compactación en la mezcla es muy importante, debido a que las mezclas frías son semi-rígidas a rígidas y no permiten su compactación dejando alto porcentaje de vacíos de aire. Mezclas flexibles resisten las deformaciones sin agrietarse. El terreno de fundación se asentará con los años debido al servicio, este asentamiento se reflejará en la superficie y la carpeta deberá acomodarse sin agrietarse. La carpeta asfáltica está soportando constantemente la acción de cargas cíclicas, este tipo de cargas origina que la carpeta se flexione constantemente. La resistencia a la fatiga es la resistencia a esta flexión, esta característica está íntimamente relacionada al asfalto, asfaltos oxidados no son resistentes a la fatiga. Los agrietamientos por fatiga surgen en la fibra inferior de la carpeta asfáltica cuando ésta trabaja a tracción, y se reflejan en la superficie denominándose piel de cocodrilo. pág. 19 La superficie de rodadura debe reducir la posibilidad que la llanta se deslice sobre ella, sobre todo en épocas de lluvia, esto se define como resistencia al deslizamiento. Mezclas porosas fueron pensadas para evitar el hidroplaning (encharcamiento de agua en la superficie, posiblemente por efecto de las lluvias) y deprimir el agua inmediatamente se encuentre en la superficie. Carpetas asfálticas con partículas redondeadas son menos resistentes al deslizamiento que las carpetas formadas por partículas duras y de textura rugosa. 2.2.4. Pavimento de concreto asfáltico en caliente 2.2.4.1. Generalidades Según (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013), este trabajo consistirá en la fabricación de mezclas asfálticas en caliente y su colocación en una o más capas sobre una superficie debidamente preparada e imprimada, de acuerdo con estas especificaciones y de conformidad con el Proyecto. 2.2.4.2. Materiales Según (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013), los materiales a utilizar serán los que se especifican a continuación: a) Agregados minerales gruesos Se aplica en lo que corresponda en las especificaciones del cemento asfáltico clasificado por penetración. Los agregados gruesos, deben cumplir además con los requerimientos, establecidos en la tabla: Tabla N°3. Requerimientos para los agregados gruesos Fuente: (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013) pág. 20 b) Agregados minerales finos Se aplica en lo que corresponda en las especificaciones del cemento asfáltico clasificado por penetración. Adicionalmente deberá cumplir con los requerimientos de la tabla: Tabla N°4. Requerimientos para los agregados finos Fuente: (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013) c) Gradación La gradación de los agregados pétreos para la producción de la mezcla asfáltica en caliente deberá ajustarse a alguna de las siguientes gradaciones y serán propuestas por el Contratista y aprobadas por el Supervisor. Además de los requisitos de calidad que debe tener el agregado grueso y fino según lo establecido en el acápite (a) y (b) de esta Subsección, el material de la mezcla de los agregados debe estar libre de terrones de arcilla y se aceptará como máximo el 1% de partículas deleznables según ensayo MTC E 212. Tampoco deberá contener materia orgánica y otros materiales deletéreos. 1. Gradación para mezcla asfáltica en caliente (MAC) La gradación de la mezcla asfáltica en caliente (MAC) deberá responder a algunos de los husos granulométricos, especificados en la tabla. Alternativamente pueden emplearse las gradaciones especificadas en la ASTM D 3515 e Instituto del Asfalto. pág. 21 Tabla N°5. Porcentajes que pasa según MAC Fuente: (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013) d) Filler o polvo mineral El filler o relleno de origen mineral, que sea necesario emplear como relleno de vacíos, espesante del asfalto o como mejorador de adherencia al par agregado-asfalto, podrá ser de preferencia cal hidratada, que deberá cumplir la norma AASHTO M-303 para la presente tesis se utilizara el cemento gris Portland, tipo IP, ya que al ser cambiando con agua, forma una pasta que fragua, brindando resistencia y estabilidad. La cantidad a utilizar se definirá en la fase de diseños de mezcla según el Método Marshall. e) Cemento asfáltico El Cemento Asfáltico deberá cumplir con lo especificado y los equivalentes al PG (Grado de Comportamiento-AASHTO M-320) especificados en las diferentes tablas de la EG 2013, basados en el clima y temperatura de la zona. f) Fuentes de provisión o canteras Se aplica lo indicado en la EG 2013. Adicionalmente el Supervisor deberá aprobar los yacimientos de los agregados, relleno mineral de aportación y cemento asfáltico, antes de procederse a la entrega de dichos materiales. 2.2.4.3. Requerimiento de construcción 2.2.4.3.1. Mezcla de agregados Las características de calidad de la mezcla asfáltica, deberán estar de acuerdo con las exigencias para mezclas de concreto bituminoso que se indican en la Tabla N°6 y Tabla N°7, según corresponda al tipo de mezcla que se produzca, de acuerdo al diseño del proyecto. pág. 22 Tabla N°6. Requisitos para mezcla de concreto bituminoso Fuente: (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013) Tabla N°7. Requisitos de adherencia Fuente: (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2013) Para zonas de alturas mayores a 3000 msnm. ó zonas húmedas y lluviosas; la efectividad, compatibilidad y alto rendimiento del aditivo entre el par asfalto – agregado en cada uno de los diseños de mezcla, será evaluado según EG 2013 ó en el caso de evaluarse con la norma ASTM D-1075 y/o ASTM D-4867 (Lottman Modificado), debe obtener valores mínimos de ochenta por ciento (80%). 2.2.5. Método de diseño Marshall 2.2.5.1. Metodología El método Marshall para diseño de mezclas de pavimentación fue formulado por Bruce Marshall, ingeniero de asfaltos del Departamento de Autopistas del estado de Mississippi. pág. 23 En el método Marshall se fabrican mediante impacto una probeta de mezcla que tiene diferentes características a las que se hará referencia, en primer lugar, se establecen cuáles son características volumétricas de la mezcla, se fabrican distintas mezclas con contenido diferentes de ligante y se determinan la densidad aparente también en función del peso específico de los áridos y el ligante se determina los vacíos de agregado. Luego se procede a llevar a cabo el ensayo mecánico de rotura de las probetas que se realiza en unas determinadas condiciones de temperatura y velocidad de aplicación carga, mediante este ensayo mecánico se determinan otros dos parámetros. • Estabilidad Marshall o carga de rotura • Deformación Marshall que es lo que se acortado el diámetro de la probeta hasta el momento de la rotura. El método Marshall, sólo es aplicable a mezclas asfálticas en caliente para pavimentación que contengan agregados con un tamaño máximo de 25 mm (1”) o menor creación de las probetas. El método modificado será de tamaños máximo arriba de 38 mm (1.5”). Realiza un análisis de las curvas en el método Marshall • Comprobar que la curva Ha esta por encisma del mínimo especificado (según tamaño máximo del agregado) • Elegir el contenido de betún asfaltico según la curva Hm • Ajustar para aproximarse a la relación filler/betún asfaltico especificada • Comprobar la estabilidad para el contenido elegido del betún asfaltico • Comprobar la deformación para el contenido elegido de betún asfaltico • Tomar la densidad correspondiente al contenido elegido de betún asfaltico como referencia para la compactación. (Ing. Jhonny Javier Pincay Bermello, 2018) 2.2.5.2. Granulometría La metodología Marshall utiliza la curva semilogarítmica para definir la granulometría permitida, (norma ASTM D3515) obtener la muestra representativa. Cuarteando para luego ser tamizado, tomando los pesos de las mallas retenidas tomando cuenta que cumpla con el tamaño máximo del agregado. Esta se realiza ya para el agregado grueso y fino. pág. 24 La selección de una curva granulométrica para el diseño de una mezcla asfáltica, está en función de dos parámetros: el tamaño máximo nominal del agregado y el de las líneas de control (superior e inferior), Las líneas de control son puntos de paso obligado para la curva granulométrica. La Tabla presenta los tamaños máximos nominales más utilizados, así como sus líneas de control de acuerdo con la ASTM D3515. Tabla N°8. Graduaciones propuestas para mezclas cerradas Fuente (ASTM D3516) 2.2.5.3. Especificaciones de la metodología La selección del contenido óptimo de asfalto depende de muchos criterios y nivel que tomaremos para el desarrollo de los ensayos. Un punto inicial para el diseño es escoger el porcentaje de asfalto para el promedio de los límites de vacíos de aire, el cual es 4%. las propiedades medidas y calculadas bajo este contenido de asfalto todas deberán ser evaluadas comparándolas con los criterios para el diseño de mezclas según sea la norma (Tabla 1.2). Si todos los dos estándares de evaluación cumplen, entonces vendrá el diseño preliminar de la mezcla asfáltica, en caso de que un criterio no se cumpla, se necesitara rediseñar la mezcla y hacer ajustes. pág. 25 Tabla N°9. Cuadro de criterio de diseño de mezclas Marshall Fuente: (https://www.cuevadelcivil.com/2015/04/determinacion-del-contenido-optimo-de.html) Tabla N°10. Mínimo porcentaje de vacíos de agregado mineral Fuente: (UNMSM reutilización de residuos sólidos de elastómero y pavimento asfaltico envejecido y su impacto ambiental en Manabí – Ecuador) 2.2.5.4. Evaluación y ajustes de una mezcla de diseño Cuando se desarrolla una mezcla de diseño, es frecuentemente necesario hacer varias mezclas de prueba para encontrar una que cumpla con todos los criterios de diseño. Cada una de las mezclas de prueba sirve como una guía para evaluar y ajustar las pruebas siguientes. Para diseño de mezclas preliminares o exploratorias, es aconsejable comenzar con una graduación de agregado que se acerque a la media de los límites establecidos. Las mezclas de prueba iniciales sirven para establecer la fórmula de trabajo y verificar que la graduación de agregado dentro de los límites especificados puede ser reproducida en una planta mezcladora. Cuando las mezclas de pruebas iniciales fallan con los criterios de diseño en cualquier contenido de asfalto seleccionado, será necesario modificar o, en algunos casos, rediseñar la mezcla. Para pág. 26 corregir una deficiencia, la manera más fácil de rediseñar una mezcla es cambiar la graduación de los agregados ajustando los porcentajes utilizados. Frecuentemente este ajuste es suficiente para cumplir con las especificaciones. Si el ajuste de los porcentajes no es suficiente, se deberán realizar serias consideraciones. Existen lineamientos generales para ajustar las mezclas de prueba, aunque estas sugerencias no funcionan en todos los casos. 2.2.6. Ensayos de materiales para el diseño de mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100 2.2.6.1. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos a) Muestra Según (MTC E 204, 2016), la cantidad deberá obtenerse del MTC E 201 y esta deberá estar completamente mezclada y reducida por medio de cuarteo, manual o mecánico. El agregado debe estar completamente mezclado y tener la suficiente humedad para evitar la segregación y la pérdida de finos. La muestra para el ensayo debe tener el peso seco aproximado y ser una fracción como resultado. No está permitido seleccionar la muestra a un peso exacto determinado. • Agregado fino: La cantidad de muestra de agregado fino, después de secado, debe ser de 300 g mínimo. • Agregado grueso: La cantidad de muestra de agregado grueso, después de secado, deberán tener aproximadamente los siguientes pesos: Tabla N°11. Cantidad mínima de muestra de agregado grueso Fuente: (MTC E 204, 2016) pág. 27 b) Procedimiento Según (MTC E 204, 2016). La muestra deberá estar seca a una temperatura de 110° ± 5°C, hasta obtener peso constante. Cuando se deseen resultados rápidos, no es necesario secar el agregado grueso para este ensayo, debido a que el resultado se afecta poco por el contenido de humedad a menos que: a) El tamaño máximo nominal sea menor de 12.5 mm (½”) b) El agregado grueso tenga una cantidad apreciable de finos menores de 4.75 mm (N°4). c) El agregado grueso sea altamente absorbente (por ejemplo, un agregado ligero). d) También las muestras pueden secarse con las más altas temperaturas asociadas con el uso de planchas de calentamiento, sin que se afecten los resultados, pues se permiten escapes de vapores que no generan presiones suficientes para fracturar las partículas, ni temperaturas tan altas que causen rompimiento químico del agregado. e) Selecciónese la serie de tamices de tamaños adecuados para cumplir con las especificaciones del material que se va a ensayar. Ordénese los tamices en orden decreciente, por tamaño de abertura. Efectúese la operación de tamizado a mano o por medio de un tamizador mecánico, durante un período adecuado. f) Limítese la cantidad de material en un tamiz determinado, de tal forma que todas las partículas tengan la oportunidad de alcanzar las aberturas del tamiz varias veces durante la operación del tamizado. g) En ningún caso, el peso debe ser tan grande que cause deformación permanente en la malla del tamiz. h) Continúese el tamizado por un período suficiente, de tal forma que después de terminado, no pase más del 1% de la cantidad en peso retenida en cada tamiz, durante un (1) minuto de tamizado continuo a mano, realizado de la siguiente manera: tómese individualmente cada tamiz, con su tapa y un fondo que ajuste sin holgura, con la mano en una posición ligeramente inclinada. Se golpea secamente el lado del tamiz, con un movimiento hacia arriba contra la palma de la otra mano, a razón de 150 veces por minuto, girando el tamiz aproximadamente 1/6 de vuelta en cada intervalo de 25 golpes. Se considerará satisfactorio el tamizado para tamaños mayores al tamiz de 4.75 mm (No. 4), cuando el total de las partículas del material sobre la malla forme una sola capa. Si el tamaño de los tamices hace impracticable el movimiento de tamizado recomendado, utilícense tamices de 203 mm (8") de diámetro para comprobar la eficiencia del tamizado. pág. 28 i) En el caso de mezclas de agregados gruesos y finos, la porción de muestra más fina que el tamiz de 4.75 mm (No. 4) puede distribuirse entre dos o más grupos de tamices para prevenir sobrecarga de los tamices individuales. j) Para partículas mayores de 75 mm (3"), el tamizado debe realizarse a mano, determinando la abertura del tamiz más pequeño por el que pasa la partícula. k) Comiéncese el ensayo con el tamiz más pequeño que va a ser usado. Rótense las partículas si es necesario, con el fin de determinar si ellas pasarán a través de dicho tamiz; sin embargo, no deberán forzarse las partículas para que pasen a través de éste. l) Determínese el peso de la muestra retenido en cada tamiz, con una balanza con sensibilidad de por lo menos 0.1% del peso de la muestra que va a ser ensayada. m) El peso total del material después del tamizado, debe ser comparado con el peso original de la muestra que se ensayó. Si la cantidad difiere en más del 0.3%, basado en el peso de la muestra original seca, el resultado no debe ser aceptado. 2.2.6.2. Abrasión por la máquina los ángeles a) Muestra (MTC E 207, 2016) Lavar y secar al horno la muestra reducida a peso constante, a 110 ± 5º C, separar cada fracción individual y recombinar a la gradación, lo más cercano correspondiendo al rango de medidas en el agregado como conforme para el trabajo. Registrar la masa de la muestra previamente al ensayo con aproximación a 1 g. Tabla N°12. Gradación de las muestras de ensayo Fuente: (MTC E 207, 2016) b) Procedimiento (MTC E 207, 2016) 1. Colocar la muestra de ensayo y la carga en la máquina de Los Ángeles y rotarla a una velocidad entre 30 rpm a 33rpm, por 500 revoluciones. Luego del número prescrito de pág. 29 revoluciones, descargar el material de la máquina y realizar una separación preliminar de la muestra, sobre el tamiz normalizado de 1,70 mm (Nº 12). Tamizar la porción más fina que 1,70 mm. Lavar el material más grueso que la malla de 1,70 mm y secar al horno a 110 ± 5º C, hasta peso constante y determinar la masa con una aproximación a 1 g. 2. Si el agregado está esencialmente libre de revestimiento y polvo el requerimiento de lavado puede ser obviado, pero siempre se requiere secar antes del ensayo. Por lo tanto, en el caso del ensayo de arbitraje se efectuará el lavado. La eliminación del lavado después del ensayo raramente reducirá las pérdidas de medida en más de 0,2 % de la masa original de la muestra. Información válida sobre la uniformidad de la muestra de ensayo podrá obtenerse por la determinación de la pérdida luego de 100 revoluciones. Esta pérdida podría ser determinada sin lavado del material más grueso que el tamiz normalizado de 1,70 mm (Nº 12). La relación de la pérdida después de 100 revoluciones frente a la pérdida luego de 500 revoluciones no excedería mayormente 0,20 para material de dureza uniforme. Cuando se realiza esta determinación, tener cuidado de evitar pérdida de alguna parte de la muestra, retornar la muestra entera incluyendo el polvo de la fractura, a la máquina de ensayo para las 400 revoluciones finales requeridas para completar el ensayo. c) Cálculos (MTC E 207, 2016) Calcular la pérdida (diferencia entre la masa inicial y final de la muestra) como un porcentaje de la masa original de la muestra de ensayo. Informar este valor como el porcentaje de pérdida. El porcentaje de pérdida determinado por este método no tiene una relación consistente conocida con el porcentaje de pérdida del mismo material. 2.2.6.3. Partículas chatas y alargadas en agregados a) Muestra (MTC E 223, 2016) 1. Mezclar totalmente la muestra y reducir a una cantidad apropiada por cuarteo, la cantidad de agregado no será de un peso predeterminado, sino el resultante del cuarteo, una vez secado y conformará los mínimos requeridos de acuerdo a lo indicado. 2. Partículas chatas y alargadas del agregado las partículas con una relación de longitud a espesor superior a un valor especificado. 3. Longitud: máxima dimensión de la partícula, ancho: máxima dimensión en el plano perpendicular a la longitud, espesor: máxima dimensión perpendicular a lo largo y ancho. pág. 30 Figura N°8. Dimensiones de la partícula de Agregado Fuente: (MTC E 223, 2016) Tabla N°13. Pesos mínimos requeridos para el ensayo de partículas Chatas y Alargadas dependiendo del Tamaño Máximo Nominal Fuente: (MTC E 223, 2016) b) Procedimiento 1. Si se requiere determinación por peso, secar la muestra al horno a peso constante a la temperatura de 110 ± 5C, si la determinación es por número de partículas, el secado no es necesario. 2. Tamizar la muestra conforme a lo especificado a la MTC E 205, reduzca cada fracción mayor a 9,5 mm (3/8” pulg) O 4,75 N°4 si es requerido, en un 10% o más de su peso original, conforme a la MTC 201, hasta obtener aproximadamente 100 partículas. 3. Ensayar cada partícula de cada fracción medida y colocarlas en uno de los tres grupos: 1) Chatas, 2) Alargadas y 3) Ni chatas ni alargadas. 4. Luego de la clasificación determinar la proporción de la muestra por cada grupo, ya sea o por conteo, de acuerdo a lo requerido. c) Cálculos 1. Calcular el porcentaje de partículas chatas y alargadas con aproximación 1% para cada malla mayor de 9,5 mm (3/8” pulg) o 4,75 (N°4) según sea necesario. pág. 31 2. Cuando se requiere el promedio de partículas chatas y alargadas de alguna muestra asumir que la medida de malla no ensayada (aquella que representa menos del 10% de la muestra) tiene el mismo porcentaje de partículas chatas y alargadas que la siguiente malla menor o la siguiente malla mayor, o utilizar el promedio de ambas mallas dado el caso. 2.2.6.4. Porcentaje de caras fracturadas a) Muestra (MTC E 210, 2016) 1. La muestra para ensayo deberá ser representativa y se obtendrá mediante un cuidadoso cuarteo del total de la muestra recibida. Hágase el análisis granulométrico de la muestra cuarteada. Secar la muestra lo suficiente hasta obtener una separación clara entre el material fino y grueso en la operación de tamizado 2. Tamizar la muestra por la malla Nº4 (4,75 mm), u otra malla especificada para la retención de material para este ensayo y luego reducir la parte retenida sobre la malla usando un cuarteador hasta el tamaño apropiado para ensayo. 3. El peso total de la muestra dependerá del tamaño del agregado así: Tabla N°14. Peso de muestra en relación al tamaño del agregado para ensayo de porcentaje de Caras Fracturadas Fuente: (MTC E 210, 2016) 2. Procedimiento (MTC E 210, 2016) 1. Lavar la muestra sobre el tamiz designado para la determinación de partículas fracturadas para retirar cualquier material fino remanente y secar a masa constante. Determinar la masa de la muestra, y cualquiera de las determinaciones subsecuentes de masa, al menos con 0,1% de la masa de la muestra seca original. pág. 32 2. Extender la muestra de ensayo seca sobre una superficie larga, plana y limpia que permita una inspección cuidadosa de cada partícula. Para verificar que la partícula entra en el criterio de fracturada, tomar la partícula del agregado de manera que la cara sea observada directamente. Si la cara constituye al menos un cuarto de la máxima sección transversal de la partícula de roca, considerar como una cara fracturada. 3. Usando la espátula o herramienta similar, separa en dos (02) categorías: (1) partículas fracturadas basadas en tanto si tiene el número requerido de caras fracturadas, (2) partículas que no reúnen el criterio especificado. Usar las figuras del 2 - 7 para ayudar en esta determinación. Se entenderá que algunas de las partículas de las figuras 2 - 4 muestran más de una cara de fractura. Si el número requerido de caras de fractura no está dado a las especificaciones aplicables, la determinación será hecha sobre la base de un mínimo de una cara fracturada. 4. Determinar la masa o cantidad de partícula en la categoría de partícula fracturada y la masa o cantidad de las partículas que no reúnan el criterio de fractura especificado. Use la masa para calcular el porcentaje de partículas fracturadas a menos que el porcentaje por conteo de partículas sea especificado. 5. Si más de un número de caras de fractura es especificado (por ejemplo 80% con una o más caras fracturadas y 50% con 2 o más caras de fracturas), repetir el procedimiento sobre la misma muestra para cada requerimiento. 3. Cálculos (MTC E 210, 2016) 1. Calcular el porcentaje de masa o porcentaje de conteo de partículas con el número especificado de caras fracturadas con aproximación al 1% de acuerdo con lo siguiente: Donde: 𝐹 𝑃 = 𝑥100 (𝐹 + 𝑁) P = porcentaje de partículas con el número especificado de caras fracturadas, F = masa o cantidad de partículas fracturadas con al menos el número especificado de caras fracturadas, N = masa o cantidad de partículas en la categoría de no fracturadas o que no entran en el criterio de partícula fracturada. pág. 33 2.2.6.5. Peso específico y absorción del agregado grueso a) Muestra (MTC E 206, 2016) Descartar todo el material que pase el tamiz 4,75 mm (Nº 4) por tamizado seco y luego lavar el material para remover polvo u otras impurezas superficiales. Si el agregado grueso contiene cantidades importantes de material más fino que el tamiz 4,75 mm (Nº 4) (tales como tamaños Nº 8 y 9 considerados en la Clasificación de la ASTM D 448), usar el tamiz 2,36 mm (Nº8) en vez del tamiz 4,75 mm (Nº 4). Tabla N°15. Peso mínimo de la muestra de ensayo para Ensayo de Peso Específico de Gruesos Fuente: (MTC E 206, 2016) b) Procedimiento (MTC E 206, 2016) 1. Secar la muestra a peso constante, a una temperatura de 110º C ± 5º C, ventilar en lugar fresco a temperatura ambiente de 1 a 3 horas para muestras de ensayo de tamaños máximos nominales de 37,5 mm (1 ½ pulg) o mayores para tamaños más grandes hasta que el agregado haya enfriado a una temperatura que sea cómoda al tacto (aproximadamente 50ºC). Inmediatamente sumergir el agregado en agua a una temperatura ambiente por un período de 24 h ± 4 h. Cuando se ensaya agregado grueso de tamaños máximos nominales mayores, sería conveniente realizar el ensayo en dos o más sub muestras, y los valores obtenidos combinarlos por cómputo. 2. Cuando los valores de peso específico y la absorción van a ser usados en proporcionamiento de mezclas de hormigón (concreto) en los cuales los agregados van a ser usados en su condición natural de humedad, el requerimiento inicial de secado a peso constante puede ser pág. 34 eliminada y, si las superficies de las partículas de la muestra van a ser mantenidas continuamente húmedas antes de ensayo, el remojo de 24 h puede ser eliminado. 3. Remover la muestra del agua y hacerla rodar sobre un paño grande y absorbente, hasta hacer desaparecer toda película de agua visible, aunque la superficie de las partículas aún parezca húmeda. Secar separadamente en fragmentos más grandes. Se debe tener cuidado en evitar la evaporación durante la operación del secado de la superficie. Se obtiene el peso de la muestra bajo la condición de saturación con superficie seca. Se determina éste y todos los demás pesos con aproximación de 0,5 g o al 0,05% del peso de la muestra, la que sea mayor. 4. Después de pesar, se coloca de inmediato la muestra saturada con superficie seca en la cesta de alambre y se determina su peso en agua. Tener cuidado de remover todo el aire atrapado antes del pesado sacudiendo el recipiente mientras se sumerge. 5. Secar la muestra hasta peso constante, a una temperatura entre 100º C + 5º C y se deja enfriar hasta la temperatura ambiente, durante 1 a 3 h o hasta que el agregado haya enfriado a una temperatura que sea cómoda al tacto (aproximadamente 50º C) y se pesa. c) Cálculos (MTC E 206, 2016) 1. Peso Específico: a) Peso Específico de masa (Pem) 𝐴 𝑃𝑒𝑚 = 𝑥100 (𝐵 − 𝐶) Donde: A = Peso de la muestra seca en el aire, gramos; B = Peso de la muestra saturada superficialmente seca en el aire, gramos; C = Peso en el agua de la muestra saturada. b) Peso específico de masa saturada con superficie seca (PeSSS) 𝐵 𝑃𝑒𝑠𝑠𝑠 = 𝑥100 (𝐵 − 𝐶) c) Peso específico aparente (Pea) 𝐴 𝑃𝑒𝑎 = 𝑥100 (𝐴 − 𝐶) Absorción (Ab) (𝐵 − 𝐴) 𝐴𝑏 (%) = 𝑥100 𝐴 pág. 35 Donde: A = Peso de la Muestra Seca en el Aire, gramos B = Peso de la Muestra Superficialmente Seca en el aire, en gramos C = Peso en el Agua de la Muestra Saturada 2.2.6.6. Peso específico y absorción del agregado fino b) Muestra (MTC E 205, 2016) 1. Mezclar uniformemente y reducir por cuarteo hasta obtener un espécimen de ensayo de aproximadamente 1 kg. 2. Colocar el agregado fino obtenido por cuarteo y secado a peso constante a una temperatura de 110 ± 5º C en un recipiente y cubrir con agua dejando reposar durante 24 horas. Decantar el agua evitando pérdida de finos y extender el agregado sobre una superficie plana expuesta a una corriente de aire tibio y remover frecuentemente para el secado uniforme, hasta que las partículas del agregado no se adhieran marcadamente entre sí. Colocar en el molde cónico y golpear la superficie suavemente 25 veces con la varilla para apisonado y levantar luego el molde. Si existe humedad libre el cono de agregado fino mantiene su forma. Seguir secando, revolver constantemente y probar hasta que el cono se derrumbe al quitar el molde, lo que indica que el agregado fino alcanzó una condición de superficie seca. b) Procedimiento (MTC E 205, 2016) 1. Introducir en el frasco una muestra de 500 g de material preparado, llenar parcialmente con agua a una temperatura de 23 ± 2º C hasta alcanzar la marca de 500 cm. Agitar el frasco para eliminar burbujas de aire de manera manual o mecánicamente. 2. Manualmente rodar, invertir y agitar el frasco para eliminar todas las burbujas de aire. Nota 1. Cerca de 15 a 20 minutos son normalmente requeridos para eliminar las burbujas de aire por método manual. 3. Mecánicamente, extraer las burbujas de aire por medio de una vibración externa de manera que no degrade la muestra. 4. Después de eliminar las burbujas de aire, ajustar la temperatura del frasco y su contenido a 23 ± 2º C y llenar el frasco hasta la capacidad calibrada. Determinar el peso total del frasco, espécimen y agua. pág. 36 5. Remover el agregado fino del frasco, secar en la estufa hasta peso constante a una temperatura de 110 ± 5º C, enfriar a temperatura ambiente por ½ a 1 ½ hora y determinar el peso. c) Cálculos (MTC E 205, 2016) 1. Peso Específico de Masa (Pem): 𝑊𝑜 𝑃𝑒𝑚 = 𝑥100 (𝑉 − 𝑉𝑎) Donde: Pem = Peso específico de masa Wo = Peso en el aire de la muestra secada en el horno, g; V = Volumen del frasco en cm3 Va = Peso en gramos o volumen en cm3 de agua añadida al frasco. 2. Peso específico de masa saturado con superficie seca (Pesss) 500 𝑃𝑒𝑠𝑠𝑠 = 𝑥100 (𝑉 − 𝑉𝑎) 3. Peso específico aparente (Pea) 500 𝑃𝑒𝑎 = 𝑥100 (𝑉 − 𝑉𝑎) − (500 − 𝑊𝑜) 4. Absorción (Ab) 500 − 𝑊𝑜 𝐴𝑏 = 𝑥100 𝑊𝑜 W0 = Peso en el aire de la muestra secada en el horno, g. V = Volumen del frasco en cm3. Va = Peso en gramos o volumen en cm3 de agua añadida al frasco. 2.2.6.7. Límites de consistencia a) Muestra (MTC E 110, 2016) Se obtiene una porción representativa de la muestra total suficiente para proporcionar 150 g a 200 g de material pasante del tamiz 425 μm (Nº 40). Las muestras que fluyen libremente pueden ser reducidas por los métodos de cuarteo o división de muestras. Las muestras cohesivas deben pág. 37 ser mezcladas totalmente en un recipiente con una espátula o cuchara y se obtendrá una porción representativa de la masa total extrayéndola dos veces con la cuchara. b) Procedimiento (MTC E 110, 2016) 1. Colocar una porción del suelo preparado, en la copa del dispositivo de límite líquido en el punto en que la copa descansa sobre la base, presionándola, y esparciéndola en la copa hasta una profundidad de aproximadamente 10 mm en su punto más profundo, formando una superficie aproximadamente horizontal. Tener cuidado en no dejar burbujas de aire atrapadas en la pasta con el menor número de pasadas de espátula como sea posible. Mantener el suelo no usado en el plato de mezclado. Cubrir el plato de mezclado con un paño húmedo (o por otro medio) para retener la humedad en la muestra. Figura N°9. Aparato manual para Límite Líquido (Cuchara de Casagrande) Fuente: (MTC E 110, 2016) pág. 38 Figura N°10. Muestras del material a ensayar de Limite Liquido (Antes Y Después) Fuente: (MTC E 110, 2016) 1.1. Utilizando el acanalador, dividir la muestra contenida en la copa, haciendo una ranura a través del suelo siguiendo una línea que una el punto más alto y el punto más bajo sobre el borde de la copa. Cuando se corte la ranura, mantener el acanalador contra la superficie de la copa y trazar un arco, manteniendo la corriente perpendicular a la superficie de la copa en todo su movimiento. En los suelos en los que no se puede hacer la ranura en una sola pasada sin desgarrar el suelo, cortar la ranura con varias pasadas del acanalador. Como alternativa, puede cortarse la ranura a dimensiones ligeramente menores que las requeridas, con una espátula y usar la del acanalador las dimensiones finales de la ranura. 2. Verificar que no existen restos de suelo por debajo de la copa. Levantar y soltar la copa girando el manubrio a una velocidad de 1,9 a 2,1 golpes por segundo hasta que las dos mitades de suelo estén en contacto en la base de la ranura una longitud de 13 mm (1/2 pulg). Nota1. Se recomienda el uso de una regla graduada para verificar que la ranura se cerró en 13 mm (1/2 pulg). 3. Verificar que no se haya producido el cierre prematuro de la ranura debido a burbujas de aire, observando que ambos lados de la ranura se hayan desplazado en conjunto aproximadamente con la misma forma. Si una burbuja hubiera causado el cierre prematuro de la ranura, formar nuevamente el suelo en la copa, añadiendo una pequeña cantidad de suelo para compensar la pérdida en la operación de ranuración y repetir de 6.1 a 6.3 a un contenido más elevado. Si luego de varias pruebas a contenidos de humedad sucesivamente más altos, la pasta de suelo se sigue deslizando en la copa o si el número de golpes necesarios para cerrar la ranura es siempre menor de 25, se registrará que el límite no pudo determinarse, y se reportará al suelo como no plástico sin realizar el ensayo de límite plástico. 4. Registrar el número de golpes, N, necesario para cerrar la ranura. Tomar una tajada de suelo de aproximadamente de ancho de la espátula, extendiéndola de extremo a extremo de la torta de suelo en ángulos rectos a la ranura e incluyendo la porción de la ranura en la cual el suelo se deslizó en conjunto, colocarlo en un recipiente de peso conocido, y cubrirlo. pág. 39 5. Regresar el suelo remanente en la copa al plato de mezclado. Lavar y secar la copa y el acanalador y fijar la copa nuevamente a su soporte como preparación para la siguiente prueba. 6. Mezclar nuevamente todo el espécimen de suelo en el plato de mezclado añadiéndole agua destilada para aumentar su contenido de humedad y disminuir el número de golpes necesarios para cerrar la ranura. Repetir de 1 a 6 para al menos dos pruebas adicionales produciendo números de golpes sucesivamente más bajos para cerrar la ranura. Una de estas pruebas se realizará para un cierre que requiera de 25 a 35 golpes, una para un cierre entre 20 y 30 golpes, y una prueba para un cierre que requiera de 15 a 25 golpes. 7. Determinar el contenido de humedad, W, del espécimen de suelo de cada prueba de acuerdo al método de ensayo NTP 339.127. Los pesos iniciales deben determinarse inmediatamente después de terminar el ensayo. Si el ensayo se interrumpe por más de 15 minutos, el espécimen ya obtenido debe pesarse en el momento de la interrupción. b) Cálculos (MTC E 110, 2016) Determinar el límite líquido para cada espécimen para contenido de humedad usando una de las siguientes ecuaciones: 𝑁 0.121 𝐿𝐿 = 𝑊𝑛 ( ) 25 𝐿𝐿 = 𝑘𝑊𝑛 N = Números de golpes requeridos para cerrar la ranura para el contenido de humedad W = Contenido de humedad del suelo K = factor dado en la Tabla N°16 Tabla N°16. Factor para determinación de Límite Líquido (Un Punto) Fuente: (MTC E 110, 2016) pág. 40 2.2.6.8. Ensayo de durabilidad al sulfato de sodio o magnesio a) Muestra (MTC E 209, 2016) 1. Solución de sulfato de magnesio. Se prepara disolviendo el peso necesario de sal del tipo "comercial", en agua a la temperatura de 25 a 30 °C. Se añade suficiente cantidad de sal, bien de la forma anhidra (MgSO4) o cristalizada (MgSO4.7H2O), para asegurar no solamente que la solución esté saturada, sino también que quede un exceso de cristales cuando la solución esté preparada. Se agita bien la solución mientras se está preparando. Se enfría la solución a una temperatura de 21 ± 1 °C, y se mantiene a esta temperatura por lo menos durante 48 horas antes de emplearla. Para conseguir la saturación a 23 °C (73.4 °F) de 1 dm3 de agua, son suficientes 350g de la sal anhidra o 1230 g de la hidratada. No obstante, como estas sales no son completamente estables y la forma anhidra es la menos estable, y puesto que es necesario que haya un exceso de cristales en la solución, se recomienda el empleo de 1400g, como mínimo, de sal hidratada por litro de agua. 2. Agregado fino. La muestra del agregado fino debe pasar toda por el tamiz de 9.5 mm (3/8”). La muestra tendrá el peso suficiente para poder obtener 100 g de cada una de las fracciones que se indican a continuación, que estén presentes en la muestra en cantidad mayor del 5%. Tabla N°17. Tamices en los cuales se evaluará el Agregado Fino para el ensayo de Durabilidad Fuente: (MTC E 209, 2016) 3. Agregado grueso. La muestra del agregado será el material retenido en el tamiz normalizado 4,75 mm (Nº 4). Este material se ensayará de acuerdo con el procedimiento descrito para agregado fino. La muestra será de un peso tal que una vez tamizada queden las siguientes cantidades de cada uno de los distintos tamaños (los pesos retenidos serán por lo menos el 5% de la muestra tamizada). pág. 41 Tabla N°18. Tamices en los cuales se evaluará el agregado grueso (según gradación) para ensayo de durabilidad Fuente: (MTC E 209, 2016) 4. Cuando se ensaya un agregado que contiene apreciables cantidades de agregado fino y grueso, que tengan una graduación de más del 10% en peso mayor que el tamiz 9,5 mm (3/8) y más del 10% en peso menor de 4,75 mm (Nº 4) ensayar las muestras por separado de acuerdo con los procedimientos para agregados fino y grueso, respectivamente. Los resultados deberán ser repartidos separadamente para la fracción de agregado fino y grueso, dando los porcentajes de la fracción grueso y fino en la graduación inicial. b) Preparación de Muestra (MTC E 209, 2016) 1. Agregado fino. Se lava completamente la muestra de agregado fino sobre un tamiz normalizado 300 μm m (Nº 50), se seca hasta peso constante a 105 ºC ó 110 ºC, y separa en diferentes tamaños, por tamizado, como sigue se efectuará una separación aproximada de la muestra gradada, por medio de un juego de los tamices. De las fracciones obtenidas en esta forma se selecciona muestras para disponer de 100 g después de efectuar un tamizado completo. (En general una muestra de 110 g será suficiente). No se usará el agregado fino que se adhiere a las mallas de los tamices al preparar las muestras. Se pesan las muestras de 100 ± 1 g de cada una de las fracciones después del tamizado final y se colocarán en envases individuales para el ensayo. pág. 42 2. Agregado grueso. La muestra de agregado grueso se lava bien, se seca hasta peso constante, a una temperatura de 110 – 5 °C (230 – 9 °F) y se separa en las diferentes fracciones indicadas en el numeral 4.2, por tamizado hasta rechazo. La cantidad requerida de cada una de estas fracciones, se pesa y se coloca, por separado, en los recipientes para ensayo. En el caso de las fracciones con tamaño superior a 19 mm (¾"), se cuenta también el número de partículas. Cuando son rocas deberán ser rotas en fragmentos uniformes, se pesarán 100 gr, de c/u. La muestra de ensayo pesará 5000 gr. – 2%. La muestra será bien lavada y secada antes del ensayo. c) Procedimiento (MTC E 209, 2016) 1. Inmersión de las muestras en la solución. Las muestras se sumergen en la solución de sulfato de sodio o de magnesio, durante un periodo no menor de 16 horas ni mayor de 18 horas, de manera que el nivel de la solución quede por lo menos 13 mm por encima de la muestra. El recipiente se cubre para evitar la evaporación y la contaminación con sustancias extrañas. Las muestras sumergidas en la solución, se mantienen a una temperatura de 21 – 1 °C (70 – 2 °F), durante todo el tiempo de inmersión. 2. Secado de las muestras, posterior a la inmersión. Después de 6.1, la muestra se saca de la solución dejándola escurrir durante 15 – 5 minutos y se la introduce en el horno, cuya temperatura se habrá regulado previamente a 110 – 5 °C (230 – 9 °F). Se secan las muestras hasta peso constante a la temperatura indicada. Durante el periodo de secado se sacan las muestras del horno, enfriándolas a la temperatura ambiente, y se pesan a intervalos de tiempo no menores de 4 horas ni mayores de 18 horas. Se puede considerar que se ha alcanzado un peso constante, cuando dos pesadas sucesivas de una muestra, difieren menos de 0.1 g en el caso del agregado fino, o menos de 1.0 g en el caso del agregado grueso. Una vez alcanzado el peso constante, se sumergen de nuevo las muestras en la solución. 3. Número de ciclos. El proceso de inmersión y secado de las muestras se prosigue, hasta completar el número de ciclos que se especifiquen. d) Cálculos (MTC E 209, 2016) 1. Después de terminar el último ciclo y que la muestra se haya enfriado, se lava hasta que quede exenta de sulfato de sodio o de magnesio, lo cual se reconoce en las aguas de lavado por la reacción al contacto con cloruro bárico (BaCl2) de que esté libre de las sales anteriores. Durante del lavado se debe evitar someter las partículas a impactos y frotamientos que puedan provocar su fracturamiento o desgaste. pág. 43 2. Después que ha sido eliminado el sulfato de sodio o sulfato de magnesio, se seca cada fracción de la muestra hasta peso constante a 105ºC ó 110ºC y luego se anota. Se tamiza el agregado fino a través del mismo tamiz en el cual estaba retenido antes del ensayo. Tabla N°19. Tamices para ensayos en Agregado Grueso después de eliminar sulfatos para ensayo de Durabilidad Fuente: (MTC E 209, 2016) 2.2.6.9. Angularidad del agregado fino a) Muestra (MTC E 222, 2016) La muestra será de los agregados utilizados en la elaboración de la mezcla asfáltica. Se tamiza y separa material que pase el tamiz 2,36 mm (No. 8) y sea retenido en el tamiz 75 mm (N° 200). b) Procedimiento Según (MTC E 222, 2016) Se determinará la gravedad específica bruta del agregado seleccionado (Gsb). Se vierte la arena por el embudo hasta que rebose el cilindro de volumen conocido. Se enrasa y se pesa el material retenido en el cilindro. Figura N°11. Aparato para medir la Angularidad del Agregado Fino Fuente: (MTC E 222, 2016) c) Cálculos (MTC E 222, 2016) Determinando el peso del agregado fino (w) que llena el cilindro de volumen conocido (v), el contenido de vacíos puede calcularse como la diferencia entre el volumen del cilindro y el volumen del agregado fino en el cilindro así: pág. 44 𝑤 𝑉 − 𝐴° = 𝐺𝑠𝑏 𝑥100 𝑉 2.2.7. Ensayos para evaluar las propiedades físico – mecánicas de las mezclas asfálticas compactadas 2.2.7.1. Parámetros volumétricos de mezclas compactadas (Minaya, S. & Ordoñez, A., 2001) Las propiedades volumétricas de las mezclas compactadas proporcionan algún indicativo del probable comportamiento del pavimento en servicio, estas propiedades volumétricas son vacíos de aire (Va), vacíos en el agregado mineral (VMA), vacíos llenos con asfalto (VFA), y contenido de asfalto efectivo (Pbe). Es necesario entender las definiciones y procedimientos analíticos para la determinación de estas propiedades, de tal manera que seamos capaces de seleccionar adecuadamente el diseño de mezclas. Estos conceptos se aplican tanto a mezclas compactadas como a especímenes no disturbados extraídos de campo. Las propiedades volumétricas se aplican en todos los diseños de mezclas como Superpave, SMA y las mezclas convencionales. Figura N°12. Ilustración de gravedades específicas bulk, efectiva y aparente; vacíos de aire; y contenido de asfalto efectivo en mezclas compactadas Fuente: (Minaya, S. & Ordoñez, A., 2001) pág. 45 2.2.7.1.1. Gravedad específica Bulk de la combinación de agregados (G o Gsb) Según (Minaya, S. & Ordoñez, A., 2001) cuando la muestra se ensaya en fracciones separadas (por ejemplo, grueso y fino), el valor de la gravedad específica promedio se calcula con la siguiente ecuación: 𝑃1 + 𝑃2 + … + 𝑃𝑛 𝐺 = 𝑃1 𝑃2 𝑃𝑛 𝐺1 + 𝐺2 + ⋯ + 𝐺𝑛 G: Gravedad especifica promedio G1, G2, … Gn: Valores de gravedad especifica por fracción 1, 2, …, n P1, P2, …, Gn: Porcentaje en pesos de la fracción 1, 2, ..., n La gravedad específica bulk del filler mineral es difícil de determinar. Sin embargo, si se sustituye por la gravedad específica aparente del filler, el error es despreciable. Esta ecuación se puede aplicar para determinar la gravedad específica bulk y aparente de la combinación de agregados. 2.2.7.1.2. Gravedad Específica Teórica Máxima Rice (Gmm) (Minaya, S. & Ordoñez, A., 2001) 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑠 𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠 𝑛𝑜 𝑙𝑙𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑚𝑎𝑠 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 Figura N°13. Vacíos en Agregado recubierto de Asfalto Fuente: (Minaya, S. & Ordoñez, A., 2001) Según (Minaya, S. & Ordoñez, A., 2001) la gravedad especifica Rice en las mezclas asfálticas en caliente (Gmm) se calcula de acuerdo a la norma AASHTO T209, su valor se emplea en el cálculo de los vacíos. Si la mezcla contiene agregados absorbentes se recomienda colocarla en el horno (manteniéndola a la temperatura de mezcla) por cuatro horas de tal manera que el cemento asfáltico sea absorbido completamente por el agregado entes del ensayo. Mantener la mezcla en un recipiente tapado mientras se encuentra en el horno. Si el ensayo se hace por triplicado en la mezcla que contiene un porcentaje cerca al óptimo contenido de asfalto, promediar los tres resultados; calcule la gravedad específica efectiva de los agregados. pág. 46 Si se realiza el cálculo de la gravedad específica Rice en cada una de las muestras a diferentes contenidos de asfalto, calcular la gravedad específica efectiva de agregados en cada caso. Calcule el promedio de las gravedades específicas efectivas y el promedio de las gravedades específicas Rice. En ausencia de datos proporcionados por el Método Rice, la gravedad específica puede calcularse con una relación matemática que considera las gravedades específicas bulk y aparente de los componentes de la mezcla: 100 𝐺𝑚𝑚 = % 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 % 𝑔𝑟𝑢𝑒𝑠𝑜 % 𝑓𝑖𝑛𝑜 % 𝑓𝑖𝑙𝑙𝑒𝑟 + + + 𝐺𝑠𝑎 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝐴 𝐵 𝐶 Siendo: 𝐺𝑠𝑏+𝐺𝑠𝑎 𝐴 = , para el agregado grueso. 2 𝐺𝑠𝑏+𝐺𝑠𝑎 𝐵 = , para el agregado fino. 2 𝐺𝑠𝑏+𝐺𝑠𝑎 𝐶 = , para el filler. 2 Donde: Gsb: Gravedad Específica Bulk Gsa: Gravedad Específica Aparente 2.2.7.1.3. Gravedad específica Bulk de mezclas compactadas (Gmb) Según (Minaya, S. & Ordoñez, A., 2001) determine la gravedad específica bulk de cada espécimen tan pronto como las probetas compactadas se han enfriado a la temperatura ambiente, según AASHTO T166. Se determina calculando la relación entre su peso al aire y su volumen. • Pesar el espécimen al aire. • Sumerja la muestra en agua por unos minutos, pesar la muestra en su condición saturada superficialmente seca (SSD) en el agua. • Sacar la muestra del agua, secar el exceso de agua y pesar en su condición SSD en el aire. • Calcular el volumen restando el peso del espécimen SSD en el aire y el peso del espécimen SSD sumergida. La fórmula empleada será: 𝑊𝐷 𝐺𝑚𝑏 = 𝑊𝑆𝑆𝐷 − 𝑊𝑠𝑢𝑏 Donde: Gmb: Gravedad Específica Bulk de la muestra compactada WD: Peso del espécimen al aire WSSD: Peso del espécimen en su condición SSD en el aire pág. 47 Wsub: Peso del espécimen sumergido 2.2.7.1.4. Vacíos en el agregado grueso en la condición seco-rodillado (VCADRC) Según (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) los vacíos de agregado grueso obtenido por el peso unitario seco rodillado, VCADRC, se define como el porcentaje de vacíos de aire dentro de una muestra de agregado grueso compactado. Figura N°14. Vacíos en Agregado Grueso, VCADRC Fuente: (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) Para determinar los vacíos en el agregado grueso se propusieron diferentes métodos, pero el más popular es el Unit Weight and Voids in Aggregate normalizado por AASHTO T19. Cuando se calcula la densidad seco-rodillado de la fracción de agregado grueso, el VCADRC de la fracción se determina usando la siguiente ecuación: 𝐺𝑐𝑎Ɣ𝑤−Ɣ𝑠 𝑉𝐶𝐴𝐷𝑅𝐶 = ( )100 𝐺𝑐𝑎Ɣ𝑤 Donde: VCADRC: Vacíos en el agregado grueso en la condición seco-rodillado Ɣs: Peso Unitario de la fracción de agregado grueso en la condición seco-rodillado (Kg/m3) Ɣw: Peso Unitario del agua (998 Kg/m3) Gca: Gravedad Específica Bulk del agregado grueso 2.2.7.1.5. Vacíos de agregado grueso en mezcla (VCAmezcla) Según (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) los vacíos de agregado grueso en mezcla, VCAmezcla, se definen como el porcentaje de vacíos de aire más el contenido de asfalto efectivo y el agregado fino. El asfalto absorbido se considera como parte del volumen ocupado por el agregado grueso. pág. 48 Figura N°15. Vacíos del Agregado Grueso, VCAMEZCLA Fuente: (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) 𝐺𝑚𝑏 𝑉𝐶𝐴𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 100 - ( )*PCA 𝐺𝑐𝑎 Donde: VCAmezcla: Vacíos de Agregado Grueso en Mezcla. Gca: Gravedad Especifica Bulk del Agregado Grueso. Gmb: Gravedad Especifica Bulk de la mezcla. PCA: Porcentaje en peso de agregado grueso en mezcla. 2.2.7.1.6. Vacíos en el Agregado Mineral (VMA) Según (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) los vacíos en el agregado mineral o VMA, es el volumen de vacíos entre los agregados (gruesos y finos) de una mezcla compactada que incluye los vacíos de aire y el contenido de asfalto efectivo, expresado en porcentaje del volumen total de la mezcla. Figura N°16. Vacíos en el Agregado Mineral, VMA Fuente: (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) pág. 49 𝐺𝑚𝑏 𝑉M𝐴 = 100 - ( )*PS 𝐺𝑠𝑏 Donde: VMA: Vacíos en el agregado mineral. Gmb: Gravedad Especifica Bulk de la mezcla. Gsb: Gravedad Especifica Bulk de la combinación de Agregados. PS: Porcentaje de Agregado en la mezcla. 2.2.7.1.7. Porcentaje de vacíos de aire en mezclas compactadas (Va) Según (Minaya Gonzáles, S. & Ordoñez Huamán A., 2006) los vacíos de aire, Va, en el total de la mezcla compactada consiste de los pequeños espacios de aire entre las partículas de agregados recubiertos. El porcentaje de vacíos de aire en la mezcla compactada puede determinarse usando: 𝐺𝑚𝑏 𝑉a = (1 − )*100 𝐺𝑚𝑚 Donde: Va: Porcentaje de Vacíos de aire en Mezclas Compactadas. Gmm: Gravedad Especifica Teórica Máxima de la mezcla. Gmb: Gravedad Especifica Bulk de la mezcla. 2.2.7.2.. Ensayo de estabilidad y flujo Marshall a) Muestra (MTC E 504 , 2016) Preparación de especímenes mezclados y compactados en laboratorio. b) Procedimiento (MTC E 504 , 2016) 1. Se ensayarán un mínimo de 03 especímenes que tendrán el mismo tipo de agregado, calidad y gradación, el mismo tipo y cantidad de filler, y la misma fuente de ligante, grado y cantidad. Además, tendrán la misma preparación: temperatura, compactación y enfriamiento. 2. Los especímenes deberán enfriarse a temperatura ambiente después de la compactación. Durante el enfriamiento serán colocados sobre una superficie suave y plana. Se determinará el peso específico bulk de cada espécimen por el método D2726. Los pesos específicos bulk de los especímenes para cada contenido de ligante estarán dentro de ± 0,020 del promedio tal como se indica en D 6926. 3. Medir el espesor de los especímenes de acuerdo a MTC E 507. pág. 50 4. Los especímenes podrán acondicionarse para su ensayo tan pronto alcancen la temperatura ambiente. Los ensayos se completarán dentro de las 24 h de haberse compactado los especímenes. Llevar los especímenes a la temperatura especificada por inmersión en agua de 30 a 40 min. O colocarlos en horno de 120 a 130 min. 5. Mantener el baño u horno a 60 ± 1 ºC para cemento asfáltico, 49 ± 1 ºC para alquitrán con caucho y 38 ± 1 ºC para alquitrán. 6. Limpiar completamente las líneas guías y el interior de las superficies del cabezal antes de ejecutar el ensayo. Lubricar las líneas guías de tal manera que el segmento superior del cabezal se deslice libremente sobre ellas. El cabezal deberá estar a temperatura de 20 a 40 ºC. Si se emplea el baño de agua, limpiar el exceso de agua del interior de los segmentos del cabezal. 7. Remover un espécimen del agua, horno ó baño de aire (en caso del baño de agua remover el exceso con una toalla) y colocarlo en el segmento inferior del cabezal. Colocar el segmento superior sobre el espécimen y colocar el conjunto completo en la máquina de carga. Si se usa, colocar el flujómetro en posición sobre una de las líneas guías y ajustarlo acero mientras se sostiene firmemente contra el segmento superior del cabezal mientras el ensayo se está ejecutando. 8. El tiempo desde la remoción del espécimen del baño a la determinación de la carga máxima no debe exceder los 30 segundos. Aplicar la carga al espécimen por medio de una razón constante de 50 mm/min. Hasta que la carga decrezca según lo indique el dial de carga. Registrar la máxima carga indicada en la máquina de carga o convertirla de la lectura máxima del dial micrómetro como estabilidad Marshall. Liberar el flujómetro o anotar la lectura del dial micrómetro en el instante en que la máxima carga empieza a decrecer. El valor del flujo normalmente se da en unidades de 0,25 mm. Este procedimiento pueda que requiera de dos personas para conducir el ensayo y registrar los datos. pág. 51 Figura N°17. Máquina de Estabilidad Marshall con anillo de carga Fuente: (Minaya, S. & Ordoñez, A., 2001) c) Cálculos (MTC E 504 , 2016) Los especímenes moldeados en laboratorio deberán satisfacer los requerimientos de espesor de 63,5 ± 2,5 mm. Los especímenes dentro de la tolerancia de espesor pueden ser corregidos basados en el volumen del espécimen. Las estabilidades determinadas en núcleos extraídos de campo con amplios rangos de variación de espesor también serán corregidas. Sin embargo, los resultados con correcciones mayores deberán ser empleados con precaución. Ver la Tabla N°20 para los factores de corrección. La razón de correlación es empleada de la siguiente manera: A= B X C Donde: A = Estabilidad corregida. B = Medida de la estabilidad (carga). C = Razón de correlación de la tabla. pág. 52 Tabla N°20. Factores de Estabilidad de Correlación A Fuente: (MTC E 504 , 2016) A Mide la estabilidad del espécimen multiplicado por la relación para el espesor de la muestra es igual a la estabilidad corregida para 2 ½ “(63,5 mm) del espécimen. B La relación Volumen-espesor se basa en un diámetro de la probeta de 4” (101,6 mm) 2.2.7.3. Ensayo cántabro de pérdida por desgaste a) Muestra (MTC E 515 , 2016) 1. Número de probetas. Se preparará un mínimo de cuatro probetas para cada contenido de ligante ensayado. 2. Preparación de los agregados. Las distintas fracciones de agregados que componen la mezcla se secan en estufa hasta peso constante a una temperatura de 105 a 110 ºC. 3. Temperaturas de mezcla y compactación. Las temperaturas del ligante en la mezcla y compactación de las probetas, serán las adecuadas para hacer compatible una buena envuelta sin que se produzca escurrimiento. Como criterio orientativo, se pueden elegir las temperaturas que se prescriben, según viscosidad, en la norma sobre el ensayo Marshall. pág. 53 4. Preparación de mezclas. Se pesan sucesivamente en un recipiente tarado las cantidades de cada fracción de los agregados necesarias para la fabricación de una probeta, de tal modo que la cantidad total de agregados sea de 1,000 g. El resto del proceso de preparación coincide con el indicado en la norma, para la fabricación de las probetas Marshall. 5. Compactación de las mezclas. La energía de compactación será de 50 golpes por cara, empleando el equipo y procedimiento de compactación descritos en la norma Marshall 6. Densidad y análisis de vacíos. Una vez desmoldadas las probetas, se determina su densidad v contenido de vacíos a partir de la medida geométrica de su volumen y densidad relativa de los materiales, según la norma MTC E 505. b) Procedimiento (MTC E 515 , 2016) 1. En general, la temperatura de ensayo estará comprendida entre 15 y 30 ºC, con una tolerancia máxima de ±1ºC. 2. Se determina la masa de cada probeta con aproximación de 0,1 g y se anota este valor, P1. Antes de ensayarlas, las probetas se mantienen a la temperatura de ensayo un mínimo de seis horas. 3. Se introduce a continuación una probeta en el bombo de la máquina de Los Ángeles y sin la carga abrasiva de las bolas, se hace girar el tambor a la misma velocidad normalizada en las normas MTC E 207 (30 a 33 rpm), durante 300 vueltas. 4. Al final del ensayo, se saca la probeta y se pesa de nuevo con la misma aproximación de 0,1 g, anotando este valor como P2. 5. El ensayo se repite de forma idéntica con cada una de las probetas análogas preparadas c) Cálculos (MTC E 515 , 2016) Se calcula el resultado del ensayo de pérdida por desgaste para cada probeta ensayada, mediante la expresión: 𝑃1−𝑃2 P = x100 𝑃1 Donde: P = Valor de la pérdida por desgaste, en % P1 = Masa inicial de la probeta, en gramos. P2 = Masa final de la probeta, en gramos. Se calcula el valor medio de todas las probetas análogas ensayadas. pág. 54 2.2.7.4. Ensayo de resistencia al daño inducido por humedad a) Muestra (MTC E 522 , 2016) Preparación de Especímenes Mezclados y Compactados en Laboratorio: 1. Hacer al menos seis especímenes para cada ensayo, la mitad para que sea ensayado en seco y la otra mitad para que sea ensayado después de su saturación parcial y acondicionamiento húmedo con un ciclo de congelamiento – deshielo (Nota 1). Nota 1. Se recomienda que dos especímenes adicionales sean preparados. Estos especímenes pueden ser empleados para establecer los procedimientos de compactación como se indica y la técnica de saturación al vacío 2. Especímenes de 100 mm de diámetro por 63,5 ± 2,5 mm de espesor ó 150 mm de diámetro por 95 ± 5 mm de espesor deben ser empleados si se presentan en la mezcla agregados mayores a 25 mm. 3. Preparar mezclas en bachadas lo suficientemente grandes para fabricar al menos tres especímenes ó alternativamente preparar una bachada lo suficientemente grande como para hacer un espécimen a la vez. Si se prepara una bachada para varios especímenes, separarla en cantidades de un solo espécimen antes de colocarlas en el horno. 4. Después de mezclar, la mezcla será colocada en un recipiente con un área superficial de 48,400 a 129,000 mm2 en su base y una profundidad aproximada de 25 mm y será enfriada a temperatura ambiente por 2 ± 0,5 horas. Luego la mezcla será colocada en un horno a 60 ± 3º C por un espacio de 16 ± 1 horas para su curado. Los recipientes serán colocados en las repisas del horno para permitir la circulación de aire bajo el recipiente si es que las repisas no son perforadas. 5. Después del curado, colocar la mezcla en un horno por 2 horas ± 10 minutos a la temperatura de compactación ± 3º C antes de la compactación. Compactar los especímenes de acuerdo al método MTC E 504. La mezcla será compactada a 7,0 ± 0,5% vacío de aire. Este nivel de vacíos puede ser obtenido al ajustar el número de golpes de MTC E 504; regulando la presión de pie, el número de golpes, el nivel de carga ó alguna combinación dada en MTC E 504. El procedimiento exacto debe ser determinado experimentalmente para cada mezcla antes de compactar el espécimen para cada grupo (ver Nota 2). Nota 2. Debido al elevado contenido de vacíos y a la inestabilidad de los especímenes, asegúrese de que cada espécimen esté adecuadamente enfriado y estable antes de removerlo de su molde. pág. 55 6. Después de remover de los moldes, el espécimen debe ser almacenado por 24 ± 3 horas a la temperatura ambiente. Pre Acondicionamiento de Especímenes: 1. Un subgrupo será ensayado en seco, y el otro se saturará parcialmente al vacío, sometido a congelamiento y embebido en agua tibia antes de su ensayo. 2. El subgrupo seco será almacenado a temperatura ambiente 24 ± 3 hrs. Al final del periodo de curado los especímenes serán cubiertos con plástico o colocados dentro de bolsas plásticas gruesas a prueba de goteo. Los especímenes luego serán colocados en un baño de agua 25 ± 0,5º C por 2 horas ± 10 minutos con un mínimo de 25 mm de agua por encima de su superficie. Luego, ensayar los especímenes como se indicará. 3. Colocar el espécimen en el contenedor de vacío soportado un mínimo de 25 mm por encima de la base del contenedor por medio de un espaciador perforado. Llenar el contenedor con agua potable a la temperatura ambiente de tal forma que los especímenes tengan al menos 25 mm de agua encima de su superficie. Dejar el espécimen sumergido en agua por corto tiempo (aproximadamente entre 5 a 10 minutos). 4. Cubrir cada uno de los especímenes saturados con una cubierta plástica. Colocar cada espécimen envuelto en una bolsa plástica conteniendo 10 ± 0,5 mL de agua, y sellar la bolsa. Colocar las bolsas plásticas conteniendo los especímenes en la congeladora a una temperatura de -18º ± 3º C por un mínimo de 16 horas. Remover los especímenes de la congeladora. 5. Colocar los especímenes en un baño con agua potable a 60 ± 1º C por 24 ± 1 horas. Los especímenes deben tener un mínimo de 25 mm de agua encima de su superficie. Tan pronto como sea posible después de su colocado en el baño de agua, remover la película plástica y las bolsas de cada espécimen. 6. Después de 24 ± 1 horas en el baño de agua de 60 ± 1º C, remover los especímenes y colocarlos luego en un baño de agua a 25 ± 0,5º C por 2 horas ± 10 minutos. Los especímenes deben tener un mínimo de 25 mm de agua por encima de su superficie. Puede ser necesario adicionar hielo al baño de agua para prevenir que la temperatura de esta se eleve por encima de los 25ºC. No más de 15 minutos serán requeridos para que el agua del baño alcance los 25 ± 0,5º C. Remover los especímenes del baño de agua, y ensayarlos como se describirá en breve. b) Procedimiento pág. 56 (MTC E 522 , 2016) 1. Determinar el esfuerzo de tensión indirecta de los especímenes secos y acondicionados a 25 ± 0,5º C. 2. Remover los especímenes del baño de agua de 25 ± 0,5º C y determinar su espesor (t’) por MTC E 507. Colocarlo entre las cintas de carga de acero y luego colocar el conjunto entre las dos placas de apoyo de la máquina de ensayo. Se debe tomar cuidado de tal forma que la carga sea aplicada a lo largo del diámetro del espécimen. 3. Aplicar la carga a los especímenes por medio de una razón constante de movimiento del cabezal de la máquina de ensayo, a 50mm (2 pulg) por minuto. 4. Registrar el esfuerzo a compresión máximo obtenido en la máquina de ensayo y continuar cargando hasta que aparezca una fisura vertical. Remover el espécimen de la máquina y abrirlo por la fisura. Inspeccionar su interior para evidenciar si hay agregados fisurados o fracturados, visualmente estimar el grado aproximado del daño por la humedad en una escala del 0 al 5 (con 5 como el de mayor desprendimiento). c) Cálculos (MTC E 522 , 2016) Calcular el esfuerzo a tensión como sigue: Unidades SI: 200𝑝 𝑆𝑡 = π∗t∗D Donde: St =: Esfuerzo a la tensión, KPa. P = Carga máxima, N. T = Espesor del espécimen, mm. D = Diámetro del espécimen, mm. Expresar el índice numérico de resistencia de mezclas asfálticas al efecto dañino del agua como la razón del esfuerzo original que es retenido después del acondicionamiento húmedo y de congelamiento-deshielo. Calcular la razón del esfuerzo a tensión con dos cifras decimales cómo se indica: 𝑆2 Razón del Esfuerzo a Tensión (TSR) = 𝑆1 Donde: S1 = Promedio del esfuerzo a la tensión del subgrupo seco, KPa. S2 = Promedio del esfuerzo a la tensión del subgrupo condicionado, KPa. pág. 57 2.2.7. ¿Qué es el grafito? Según (Coordinación General de Minería, 2014) El grafito es un mineral compuesto exclusivamente por el elemento carbono. El grafito tiene la misma composición química que el diamante, que también es carbono puro, pero la estructura molecular del grafito y el diamante es completamente diferente. Esto provoca características casi opuestas en sus propiedades físicas. El grafito es un mineral bastante común, pero los cristales finos son raros. La mayoría de las áreas de minería de grafito producen enormes cantidades de una o varias vetas grandes de grafito, pero no suelen encontrarse muestras de colectores en buenos cristales. Debe prestarse mucha atención a las muestras de grafito, especialmente los cristales delgados, que son frágiles. Puede ser difícil lavar los cristales, ya que se desprenden fácilmente y se arruinan. El grafito también manchará su superficie y se desgastará si se mueve demasiado. También mancha la mano cuando se maneja, y manchará una etiqueta o caja de cartón si se almacena en una. Figura N°18. Grafito Fuente:( https://mineriaenlinea.com/rocas_y_minerales/grafito/) 2.2.7.1. Propiedades del grafito Según (Universidad de Oviedo, 2020) • Propiedades mecánicas Módulo elástico: 4-30 GPa en función del proceso de obtención Dureza: temperatura ambiente de 1-2 Mohs • Propiedades eléctricas. Resistividad específica: 0.00600 ohm-cm • Propiedades térmicas pág. 58 Temperatura de fusión: 3650 ºC Coeficiente de dilatación térmica lineal: A la temperatura de 20 ºC Conductividad térmica: 80-240 W/m·K Capacidad calorífica específica: 0.70768 J/g·°C • Propiedades magnéticas: no tiene • Propiedades químicas: No inflamable. Durabilidad en ácidos débiles, agua (dulce y salada), álcalis débiles, disoluciones orgánicas muy buena. Aguanta radiaciones U.V. No aguanta bases fuertes y poco ácidos fuertes 2.2.7.2. Aplicaciones del grafito (CAMIMEX, 2012) • El grafito es un material refractario y se emplea en ladrillos, crisoles, etc. • Al deslizarse las capas fácilmente en el grafito, resulta ser un buen lubricante sólido. • Se utiliza en la fabricación de diversas piezas en ingeniería, como pistones, juntas, arandelas, rodamientos, etc. • Este material es conductor de la electricidad y se usa para fabricar electrodos. También tiene otras aplicaciones eléctricas. • Se emplea en reactores nucleares, como moderadores y reflectores. • El grafito mezclado con una pasta sirve para fabricar lápices. • Es usado para crear discos de grafito parecidos a los de discos vinilo salvo por su mayor resistencia a movimientos bruscos de las agujas lectoras. • También se utiliza para evitar la oxidación. • En los últimos tiempos, el grafito ha ganado la consideración de mineral estratégico para la construcción de armamento nuclear, por emplearse como moderador, con el fin de reducir la acción de los neutrones del uranio. • Se emplea para la fundición de metales (principalmente en la industria del acero), que son utilizados en hornos de arco eléctrico. 2.2.7.3. Como se forma el grafito. Según (Pablo Solís Fernández, 2011) Dentro de la formación del grafito, este material se encuentra en rocas metamórficas como resultado de la reducción de compuestos de carbono sedimentario durante el metamorfismo. También se encuentra en rocas ígneas y en los meteoritos. Los minerales asociados a su estructura incluyen cuarzo, calcita, diferentes añicos y turmalina. En meteoritos ha encontrado pág. 59 con troilita y minerales silicatos. Los cristales de este material en hierro meteoritito se conocen como cliftonita. 2.2.7.3.1. Como se obtiene el Grafito Según (Pablo Solís Fernández, 2011) El Proceso de producción del grafito es el siguiente: • Minería: El mineral de grafito se extrae de las minas de cielo abierto o subterráneas, pudiendo ser de fácil extracción o exigir el uso de explosivos para desmontar. El mineral, después de extraído, es transportado a plantas de concentración. • Concentración mecánica: El mineral se somete a sucesivas moliendas ya un proceso de separación mecánica (por flotación) de las impurezas presentes en este mineral. La concentración mecánica busca la máxima recuperación del grafito presente en el mineral, preservando sus características físicas. En este proceso se alcanzan niveles de 75% a 98% de este mineral. • Concentración química: Para obtener grafito con altos contenidos (encima del 98%) se utiliza la concentración química para remoción de las impurezas restantes previamente concentrado mecánicamente. Con este proceso se alcanzan niveles de 99,8% de este mineral. • Clasificación: Técnicas de cribado se utilizan para clasificar las partículas del grafito concentrado, alcanzando la distribución granulométrica deseada para cada aplicación en la industria. Para la producción de polvo de grafito muy fino (debajo de 75 micras), molinos pendulares de chorro y martillo molen el grafito concentrado, hasta que las partículas alcancen el tamaño deseado. Las partículas molidas se clasifican, posibilitando controlar la distribución granulométrica del producto generado. Los diferentes métodos de molienda y clasificación permiten dar formato a la partícula, dando al estado natural del grafito características distintas de densidad para superficies específicas. 2.2.8. Material de carbono grafito (Infografeno, 2014) 2.2.8.1. Grafeno El grafeno no es más que el nombre que se le da a una sola capa atómica de grafito. El grafito es un cristal formado por capas compuestas de átomos de carbono unidos covalentemente, entre las cuales sólo existe interacción van der Waals. El grafeno pertenece pues a la familia de alótropos del carbono, a la que pertenecen también, además del diamante, sus predecesores cronológicos: los fullerenos y los nanotubos de carbono. pág. 60 2.2.8.1.1. Propiedades mecánicas del grafito. Según (Graphenano, 2017): El grafeno es una sustancia con unas características muy interesantes, algunas asombrosas. Estas propiedades junto a la abundancia de carbono en la naturaleza han hecho al grafeno ganarse el adjetivo de «material del futuro». Algunas de las características más destacadas del grafeno son: • Alta conductividad térmica. • Alta conductividad eléctrica • Alta elasticidad (deformable). • Alta dureza (resistencia a ser rayado). • Alta resistencia. El grafeno es aproximadamente 200 veces más resistente que el acero, similar a la resistencia del diamante, pero es muchísimo más ligero. • Es más flexible que la fibra de carbono, pero igual de ligero. • La radiación ionizante no le afecta. • Presenta un bajo efecto Joule (calentamiento al conducir electrones). • Para una misma tarea el grafeno consume menos electricidad que el silicio. • Es capaz de generar electricidad por exposición a la luz solar. • El grafeno es un material prácticamente transparente. • Es muy denso y no deja pasar al helio en forma gaseosa, sin embargo, si deja pasar al agua, la cual, encerrada en un recipiente de grafeno, muestra una velocidad de evaporación similar a la que muestra en un recipiente abierto. Otras características aún en discusión son la capacidad de auto-enfriamiento descrita por investigadores de la Universidad de Illinois o su capacidad de auto-reparación. Si una capa de grafeno pierde algunos átomos de carbono por cualquier motivo, los átomos cercanos al hueco dejado se acercan y cierran dicho hueco, esta capacidad de auto-reparación podría aumentar la longevidad de los materiales fabricados con grafeno, aunque de forma limitada. 2.3. Hipótesis general 2.3.1. Hipótesis general Las propiedades físico-mecánicas de la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito, este último tendrá mejores resultados. pág. 61 2.3.2. Sub hipótesis a) Los parámetros volumétricos tendrán mejores resultados entre la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100. b) La estabilidad y flujo será mayor entre la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito , con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100. c) El porcentaje de pérdida por desgaste será menor entre la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100. d) La resistencia al daño inducido por humedad será mayor entre la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito, con respecto a mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100. 2.4. Variables e indicadores 2.4.1. Definición de Variables 2.4.1.1.Variable Independientes X: MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 X1: Agregado fino Diseño de mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 conformada por agregados fino y grueso, asfalto, filler y ligante bituminoso. X2: Agregado fino adicionando grafito Diseño de mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 conformada por agregados fino y grueso, asfalto, filler, ligante bituminoso y grafito. 2.4.1.1.1. Indicadores de Variables Independientes X1: Agregado fino - Porcentaje en peso del agregado fino (%) X2: Agregado fino adicionando grafito - Porcentaje en peso del agregado fino adicionando grafito (%) 2.4.1.2. Variables Dependientes Y: PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS Y1: Parámetros Volumétricos Se refiere a las relaciones volumétricas entre el ligante asfáltico y los agregados, que proporcionan un índice de probable comportamiento de la mezcla. Y2: Estabilidad y Flujo Marshall pág. 62 La estabilidad se define como la capacidad de la mezcla para resistir desplazamientos y deformación. El valor del flujo es la deformación vertical total del espécimen sometido a la máxima carga, punto en el cual la carga empieza a decrecer. Y3: Pérdida por desgaste Se realiza mediante el ensayo de cántabro, para la susceptibilidad al desgaste se mide la resistencia y la fatigada, se calcula la resistencia de la probeta sometida al desgaste de las esferas de acero. Y4: Resistencia al daño inducido por humedad Se realiza mediante la tensión diametral que resulta de los efectos de la saturación del agua y acondicionamiento en agua acelerado con un ciclo de congelamiento – deshielo, de mezclas asfálticas compactadas. 2.4.1.2.1. Indicadores de Variables Dependientes Y1: Parámetros Volumétricos - Porcentaje de Vacíos Porcentaje (%) de los especímenes sin/con grafito Y2: Estabilidad y Flujo Marshall - Estabilidad (Kg), Flujo (0.01 pulg) de los especímenes sin/con grafito Y3: Pérdida por desgaste - Porcentaje de pérdida media por desgaste (%) de los especímenes sin/con grafito Y4: Resistencia al daño inducido por humedad - Valores de Tracción Indirecta Kpa (Kilo pascales) de los especímenes sin/con grafito pág. 63 2.4.2. Cuadro de operacionalización de variables Tabla N°21. Cuadro de operacionalización de variables “ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO TIPO VARIABLES DIMENSIÓN DESCRIPCIÓN NIVEL INDICADOR UNIDADES INSTRUMENTOS ” Instrumentos para control de calidad % respecto al peso Diseño de mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 conformada por agregados Porcentaje en peso del de agregados. Agregado fino total de la arena como Porcentaje (%) fino y grueso, asfalto, filler y ligante bituminoso. agregado fino Instrumentos para cuantificación de base teórica propiedades físico-mecánicas de la MEZCLA mezcla asfáltica en caliente PEN ASFÁLTICA EN 85/100, con respecto a la mezcla CALIENTE PEN 5%, 10%, 15% y asfáltica e n caliente PEN 85/100 85/100 20% Porcentaje en peso del Agregado fino Diseño de mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 conformada por agregados adicionando grafito. respectivamente, de agregado fino adicionando Porcentaje (%) adicionando grafito fino y grueso, asfalto, filler, ligante bituminoso y grafito. adición al peso total grafito Instrumentos para diseño con la del agregado fino metodología Marshall. Se refiere a las relaciones volumétricas entre el ligante asfáltico y los Relación peso y volumen Parámetros Volumétricos agregados, que proporcionan un índice de probable comportamiento de la de los especímenes Porcentaje (%) • Formato de: Parámetros Volumétricos mezcla. durante su vida de servicio sin/con grafito La estabilidad se define como la capacidad de la mezcla para resistir Estabilidad y Flujo de los desplazamientos y deformación. El valor del flujo es la deformación vertical Estabilidad (Kg) • Formato de: Ensayo de estabilidad Estabilidad y Flujo Marshall especímenes sin/con total del espécimen sometido a la máxima carga, punto en el cual la carga Flujo (0.01 pulg) y flujo Marshall. grafito empieza a decrecer. Análisis de la Pérdida media por PROPIEDADES Se realiza mediante el ensayo de cántabro, para la susceptibilidad al desgaste se mezcla asfáltica en Pérdida por desgaste de los • Formato de: Ensayo de Pérdida FÍSICO- mide la resistencia y la fatigada, se calcula la resistencia de la probeta sometida al caliente PEN 85/100 Porcentaje (%) desgaste especímenes sin/con por desgaste. MECÁNICAS desgaste de las esferas de acero. adicionando grafito grafito Valores de Tracción Resistencia al daño Se realiza mediante la tensión diametral que resulta de los efectos de la Indirecta de los • Formato de: Resistencia al daño inducido por saturación del agua y acondicionamiento en agua acelerado con un ciclo de Kpa (Kilo especímenes sin/con inducido por humedad. humedad congelamiento – deshielo, de mezclas asfálticas compactadas. pascales) grafito Fuente: Elaboración propia pág. 64 VARIABLES DEPENDIENTES VARIABLE INDEPENDIENTE Capítulo III: Metodología 3.1. Metodología de la investigación 3.1.1. Enfoque de la investigación El tipo de investigación es cuantitativo se caracteriza por tener planteamientos acotados, mide fenómenos, utiliza estadística y realiza prueba de hipótesis y teoría (Paneque Jiménez Rosa, 1998) El tipo de la tesis es cuantitativo, ya que se determinará las propiedades físico-mecánicas de la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionada con grafito, con base en la medición numérica y el análisis estadístico para establecer patrones de comportamiento y probar teorías. 3.1.2. Nivel o alcance de la investigación Las tesis explicativas establecen hipótesis (es decir, supuestos o presunciones teóricas que se pueden verificar empíricamente, en forma directa o indirecta) que constituyen el núcleo de su encuadre teórico, a priori de las mediciones. (Wynarczyk, 2001) El nivel de la tesis es explicativo, ya que se pretende realizar pruebas de laboratorio, recoger información de manera independiente de cada variable y explicar cada resultado obtenido en el proceso que serán útiles para demostrar las hipótesis planteadas. 3.1.3. Método de investigación El método hipotético deductivo Popper rechaza la posibilidad de elaborar leyes generales a partir de la inducción y sostuvo que en realidad esas leyes generales son hipótesis que formula el científico, y que se utiliza el método deductivo a partir de esas hipótesis de carácter general para elaborar predicciones de fenómenos individuales. Es central en esta concepción del método científico, la falsabilidad de las teorías científicas, esto es, la posibilidad de ser refutadas por la experimentación. En el método hipotético deductivo, las teorías científicas no pueden nunca reputarse verdaderas, sino a lo sumo no refutadas. (Popper, (1935)) El método de investigación correspondiente de la tesis es hipotético deductivo ya que se plantea una hipótesis, la cual vamos a demostrar mediante una serie de pasos los cuales nos permite deducir relaciones entre las variables que permiten demostrar la hipótesis. pág. 65 3.2. Diseño de la investigación 3.2.1. Diseño metodológico Según Hernández Sampieri, Fernández Collado, & Baptista Lucio (2014), se refiere a un estudio en el que se manipulan intencionalmente una o más variables independientes (supuestas causas- antecedentes), para analizar las consecuencias que la manipulación tiene sobre una o más variables dependientes (supuestos efectos-consecuentes), dentro de una situación de control para el investigador. El diseño de la presente tesis es EXPERIMENTAL debido a que se tiene grupo de estudio patrón que estará conformado por mezclas asfálticas en caliente PEN 85/10 y un grupo de estudio experimental que estará conformado por mezclas asfálticas en caliente PEN 85/10 adicionadas con grafito. 3.2.2. Diseño de ingeniería pág. 66 Gráfico N°1. Diseño de ingeniería Fuente: Elaboración Propia pág. 67 3.3. Población y muestra 3.3.1. Población 3.3.1.1. Descripción de la población. Según Monje Álvarez (2011), la población o universo es el conjunto de objetos, sujetos o unidades que comparten la característica que se estudia y a la que se pueden generalizar los hallazgos encontrados en la muestra (aquellos elementos del universo seleccionados) para ser sometidos a la observación. La definición de la población para un proyecto de investigación responde a la necesidad de especificar el grupo al cual son aplicables los resultados del estudio. La población está conformada por especímenes de mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 y la mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionadas con grafito. 3.3.1.2. Cuantificación de la población Ya que la población se considera igual que la muestra, esta consta de 60 especímenes asfálticos, 30 mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100 y 30 mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100 adicionadas con grafito. 3.3.2. Muestra 3.3.2.1. Descripción de la muestra Según Monje Álvarez (2011), cuando el universo está compuesto por un número relativamente alto de unidades resulta imposible o innecesario examinar cada una de las unidades que lo componen. En tal caso se procede a extraer una muestra, o sea, un conjunto de unidades, una porción del total que represente la conducta del universo total. Al emplear una muestra se busca lograr que, observando una porción relativamente reducida de unidades, se puedan obtener conclusiones semejantes a las que se lograría se estudiara el universo total. Cuando la muestra refleja en sus unidades lo que ocurre en el universo, se llama muestra representativa. La muestra está conformada por especímenes asfálticos en caliente PEN 85/100 especímenes asfálticos en caliente PEN 85/100 adicionadas con grafito. Los especímenes serán elaborados con agregados, agregado grueso de ¾” y ½”, y el agregado fino arena triturada y arena lavada de la cantera de COPESCO (Caicay, Cusco), solo el agregado de ¾” será de la Cantera de Huambutío (Lucre, Cusco), cemento portland Tipo IP como filler, cemento asfáltico PEN 85/100, el mineral grafito que pase la malla N°3/8” y se retenga en la malla N°200.cal 3.3.2.2.Cuantificación de la muestra La cuantificación de la muestra se considera 16 especímenes asfálticos en caliente PEN 85/100 para la determinación de Parámetros Volumétricos en donde se identificará el porcentaje de pág. 68 asfalto óptimo, 16 especímenes asfálticos en caliente PEN 85/100 adicionados con grafito al 5%, 10%, 15% y 20% (respecto al peso total de la del agregado fino) para la determinación de Parámetros Volumétricos en donde se identificará el porcentaje de grafito óptimo, 4 especímenes asfálticos en caliente PEN 85/100 y 4 especímenes asfálticos en caliente PEN 85/100 adicionados con grafito para determinar la Estabilidad y el Flujo Marshall, 4 especímenes asfálticos en caliente PEN 85/100 y 4 especímenes asfálticos en caliente PEN 85/100 adicionados con grafito para determinar la Pérdida por Desgaste por Cántabro, y 6 especímenes asfálticos en caliente PEN 85/100 y 6 especímenes asfálticos en caliente PEN 85/100 adicionados con grafito para determinar la Susceptibilidad a la Humedad. Tabla N°22. Cantidad de muestras de mezclas asfálticas a realizar CANTIDAD DE MUESTRAS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS A REALIZAR N° DE MUESTRAS N° DE MUESTRAS SIN ENSAYO NORMA DESCRIPCIÓN SEGÚN NORMA GRAFITO % DE ASFALTO COMPACTADAS COMPACTADAS % Asfalto N°1 (6.0%) 3 4 PARÁMETROS AASHTO T166 % Asfalto N°2 (6.5%) 3 4 VOLUMÉTRICOS AASHTO T19 % Asfalto N°3 (7.0%) 3 4 % Asfalto N°4 (7.5%) 3 4 N° DE MUESTRAS N° DE MUESTRAS CON ENSAYO NORMA DESCRIPCIÓN SEGÚN NORMA GRAFITO % DE GRAFITO COMPACTADAS COMPACTADAS PARÁMETROS AASHTO T166 % Grafito N°1 (5%) 3 4 VOLUMÉTRICOS AASHTO T19 % Grafito N°2 (10%) 3 4 % Grafito N°3 (15%) 3 4 % Grafito N°4 (20%) 3 4 GRAFITO COMPACTADAS COMPACTADAS ESTABILIDAD Y MTC E 504, Sin Grafito 3 4 FLUJO ASTM D 1559 Con Grafito 3 4 GRAFITO COMPACTADAS COMPACTADAS DE CÁNTABRO MTC E 515 Sin Grafito 4 4 Con Grafito 4 4 GRAFITO COMPACTADAS COMPACTADAS Secas 3 Secas 3 SENSIBILIDAD A MTC E 522, Sin Grafito Húmedas 3 Húmedas 3 LA HUMEDAD AASHTO T283 Secas 3 Secas 3 Con Grafito Húmedas 3 Húmedas 3 TOTAL 60 Fuente: Elaboración Propia pág. 69 3.3.2.3. Método de muestreo En las muestras No Probabilísticas, la elección de los elementos no depende de la probabilidad, sino de las características que confirma sus componentes como tamaña forma resistencia llegar, entre otros. Aquí el procedimiento no es mecánico, ni con base en fórmulas de probabilidad, sino que depende del proceso de toma de decisiones de una persona o de un grupo de personas y, desde luego, las muestras seleccionadas obedecen a otros criterios de investigación. Elegir entre una muestra probabilística o una no probabilística depende de los objetivos del estudio, del esquema de investigación y de la contribución que se piensa hacer con ella. (Hernández Sampieri, Fernández Collado, & Baptista Lucio, 2006) Por lo expuesto anteriormente el método de muestreo se rige a las normas MTC, AASHTO, ASTM y NAPA para su selección, como parte importante. Los componentes de la mezcla asfáltica dotaran sus características primordiales los cuales se seleccionaron y procesaran a criterio personal del investigador. En esta investigación se utilizó el muestreo estratigráfico, una división previa de la población en grupos homogéneos con aspecto y características de las que se va investigar. 3.3.2.4. Criterios de evaluación de muestra • Diseño de mezclas asfálticas corresponderá a cada uno de los porcentajes de los ligantes asfálticos utilizados (mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100 y adicionados con grafito). • Todas las muestras de prueba utilizadas en el diseño de la mezcla deben realizarse de manera controlada, cumpliendo con todos los criterios especificados en la norma para obtener consistencia y repetibilidad en los resultados de la prueba. • Especímenes asfálticos compactados, mediante compactación por 75 Golpes en cada cara. • Las probetas no deberán presentar fracturas o fisuras de gran tamaño que provoquen la partición de dicha muestra. • Para diseñar la mezcla, los objetos de prueba deben tener la forma según la norma de prueba ASTM D 6926 con un peso de aprox. 1200 gramos, conformados con las siguientes dimensiones, 10 cm (4” aprox.) de diámetro y aprox. 6 cm de altura. • La probeta deberá estar bien compactas de manera que no exista desprendimientos de las partículas al simple tacto o manipuleo. • Todas las probetas deben adoptar las mismas dimensiones en cuanto a volumen y tamaño. pág. 70 3.3.3. Criterios de inclusión • El contenido de asfalto para mezclas asfálticas es como mínimo 6%, por ende, para determinar el contenido óptimo de asfalto se toma en cuenta un incremento de 0.5%, resultando un diseño con cuatro porcentajes diferentes (6%, 6.5%, 7%, 7.5%). • El filler se eligió el Cemento Portland Tipo IP. • El Tamaño Máximo Nominal para el diseño es de 1” (25.4 mm). • La mezcla asfáltica es en caliente y el tipo de asfalto será PEN 85/100. • El grafito se coloca en seco, este tiene que estar comprendido entre las mallas N°4 y N°200. • El grafito se coloca en diferentes porcentajes (5%, 10%, 15% y 20%, respecto al peso total del agregado fino de la mezcla). • El grafito tiene que esparcirse por toda la mezcla de manera homogénea. • La temperatura mínima de mezclado es de 135°C. • Los agregados y el agente estabilizante deben calentarse a la misma temperatura antes de mezclarlos con el asfalto. • Se incluirá en el estudio de agregados que cumplan tanto agregado fino como grueso de la cantera de COPESCO (Caicay, Cusco) y HUAMBUTIO (Lucre, Cusco), que cumplan con todas las especificaciones necesarias establecidas en las Especificaciones generales de carreteras (EG – 2013) del Ministerio de Transportes y Comunicaciones, los ligantes deberán cumplir con todos los parámetros de calidad expuestos en las normas ASTM. 3.4. Instrumentos 3.4.1. Instrumentos metodológicos o Instrumentos de Recolección de Datos 3.4.1.1. Formato N°1 – Ensayo de Análisis Granulométrico de Agregados pág. 71 Tabla N°23. Formato de ensayo de análisis granulométrico de agregados FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE GRANULOMETRÍA BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: GRANULOMETRÍA AGREGADO 19 mm TMN ABERTURA PESO % RETENIDO % RETENIDO TAMIZ N° % QUE PASA LÍMITE LÍMITE (mm) RETENIDO (gr) RETENIDO ACUMULADO (gr) ACUMULADO INFERIOR SUPERIOR 1" 25.40 3/4" 19.05 1/2" 12.70 3/8" 9.53 N°4 4.76 N°8 2.36 N°10 2.00 N°16 1.18 N°30 0.60 N°40 0.42 N°50 0.30 N°80 0.18 N°100 0.15 N°200 0.07 FONDO TOTAL RETENIDO CURVA GRANULOMÉTRICA 3/4" 100 90 Ejes tamices rótulos 80 Tamices Ejes tamices 70 rótulos 60 Tamices Ejes tamices 50 rótulos Tamices 40 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia pág. 72 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.5120.5000 3/8" 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % Q UE PASA EN PESO 3.4.1.2. Formato N°2 – Ensayo de abrasión los ángeles Tabla N°24. Formato de ensayo de abrasión los ángeles FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE ABRASIÓN LOS ÁNGELES BASADO EN LA NORMA MTC E 207 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: ABRASIÓN LOS ÁNGELES 3/4” 1/2” TOTAL MÉTODO A B C D E F G DIÁMETRO RETENID CANTIDAD DE MATERIAL A USAR (gr) % QUE PASA O 3” 2 ½” 2 500 2 ½” 2” 2 500 2” 1 ½” 5 000 5 000 1 ½” 1” 1 250 5 000 5 000 1” ¾” 1 250 5 000 ¾” ½” 1 250 2 500 ½” 3/8” 1 250 2 500 3/8” ¼” 2 500 ¼” Nº 4 2 500 Nº 4 Nº 8 5 000 PESO TOTAL 5 000 5 000 5 000 5 000 10 000 10 000 10 000 Nº de esferas 12 11 8 6 12 12 12 Nº de revoluciones 500 500 500 500 1 000 1 000 1 000 Tiempo de rotación (min) 15 15 15 15 30 30 30 RESULTADOS DEL ENSAYO SIMB. DESCRIPCIÓN FÓRMULA UNIDAD VALOR sin lavar Pa Peso Inicial del AG P1 - Recipiente gr Pb Peso Final del AG P2 - Recipiente gr % Desg. % de Desgaste del AG ((Pa-Pb) / Pa)*100 % Fuente: Elaboración Propia 3.4.1.3. Formato N°3 – Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados pág. 73 Tabla N°25. Formato de ensayo de partículas chatas y alargadas FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS BASADO EN LA NORMA MTC E 223 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL Peso inicial PARTÍCULAS CHATAS Y PARTÍCULAS NI CHATAS PARTÍCULAS CHATAS PARTÍCULAS ALARGADAS ALARGADAS Y NI ALARGADAS PESO PESO RET. PASA RETENIDO % PASA. PESO (g) % PESO (g) % PESO (g) % PESO (g) % RETENIDO (g) (% ) 2" 1 1/2" 1 1/2" 1" 1" 3/4" 3/4" 1/2" 1/2" 3/8" 3/8" 1/4" FONDO SUMATORIA REQUISISTO OBSERVACIÓN PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS Iap = % 10% MÁX Fuente: Elaboración Propia pág. 74 3.4.1.4. Formato N°4 – Ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas en el agregado grueso Tabla N°26. Formato de ensayo para la determinación del porcentaje de partículas Fracturadas en el Agregado Grueso FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE PARTÍCULAS FRACTURADAS BASADO EN LA NORMA MTC E 210 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: PORCENTAJE DE PARTÍCULAS FRACTURADAS CON UNA O MÁS CARAS FRACTURADAS TAMAÑO DEL AGREGADO A B C = ((B/A)*100) D (A/TOTAL "A") E (C*D) PESO DE PESO MATERIAL % RETENIDO PROMEDIO DE RETIENE % CARAS PASA TAMIZ MUESTRA CON CARAS GRADACIÓN CARAS TAMIZ FRACTURADAS (gr) FRACTURADAS (gr) ORIGINAL FRACTURADAS TOTAL % PARTÍCULAS CON UNA (1) O MÁS CARAS FRACTURADAS = CON DOS O MÁS CARAS FRACTURADAS TAMAÑO DEL AGREGADO A B C = ((B/A)*100) D (A/TOTAL "A") E (C*D) PESO DE PESO MATERIAL % RETENIDO PROMEDIO DE RETIENE % CARAS PASA TAMIZ MUESTRA CON CARAS GRADACIÓN CARAS TAMIZ FRACTURADAS (gr) FRACTURADAS (gr) ORIGINAL FRACTURADAS TOTAL % PARTÍCULAS CON DOS (2) O MÁS CARAS FRACTURADAS = Fuente: Elaboración Propia pág. 75 3.4.1.5. Formato N°5 – Ensayo de peso específico Tabla N°27. Formato de ensayo de peso específico FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN BASADO EN LA NORMA MTC E 206 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO SÍMBOLO DESCRIPCIÓN UNIDAD N°1 N°2 PROMEDIO A Peso en el aire del agregado seco al horno gr Peso en el aire del agregado saturado B gr superficialmente seco Peso del agregado saturado superficialmente seco C gr sumergido en agua Pea= Gsa Pe seco aparente (A/(A-C)) gr/cm3 Pesss=Gsssb Pe de masa saturada con superficie seca (B/(B-C)) gr/cm3 Pe,=Gsb Pe seco Bulk ( A/(B-C)) gr/cm3 Ab Absorción % Fuente: Elaboración Propia pág. 76 3.4.1.6. Formato N°6 – Ensayo de límites de consistencia Tabla N°28. Formato de ensayo de límites de consistencia FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS BASADO EN LA NORMA MTC E 110 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: LÍMITES DE CONSISTENCIA PARA EL AGREGADO LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO Tara Número 1 2 3 Peso Tara + Muestra Húmeda (A) Peso Tara + Muestra Seca (B) Peso de la Tara (C) Peso de la Muestra Seca (Pms=B-C) Peso del Agua (Pa=A-B) Contenido de Humedad (Pa/Pms) Número de Golpes Fuente: Elaboración Propia pág. 77 3.4.1.7. Formato N°7 – Ensayo de durabilidad sulfato de magnesio Tabla N°29. Formato de ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE DURABILIDAD AL SULFATO DE MAGNESIO BASADO EN LA NORMA MTC E 209 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: DURABILIDAD AL SULFATO DE MAGNESIO RETIEN PESO SECO DE TAMIZ PARA PASA PESO MÍNIMO E LA FRACCIÓN CUMPLE REMOVER EL TAMIZ REQUERIDO (gr) TAMIZ ENSAYADA (gr) RESIDUO 3/8" N°4 N°4 N°4 N°8 N°8 N°8 N°16 N°16 N°16 N°30 N°30 N°30 N°50 N°50 TOTAL PESO SECO DE RETIENE PÉRDIDA PASA TAMIZ LA FRACCIÓN TAMIZ TOTAL ENSAYADA (gr) 3/8" N°4 N°4 N°8 N°8 N°16 N°16 N°30 N°30 N°50 TOTAL CORRECCIÓN AL 100% Fuente: Elaboración Propia pág. 78 3.4.1.8. Formato N°8 – Ensayo de angularidad de finos Tabla N°30. Formato de ensayo de angularidad de finos FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE ANGULARIDAD DEL AGREGADO BASADO EN LA NORMA MTC E 222 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: ANGULARIDAD DEL AGREGADO Tamices utilizados: DATOS DEL ENSAYO MUESTRA Peso del Molde (gr) Peso del Molde + Muestra Suelta (gr) Peso de la Muestra Suelta (gr) Altura del Molde (cm) Diámetro del Molde (cm) Volumen del Molde (cm3) Peso Unitario Suelto (gr/cm3) Peso Específico (gr/cm3) Peso Unitario Suelto (kg/m3) Angularidad (%) Fuente: Elaboración Propia pág. 79 3.4.1.9. Formato N°9 – Diseño de la mezcla asfáltica en caliente – MAC Tabla N°31. Formato de diseño de la mezcla asfáltica en caliente FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO MAC BASADO EN LA EG 2013 MAC 1 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: Malla PORCENTAJE PASANTES (% ) ESPECIFICACIONES OBSERVACIONES Tamiz mm. GRAVA ARENA FILLER MEZCLA MAC Tamaño máximo 3/4" AGREGADOS 3/4" 1/2" TRIT LAVAD Cemento 1.0 PROPORCIONES 1" 25.400 100 difrencia 3/4" 19.050 80 100 0.0 1/2" 12.700 67 85.0 0.0 3/8" 9.525 60 - 77.0 Nº 4 4.760 43 - 54.0 0.0 Nº 8 2.360 0.0 Nº 10 2.000 29 - 45.0 Nº 16 1.180 Nº 30 0.600 Nº 40 0.420 14 - 25.0 Nº 50 0.300 0.0 Nº 80 0.180 8 - 17.0 Nº 100 0.150 Nº 200 0.074 4 - 8.0 0.0 pasa 0.000 REPRESENTACIÓN GRÁFICA CURVA GRANULOMÉTRICA 100 90 80 70 Especif. mín 60 Especif máx 50 40 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia pág. 80 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.525 3/8" 10.000 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % QUE PASA EN PESO Tabla N°32. Formato de diseño para cada espécimen o molde FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" DETERMIACIÓN DE PESOS PARA PROBETAS SIN GRAFITO BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 12/01/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Agregado de la Cantera de Huambutio-Caycay PESOS PARA MOLDEO Granulometría de la mezcla teórica Tamiz % Ret. % Acum. % Pas. 1" 100.00 Tamiz % Ret. 3/4" 3/4" 1/2" 1/2" 3/8" 3/8" N° 4 N° 4 Nº 8 Nº 8 N° 10 Arena Nº 16 Total Nº 30 N° 40 Nº 50 N° 80 Nº 100 N° 200 pasa PESOS POR MALLAS PARA DISTINTOS PORCENTAJES DE CEMENTO ASFÁLTICO Para briquetas de 1250.00 % de Cemento Asf. 6.00 6.50 7.00 7.50 Filler 3% Agregados en la mezcla Agregados por mallas Tamiz % ret. Parcial peso (g) peso (g) peso (g) peso (g) 3/4" 0.00 1/2" 0.00 3/8" 0.00 N° 4 0.00 Nº 8 0.00 Arena 0.00 Cemento Asfáltico 0.00 0.00 38.32 0.00 0.00 Fuente: Elaboración Propia pág. 81 3.4.1.10. Formato N°10 – Ensayo de gravedad específica bulk Tabla N°33. Formato de ensayo de gravedad específica bulk FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK DE MEZCLAS ASFÁLTICAS - % ASFALTO ÓPTIMO BASADO EN LA NORMA AASHTO T166 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK PROMEDIO DE LAS PROBETAS COMPACTADAS % N° WD WSUB WSSD Gmb PESO EN SU PORCENTAJE PESO AL AIRE PESO GRAVEDAD ESPECÍFICA PROBETA CONDICIÓN SSD EN EL DE ASFALTO (g) SUMERGIDO (g) BULK DEL ESPECÍMEN AIRE (g) 1 2 3 4 - PROMEDIO 1 2 3 4 - PROMEDIO 1 2 3 4 - PROMEDIO 1 2 3 4 - PROMEDIO Fuente: Elaboración Propia pág. 82 3.4.1.11. Formato N°11 – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall Tabla N°34. Formato de ensayo de estabilidad y flujo Marshall FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE ESTABILIDAD Y FLUJO MARSHALL BASADO EN LA NORMA MTC E 504 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: ESTABILIDAD Y FLUJO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS ESTABILIDAD Y FLUJO MARSHALL ESTABILIDAD ESTABILIDAD ALTURA APROXIMADA FLUJO PROBETA FLUJO MARSHALL CORREGIDA PROMEDIO DEL ESPECIMEN PROMEDIO N° kN cm mm mm C.A. ESPECIFICACIO NES CUMPLE/NO CONSIDERACIÓN UNIDAD CUMPLE 6.50% EG - 2013 Estabilidad Corregida Promedio kN Míinimo 8.15 kN Flujo Promedio mm 2 - 3.6 Relación Estabilidad/Flujo kg/cm 1700.00 - 4000.00 Fuente: Elaboración Propia 3.4.1.12. Formato N°12 – Ensayo de cántabro o pérdida por desgaste Tabla N°35. Formato de ensayo cántabro o pérdida por desgaste FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE CÁNTABRO BASADO EN LA NORMA MTC E 515 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: PESO PESO PÉRDIDA POR PROMEDIO PROBETA CA % ADICIONANTE INICIAL FINAL DESGASTE (%) (%) M-1 M-2 6.5 CON GRAFITO M-3 M-4 M-1 M-2 6.5 SIN GRAFITO M-3 M-4 Fuente: Elaboración Propia pág. 83 FLUJO Y ESTABILIDAD MARSHALL 3.4.1.13. Formato N°13 – Ensayo de daño inducido por humedad Tabla N°36. Formato de ensayo daño inducido por humedad FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" RESISTENCIA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS COMPACTADAS AL DAÑO INDUCIDO POR HUMEDAD BASADO EN LA NORMA MTC E 522 RESPONSABLES: FECHA: LUGAR: MATERIAL: ENSAYO DE TRACCIÓN INDIRECTA PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS CON Y SIN GRAFITO DESCRIPCIÓN M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 Vacios de Aire en Porcentaje Altura de la Briqueta (mm) Diámetro de la Briqueta (mm) Volumen del Especimen (cm3) Volumen de Vacios de Aire (cm3) Muestra Acondicionado en Seco Muestra Acondicionado en Humedo DESCRIPCIÓN M4 M5 M6 M10 M11 M12 Peso de la Briqueta SS (g) Peso de la Briqueta SS (g) Volumen Absorbido de Agua (cm3) Grado de Saturacion (%) Sin Grafito Sin Grafito Con Grafito Con Grafito BRIQUETAS ACONDICIONADAS EN BRIQUETAS ACONDICIONADAS EN BRIQUETAS ACONDICIONADAS EN DESCRIPCIÓN BRIQUETAS ACONDICIONADAS EN SECO HÚMEDO SECO HÚMEDO M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 Carga Maxima (N) Daño por Humedad Altura de la Briqueta (mm) Diametro de la Briqueta (mm) Esfuerzo a la Tension (kPa) St Esfuerzo a la Tension (kPa) St Promedio Razon de Esfuerzo a Tension TSR Fuente: Elaboración Propia pág. 84 3.4.2. Instrumentos de ingeniería 3.4.2.1. Instrumentos de ingeniería para los ensayos de calidad de los agregados Gráfico N°2. Formato instrumentos de ensayo de calidad del agregado Balanza Taras Bowls Calibrador de espesores Bandejas Esferas de acero Horno eléctrico Máquina abrasión de los Ángeles Tamices Cocina Canastilla metálica Termómetro pág. 85 Fiola 500ml Bomba de vacío Copa de Casagrande y ranuradora Embudo Franelas Piseta Espátula Vernier Separador cuarteador Calibrador de partículas chatas y alargadas Fuente: Elaboración Propia pág. 86 3.4.2.2. Instrumentos de ingeniería para ensayos de estabilidad y flujo Marshall Gráfico N°3. Formato instrumentos de ensayo estabilidad y flujo Marshall Baño maría Lottman y mordazas Dial de deformación Máquina Marshall Termómetro Balanza Guantes Vernier Recipiente metálico Fuente: Elaboración Propia 3.4.2.3. Instrumentos de ingeniería para ensayos de cántabro de pérdida por desgaste Gráfico N°4. Formato instrumentos de ensayo cántabro de pérdida por desgaste Balanza Máquina de los Ángeles Fuente: Elaboración Propia pág. 87 3.4.2.4. Instrumentos de Ingeniería para ensayos de gravedad específica Bulk Gráfico N°5. Formato instrumentos de ensayo gravedad específica Bulk Balanza Baño María Recipiente metálico Fuente: Elaboración Propia 3.4.2.5. Instrumentos de Ingeniería para ensayos daño inducido por humedad Gráfico N°6. Formato instrumentos de ensayo daño inducido por humedad Balanza Plástico Refrigeradora con regulador Fuente: Elaboración Propia 3.5. Procedimientos de recolección de datos 3.5.1. Recolección del grafito a) Consideraciones para la manipulación del grafito Es principal elemento con el cual se realizará la mezcla asfáltica, cabe resaltar que debemos tener mucho cuidado a con el manejo del material, como tener mascarillas, lentes de protección para evitar el contacto con el grafito por su fineza, siendo el grafito el único componente que otorga permeabilidad, conductividad y resistencia al calor sin causar ningún efecto posterior. b) Procedimiento • Verificar que el grafito este en buen estado y libre de humedad. • Tener en consideración siempre los implementos de seguridad al manipular el grafito. • Limpieza de cualquier residuo adherido al grafito. • Colocado del grafito a un bowl o bandeja. • Tamizar en la malla # 200, para eliminar las partículas finas. pág. 88 1 2 3 Figura N°19. Procedimiento de tamizado del grafito Fuente: Elaboración Propia 3.5.2. Recolección de datos realizada de la planta de asfalto Caicay y Huambutio a) Consideraciones generales Se tomó como fundamento la planta asfáltica de Caicay (1/2 “, arena triturada y arena lavada) y de Huambutio el agredo grueso ¾ “durante la visita se tomaron muestras para la elaboración de la tesis, porque esta planta asfáltica cumple con las normas estándares de calidad para la elaboración de asfalto y de agregado. Para luego todo ser llevado a ser lavado, secado del agregado y almacenarlo en lugar libre de humedad. Figura N°20. Procedimiento obtención de agregado para la tesis Fuente: Elaboración Propia 3.5.3. Ensayo de análisis granulométrico de agregados a) Equipos utilizados en la prueba • Balanza de precisión. • Cucharon metálico. pág. 89 • Serie de tamices para agregados grueso: 1” ¾”, ½”, 3/8”, N°4, N°8, N°10, N°16, N°30, N°40, N°50, N°80, N°100, N°200 y fondo. • Serie de tamices para agregados finos: 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30, N°40, N°50, N°80, N°100, N°200 y fondo. b) Preparación de la muestra Obtener una muestra y reducirla mediante cuarteo manual, la muestra para el ensayo deberá ser como mínimo para: • Agregado grueso 3/4” (TMN 1”) 5 kg antes del cuarteo. según la Tabla N°11 • Agregado grueso de 1/2” (TMN 3/4”) 2 kg antes del cuarteo. Según la Tabla N°11 • Agregado fino como mínimo 300 gr. • Filler, se consideró como un agregado fino por lo cual se tendrá un mínimo de 300 gr. Figura N°21. Cuarteo del agregado - Ensayo de análisis granulométrico Fuente: Elaboración Propia c) Procedimiento • De la muestra recolectada, se pesa la cantidad requerida para realizar el ensayo de granulometría de los agregados, para la piedra chancada de ¾” se pesó 5109.81 g, para la piedra chancada de ½” se pesó 3669.05 g, para la arena triturada se pesó 2031.00 g y para la arena natural se pesó 1678.37 g. pág. 90 Figura N°22. Pesado de la cantidad requerida - Ensayo de análisis granulométrico Fuente: Elaboración Propia • Se toman los tamices: 1”, ½”, ¾”, 3/8”, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100 y N°200. Y se arman acorde su abertura de mayor a menor, hasta llegar a fondo, dependiendo los tamaños máximos nominales. Figura N°23. Ordenado de los tamices según abertura - Ensayo de análisis granulométrico Fuente: Elaboración Propia • Teniendo el juego de tamices ordenados se vierte la piedra chancada de ¾” y se lleva a la máquina tamizadora por 5 min y de ahí se separa los tamices acordes a los tamaños. Y así mismo también la piedra chancada de ½”, la arena triturada y la arena natural o lavada. pág. 91 Figura N°24. Tamizado de los agregados - Ensayo de análisis granulométrico Fuente: Elaboración Propia • Se pesa cada tamiz correspondiente y se toma datos de cada uno. Figura N°25. Pesado de cada tamiz de los agregados - Ensayo de análisis granulométrico Fuente: Elaboración Propia d) Toma de datos pág. 92 Tabla N°37. Recolección de datos del ensayo de análisis granulométrico del agregado grueso de 3/4” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE GRANULOMETRÍA BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 21/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Piedra chancada 3/4" de la Cantera de Huambutio; Lucre GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO 3/4" 19 mm TMN ABERTURA PESO RETENIDO % RETENIDO TAMIZ N° % RETENIDO % QUE PASA LÍMITE LÍMITE (mm) RETENIDO (gr) ACUMULADO (gr) ACUMULADO INFERIOR SUPERIOR 1" 25.40 0.00 100 100 3/4" 19.05 2503.50 90 100 1/2" 12.70 1441.67 3/8" 9.53 766.79 56 80 N°4 4.76 298.99 35 65 N°8 2.36 2.26 23 49 N°10 2.00 2.20 N°16 1.18 1.29 N°30 0.60 2.28 N°40 0.42 2.12 N°50 0.30 1.20 5 19 N°80 0.18 2.40 N°100 0.15 2.25 N°200 0.07 2.12 2 8 FONDO 80.74 TOTAL RETENIDO 5109.81 CURVA GRANULOMÉTRICA 3/4" 100 90 Ejes tamices rótulos 80 Tamices Espec Min 70 Espec Max Ejes tamices 60 rótulos Tamices 50 Límite Min Límite Max 40 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia pág. 93 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.525 3/8" 10.000 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % Q UE PASA EN PESO Tabla N°38. Recolección de datos del ensayo de análisis granulométrico del agregado grueso de 1/2” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE GRANULOMETRÍA BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 21/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Piedra chancada 1/2" de la Planta Asfáltica de Caicay GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO 1/2" 12 mm TMN ABERTURA PESO RETENIDO % RETENIDO TAMIZ N° % RETENIDO % QUE PASA (mm) RETENIDO (gr) ACUMULADO (gr) ACUMULADO LÍMITE LÍMITE INFERIOR SUPERIOR 3/4" 19.05 0.00 100 100 1/2" 12.70 1251.50 90 100 3/8" 9.53 984.11 Nº 4 4.76 701.39 44 74 Nº 8 2.36 449.30 28 58 Nº 10 2.00 45.91 Nº 16 1.18 16.37 Nº 30 0.60 3.05 Nº 40 0.42 1.50 Nº 50 0.30 0.85 5 21 Nº 80 0.18 10.74 Nº 100 0.15 20.75 Nº 200 0.07 30.78 2 10 FONDO 152.80 TOTAL RETENIDO 3669.05 CURVA GRANULOMÉTRICA 1/2" Ejes tamices 100 rótulos 90 Tamices 80 Espec Minima Espec Max 70 Ejes tamices 60 rótulos 50 Tamices Límite Mini 40 Límite Max 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia pág. 94 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.525 3/8" 10.000 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % QUE PASA EN PESO Tabla N°39. Recolección de datos del ensayo de análisis granulométrico del agregado fino de arena triturada FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE GRANULOMETRÍA BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 29/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio UNIVERSAL TESTING MATERIAL: Arena Triturada de la Planta Asfáltica de Caicay GRANULOMETRÍA AGREGADO FINO ARENA TRITURADA 4 mm TMN ABERTURA PESO RETENIDO % RETENIDO TAMIZ N° % RETENIDO % QUE PASA (mm) RETENIDO (gr) ACUMULADO (gr) ACUMULADO LÍMITE LÍMITE INFERIOR SUPERIOR 3/8" 9.525 0.00 100 100 Nº 4 4.76 354.61 80 100 Nº 8 2.36 47.43 65 100 Nº 10 2 110.17 Nº 16 1.18 153.57 40 80 Nº 30 0.6 193.30 35 65 Nº 40 0.42 205.12 Nº 50 0.3 243.52 7 40 Nº 80 0.18 139.22 Nº 100 0.15 207.35 3 20 Nº 200 0.074 275.84 2 10 FONDO 100.87 TOTAL RETENIDO 2031.00 CURVA GRANULOMÉTRICA ARENA TRITURADA 100 90 Ejes tamices 80 rótulos 70 Tamices Limite Min 60 Limite Max Ejes tamices 50 rótulos Tamices 40 Límite Min Límite Max 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia pág. 95 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.5102.0500 3/8" 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % QUE PASA EN PESO Tabla N°40. Recolección de datos del ensayo de análisis granulométrico del agregado fino de arena lavada FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE PARTÍCULAS FRACTURADAS BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 28/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio UNIVERSAL TESTING MATERIAL: Arena Lavada de la Planta Asfáltica de Caicay GRANULOMETRÍA AGREGADO FINO ARENA LAVADA 19 mm TMN ABERTURA PESO RETENIDO % RETENIDO TAMIZ N° % RETENIDO % QUE PASA (mm) RETENIDO (gr) ACUMULADO (gr) ACUMULADO LÍMITE LÍMITE INFERIOR SUPERIOR 3/8" 9.525 0.00 100 100 Nº 4 4.76 97.60 80 100 Nº 8 2.36 137.26 65 100 Nº 10 2 153.44 Nº 16 1.18 198.46 40 80 Nº 30 0.6 180.32 35 65 Nº 40 0.42 212.67 Nº 50 0.3 216.94 7 40 Nº 80 0.18 178.33 Nº 100 0.15 130.37 3 20 Nº 200 0.074 89.76 2 10 FONDO 83.22 TOTAL RETENIDO 1678.37 CURVA GRANULOMÉTRICA ARENA LAVADA 100 90 Ejes tamices 80 rótulos 70 Tamices 60 Límite Min 50 Límite Max 40 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia pág. 96 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.1502.0500 3/8" 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % QUE PASA EN PESO 3.5.4. Ensayo de abrasión los ángeles a) Equipos utilizados en la prueba • Máquina los ángeles. • Esferas de acero. • Tamiz N°10. • Serie de tamices: ¾”, ½”, 3/8”, N°10. • Balanza de precisión. • Horno eléctrico. b) Procedimiento • Seleccionamos el tamaño máximo nominal del agregado que es de ¾” y por norma nos indica que debemos trabajar con el Método B. Para ello, se pesa 5000g de ½” y 3/4” respectivamente, lo cual primero tamizamos todo el agregado y separamos solo agregado de ese tamiz, hasta llegar al peso indicado. Figura N°26. Pesado del agregado - Ensayo de abrasión los ángeles Fuente: Elaboración Propia • Después de haber conseguido el peso requerido y hasta un poco más debido a las pérdidas que puede haber, este tiene que ser lavado y posteriormente secado en horno. Figura N°27. Agregado llevado al horno - Ensayo de abrasión los ángeles Fuente: Elaboración Propia pág. 97 • Ya seco el material, se saca del horno y se procede a esperar que este enfrié debido a que se encuentra caliente y recién salido del horno. • Una vez seco el agregado se recolecta el agregado grueso. • Se pesa 2500 g de ½” y de 3/4” respectivamente y para luego juntarlo obteniendo un peso total de 5000 g, el cual será nuestro peso inicial (Pa). • Como ya se identificó el Método B, se junta todo el agregado obteniendo los 5000 g y las 11 billas que entrarán a la máquina. • Se mete los 5 kg y las 11 billas a la máquina de Los Ángeles y esta tiene que ser asegurada, es decir estar bien cerrada, con ayuda de los pernos y una llave inglesa. Figura N°28. Agregado metido en la máquina de los Ángeles - Ensayo de abrasión los ángeles Fuente: Elaboración Propia Figura N°29. Aseguramiento del cerrado de la máquina de los Ángeles - Ensayo de abrasión los ángeles Fuente: Elaboración Propia pág. 98 • Se selecciona en la máquina de Los Ángeles las 500 revoluciones que se darán en 15 minutos. • Después de que haya terminado de dar todas las revoluciones, se tiene que esperar de unos 2 o 3 min, para que el polvo se baje y así poder sacar el agregado desgastado. • Se saca los pernos y luego se saca cuidosamente la tapa, girando la abertura a la bandeja que se encuentra en la parte inferior de la máquina, para que en allí se deposite el agregado. • Se saca las billas y solo separamos el agregado desgastado. • Con el tamiz N°10 se tamiza todo el agregado y solo se realizará el ensayo con todo lo que se retiene de la muestra. Figura N°30. Tamizado del agregado - Ensayo de abrasión los ángeles Fuente: Elaboración Propia • Todo lo retenido en el tamiz N°10 se lava cuidadosamente para luego ser secado en el horno. • Una vez secado en el horno, se vuelve a obtener su peso total, el cual será nuestro peso final Pb. • Teniendo recolectados ya los 2 datos necesarios para determinar el gasto del agregado grueso, se procede a hacer los cálculos según el Método B. c) Toma de datos pág. 99 Tabla N°41. Recolección de datos del ensayo de abrasión los ángeles, agregado de ½” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE ABRASIÓN LOS ÁNGELES BASADO EN LA NORMA MTC E 207 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 7/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio UNIVERSAL TESTING MATERIAL: Piedra chancada 1/2" de la Planta Asfáltica de Caicay ABRASIÓN LOS ÁNGELES 1/2 " 3/4” 1/2” TOTAL 2500 2500 MÉTODO A B C D E F G DIÁMETRO CANTIDAD DE MATERIAL A USAR (gr) % QUE PASA RETENIDO 3” 2 ½” 2 500 2 ½” 2” 2 500 2” 1 ½” 5 000 5 000 1 ½” 1” 1 250 5 000 5 000 1” ¾” 1 250 5 000 ¾” ½” 1 250 2 500 ½” 3/8” 1 250 2 500 3/8” ¼” 2 500 ¼” Nº 4 2 500 Nº 4 Nº 8 5 000 PESO TOTAL 5 000 5 000 5 000 5 000 10 000 10 000 10 000 Nº de esferas 12 11 8 6 12 12 12 Nº de revoluciones 500 500 500 500 1 000 1 000 1 000 Tiempo de rotación (min) 15 15 15 15 30 30 30 RESULTADOS DEL ENSAYO SIMB. DESCRIPCIÓN FÓRMULA UNIDAD VALOR sin lavar 5000.00 Pa Peso Inicial del AG P1 - Recipiente gr Pb Peso Final del AG P2 - Recipiente gr % Desg. % de Desgaste del AG ((Pa-Pb) / Pa)*100 % Fuente: Elaboración Propia pág. 100 Tabla N°42. Recolección de datos del ensayo de abrasión los ángeles, agregado de 3/4” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE ABRASIÓN LOS ÁNGELES BASADO EN LA NORMA MTC E 207 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 23/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Piedra chancada 3/4" de Huambutio ABRASIÓN LOS ÁNGELES DE 3/4" MÉTODO A B C D E F G DIÁMETRO CANTIDAD DE MATERIAL A USAR (gr) % QUE PASA RETENIDO 3” 2 ½” 2 500 2 ½” 2” 2 500 2” 1 ½” 5 000 5 000 1 ½” 1” 1 250 5 000 5 000 1” ¾” 1 250 5 000 ¾” ½” 1 250 2 500 ½” 3/8” 1 250 2 500 3/8” ¼” 2 500 ¼” Nº 4 2 500 Nº 4 Nº 8 5 000 PESO TOTAL 5 000 5 000 5 000 5 000 10 000 10 000 10 000 Nº de esferas 12 11 8 6 12 12 12 Nº de revoluciones 500 500 500 500 1 000 1 000 1 000 Tiempo de rotación (min) 15 15 15 15 30 30 30 3/4” 1/2” .3/8" TOTAL 1667.5 1666.7 1667.2 RESULTADOS DEL ENSAYO SIMB. DESCRIPCIÓN FÓRMULA UNIDAD VALOR Pa Peso Inicial del AG P1 - Recipiente gr Pb Peso Final del AG P2 - Recipiente gr % Desg. % de Desgaste del AG ((Pa-Pb) / Pa)*100 % Fuente: Elaboración Propia 3.5.5. Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados a) Equipos utilizados en la prueba • Dispositivo calibrador proporcional (calibrador de espesores) • Balanza de precisión. • Serie de Tamices: 1”, ¾”, ½”, 3/8”, N°4. • Equipo misceláneo – Cuarteador de agregados, bandejas, etc. pág. 101 • Espátula: Una espátula o herramienta similar para ayudar en la clasificación de las partículas de agregado. b) Procedimiento • Se tamiza 5 kg de la piedra chancada de ¾” y 1 kg de la piedra chancada de ½”. • Se pesa cada tamiz y se separa en diferentes Bowls del agregado de ¾” y de ½” respectivamente, según el tamiz que corresponde. • Se determina el número de piedras con las cuales se debe trabajar según el porcentaje retenido que presente tanto en la piedra chancada de ¾” y de ½”. • Se enumera con un plumón indeleble cada partícula de cada tamiz y por separado, para no provocar confusiones. Figura N°31. Enumerando cada piedra del agregado - Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados Fuente: Elaboración Propia • Con ayuda del vernier, se procede a tomar las dimensiones de cada piedra, tales como son su longitud, el ancho y su espesor. Mientras tanto otra persona tiene que llevar el anote de cada dato, y para ello se empleará una laptop con Excel. Figura N°32. Medición de las piedras con vernier y toma de datos- Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados Fuente: Elaboración Propia pág. 102 • Con el Excel se calcula y determina que partículas son aplanadas y cuales son alargadas, dándonos valores de “VERDADERO” o “FALSO”. • Se usa el calibrador de longitud y de espesor. Se pesa las partículas y se toma los datos obtenidos que pasen por los tamaños especificados en el mismo instrumento. Figura N°33. Separación de las piedras calibradas - Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados Fuente: Elaboración Propia Figura N°34. Pesado de las partículas calibradas - Ensayo de partículas chatas y alargadas en agregados Fuente: Elaboración Propia • Con los datos obtenidos se procede a realizar los cálculos correspondientes según la norma y elaborar nuestra hoja Excel. c) Toma de datos pág. 103 Tabla N°43. Recolección de datos del ensayo de partículas chatas y alargadas en el agregado grueso de 3/4” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS BASADO EN LA NORMA MTC E 223 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 21/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Piedra chancada de la Planta Asfáltica de Caicay PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL 3/4" PARTÍCULAS PARTÍCULAS CHATAS Y PARTÍCULAS NI CHATAS PARTÍCULAS CHATAS ALARGADAS ALARGADAS Y NI ALARGADAS PESO PESO RET. PASA RETENIDO RETENIDO % PASA. PESO (g) % PESO (g) % PESO (g) % PESO (g) % (% ) (g) 2" 1 1/2" - 0 0 0 0 1 1/2" 1" 3674.50 22 0 0 3652.5 1" 3/4" 1351.00 58 7.5 0 1285.5 3/4" 1/2" 43.00 0 0 0 43 1/2" 3/8" 20.00 0 0 0 20 3/8" 1/4" 0.00 0 0 0 0 FONDO 0.00 0 SUMATORIA 5088.50 REQUISISTO OBSERVACIÓN PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS = Iap = % 10% MÁX Fuente: Elaboración Propia pág. 104 Tabla N°44. Recolección de datos del ensayo de partículas chatas y alargadas en el agregado grueso de ½” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS BASADO EN LA NORMA MTC E 223 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 31/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Piedra chancada 1/2" de la Planta Asfáltica de Caicay PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL 1/2" Peso inicial 2000 PARTÍCULAS PARTÍCULAS CHATAS Y PARTÍCULAS NI CHATAS PARTÍCULAS CHATAS ALARGADAS ALARGADAS Y NI ALARGADAS PESO PESO RET. PASA RETENIDO RETENIDO % PASA. PESO (g) % PESO (g) % PESO (g) % PESO (g) % (% ) (g) 2" 1 1/2" 0.00 0 0 0 0 1 1/2" 1" 0.00 0 0 0 0 1" 3/4" 0.00 39.5 0 0 1573.5 3/4" 1/2" 1613.00 10.5 3 0 376.5 1/2" 3/8" 390.00 8.5 3 0 56 3/8" 1/4" 67.50 0 0 0 0 FONDO 0.00 SUMATORIA 2070.50 REQUISISTO OBSERVACIÓN PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS Iap = % 10% MÁX Fuente: Elaboración Propia pág. 105 3.5.6. Ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas en el agregado grueso a) Materiales y equipos utilizados en la prueba • Balanza: Una balanza o báscula con una exactitud y precisión dentro de 0,1% de la masa de la muestra de prueba para cualquier punto dentro del rango de uso. • Tamices: Tamices que cumplan con la especificación que son: 1”, ¾”, ½” y 3/8”. • Cuarteador: Un cuarteador de muestras apropiado para dividir la muestra de campo a porciones de prueba. • Espátula: Una espátula o herramienta similar para ayudar en la clasificación de las partículas de agregado. b) Procedimiento • Debido a que se encuentran partículas mayores a ¾”, tamizamos a partir del tamiz de 1” y todo lo que pasa recién ser considerado como el material con el que se trabajará. Figura N°35. Selección del agregado - Ensayo de caras fracturadas Fuente: Elaboración Propia • Seleccionamos el tamaño máximo nominal del agregado que es de ¾” y por norma para ambos métodos se pesa 1500 g. • Realizamos el tamizado del agregado grueso de ¾” manualmente, utilizando los tamices de ¾”, ½” y 3/8”, también se emplea el fondo y tapa para que no haya pérdida del material. • Se separa cada retenido en cada malla respectivamente. pág. 106 Figura N°36. Tamices separados - Ensayo de caras fracturadas Fuente: Elaboración Propia • Se procede a pesar cada tamiz en la balanza de precisión. • Se empieza a identificar por partículas las caras fracturadas, ya sea 1 o 2 a más caras fracturadas, las partículas cuestionables y las que no tienen ninguna cara fracturada, por cada tamiz por separado, en el de ¾”, ½” y 3/8”. Y repartidos en 2 grupos para obtener resultados más confiables. Figura N°37. Distribución de las caras fracturadas - Ensayo de caras fracturadas Fuente: Elaboración Propia • Se pesa en bowls distintos el peso de las caras fracturadas si es 1 o 2 o más, no fracturadas, las cuestionables de las partículas retenidas en el tamiz 3/4”. • Se pesa en bowls distintos el peso de las caras fracturadas si es 1 o 2 o más, no fracturadas, las cuestionables de las partículas retenidas en el tamiz 1/2”. • Se pesa en bowls distintos el peso de las caras fracturadas si es 1 o 2 o más, no fracturadas, las cuestionables de las partículas retenidas en el tamiz 3/8”. pág. 107 • Se procede a hacer los cálculos (método A – B) c) Toma de datos Tabla N°45. Recolección de datos del ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas en el agregado grueso de ½” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE PARTÍCULAS FRACTURADAS BASADO EN LA NORMA MTC E 210 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 12/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio UNIVERSAL TESTING MATERIAL: Piedra Chancada de 1/2" de Caicay, Cusco PORCENTAJE DE PARTÍCULAS FRACTURADAS 1/2" CON UNA O MÁS CARAS FRACTURADAS TAMAÑO DEL AGREGADO A B C = ((B/A)*100) D (A/TOTAL "A") E (C*D) PESO DE PESO MATERIAL % RETENIDO PROMEDIO DE RETIENE % CARAS PASA TAMIZ MUESTRA CON CARAS GRADACIÓN CARAS TAMIZ FRACTURADAS (gr) FRACTURADAS (gr) ORIGINAL FRACTURADAS 3/4" 1/2" 1362.12 1362.12 1/2" 3/8" 265.03 261.89 TOTAL % PARTÍCULAS CON UNA (1) O MÁS CARAS FRACTURADAS = CON DOS O MÁS CARAS FRACTURADAS TAMAÑO DEL AGREGADO A B C = ((B/A)*100) D (A/TOTAL "A") E (C*D) PESO DE PESO MATERIAL % RETENIDO PROMEDIO DE RETIENE % CARAS PASA TAMIZ MUESTRA CON CARAS GRADACIÓN CARAS TAMIZ FRACTURADAS (gr) FRACTURADAS (gr) ORIGINAL FRACTURADAS 3/4" 1/2" 1362.12 1350.56 1/2" 3/8" 265.03 223.97 TOTAL % PARTÍCULAS CON DOS (2) O MÁS CARAS FRACTURADAS = Fuente: Elaboración Propia pág. 108 Tabla N°46. Recolección de datos del ensayo para la determinación del porcentaje de partículas fracturadas en el agregado grueso de ¾” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE PARTÍCULAS FRACTURADAS BASADO EN LA NORMA MTC E 210 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 23/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Piedra Chancada de 3/4" de Huambutio, Cusco PORCENTAJE DE PARTÍCULAS FRACTURADAS 3/4" CON UNA O MÁS CARAS FRACTURADAS TAMAÑO DEL AGREGADO A B C = ((B/A)*100) D (A/TOTAL "A") E (C*D) PESO DE PESO MATERIAL % RETENIDO PROMEDIO DE RETIENE % CARAS PASA TAMIZ MUESTRA CON CARAS GRADACIÓN CARAS TAMIZ FRACTURADAS (gr) FRACTURADAS (gr) ORIGINAL FRACTURADAS 1" 3/4" 1500.1 1489.42 3/4" 1/2" 1200.37 1199.37 TOTAL % PARTÍCULAS CON UNA (1) O MÁS CARAS FRACTURADAS = CON DOS O MÁS CARAS FRACTURADAS TAMAÑO DEL AGREGADO A B C = ((B/A)*100) D (A/TOTAL "A") E (C*D) PESO DE PESO MATERIAL % RETENIDO PROMEDIO DE RETIENE % CARAS PASA TAMIZ MUESTRA CON CARAS GRADACIÓN CARAS TAMIZ FRACTURADAS (gr) FRACTURADAS (gr) ORIGINAL FRACTURADAS 1" 3/4" 1500.1 1382.48 3/4" 1/2" 1200.37 1159.63 TOTAL % PARTÍCULAS CON DOS (2) O MÁS CARAS FRACTURADAS = Fuente: Elaboración Propia 3.5.7. Ensayo para la determinación peso específico y absorción a) Equipos utilizados en la prueba • Balanza • Cocina a gas • Frasco de 500 cm3 • Molde cónico • Varilla apisonadora b) Procedimiento pág. 109 • Muestra de agregado fino: especímenes de 500 gr • Muestra de agregado grueso: 5kg para ¾”, 2kg para ½” • Colocar el agregado fino en recipiente y dejar reposar 24 horas. Decantar el agua sin que se nos derrame el agregado fino. Figura N°38. Peso específico y absorción – Colocado en recipiente durante 24 hrs Fuente: Elaboración Propia • Dejar reposar a temperatura ambiente sobre una superficie plana, dándole el viento para su secado uniforme. Hasta tener un agregado que no se adhiera entre sí. • Colocar el molde cónico y golpear con la varilla apisonadora (25 golpes). Repetir hasta que el agregado se desparrame al quitar el molde. • Sumergir la muestra de 500g en recipiente con agua destilada, agitar para quitar burbujas durante 15 min, luego llenar el frasco hasta lo calibrado y determinar el peso. • Luego secar en la cocina y dejar enfriar durante 1 hora y pesar pág. 110 Figura N°39. Peso Específico y Absorción – Pesado de la meustra Fuente: Elaboración Propia • Para agregado grueso, sumergir en agua, secar la muestra con una franela hasta retirar la película de agua y tomar los datos de peso. • Pasamos a colocar la muestra sobre una cesta de alambre y se determina su peso en agua. Secar la muestra y dejar airear a temperatura ambiente durante 3 horas y se pesa. Figura N°40. Peso específico y absorción – Pesado del agregado grueso ¾” y ½” Fuente: Elaboración Propia pág. 111 c) Toma de datos Tabla N°47. Ensayo para la determinación peso específico y absorción en el agregado grueso de ¾” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN BASADO EN LA NORMA MTC E 206 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 22/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Agredado Grueso 3/4" de Huambutio , Cusco PESO ESPECIFICO DEL AGREGADO DE 3/4" SÍMBOLO DESCRIPCIÓN UNIDAD N°1 N°2 PROMEDIO A Peso en el aire del agregado seco al horno gr 5050.44 5032.31 Peso en el aire del agregado saturado B gr 5099.78 5081.352 superficialmente seco Peso del agregado saturado superficialmente seco C gr 2992.87 2980.07 sumergido en agua Pea= Gsa Pe seco aparente (A/(A-C)) gr/cm3 Pe de masa saturada con superficie seca (B/(B- Pesss=Gsssb gr/cm3 C)) Pe,=Gsb Pe seco Bulk ( A/(B-C)) gr/cm3 Ab Absorción ( (B-A)*100/A ) % Fuente: Elaboración Propia Tabla N°48. Ensayo para la determinación peso específico y absorción agregado grueso de ½” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN BASADO EN LA NORMA MTC E 206 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 08/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio UNIVERSAL TESTING. MATERIAL: Agredado Grueso de 1/2" Planta Asfáltica de Caicay, Cusco PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO DE 1/2" SÍMBOLO DESCRIPCIÓN UNIDAD N°1 A Peso en el aire del agregado seco al horno gr 1982.33 Peso en el aire del agregado saturado B gr 2001.04 superficialmente seco Peso del agregado saturado superficialmente seco C gr 1212.05 sumergido en agua Pea= Gsa Pe seco aparente (A/(A-C)) gr/cm3 Pe de masa saturada con superficie seca (B/(B- Pesss=Gsssb gr/cm3 C)) Pe,=Gsb Pe seco Bulk ( A/(B-C)) gr/cm3 Ab Absorción % Fuente: Elaboración Propia pág. 112 Tabla N°49. Ensayo para la determinación peso específico y absorción del agregado fino arena triturada FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN BASADO EN LA NORMA MTC E 205 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 08/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio UNIVERSAL TESTING MATERIAL: Arena Triturada de Caicay, Cusco PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO FINO TRITURADA SÍMBOLO DESCRIPCIÓN UNIDAD N°1 A Peso en el aire del agregado seco al horno gr 537.21 B Peso del Picnómetro + Agua gr 1296.43 C Peso del Picnómetro + Agregado + Agua hasta la marca gr 1615.43 D Peso del material saturado superficialmente seco gr 539.87 Pea= Gsa Pe seco aparente ( A/(B+A-C) ) gr/cm3 Pesss=Gsssb Pe de masa saturada con superficie seca ( D/(B+D-C) ) gr/cm3 Pe=Gsb Pe seco Bulk ( A/(B+D-C) ) gr/cm3 Ab Absorción ( (D-A)*100/A ) gr/cm3 Fuente: Elaboración Propia Tabla N°50. Ensayo para la determinación peso específico y absorción del agregado fino arena lavada FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN BASADO EN LA NORMA MTC E 205 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 08/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio UNIVERSAL TESTING MATERIAL: Arena Lavada de Caicay, Cusco PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO FINO LAVADA SÍMBOLO DESCRIPCIÓN UNIDAD N°1 A Peso en el aire del agregado seco al horno gr 522.98 B Peso del Picnómetro + Agua gr 1296.43 C Peso del Picnómetro + Agregado + Agua hasta la marca gr 1656.81 D Peso del material saturado superficialmente seco gr 525.58 Pea= Gsa Pe seco aparente ( A/(B+A-C) ) gr/cm3 Pesss=Gsssb Pe de masa saturada con superficie seca ( D/(B+D-C) ) gr/cm3 Pe=Gsb Pe seco Bulk ( A/(B+D-C) ) gr/cm3 Ab Absorción ( (D-A)*100/A ) % Fuente: Elaboración Propia pág. 113 3.5.8. Ensayo de Límites de Consistencia a) Materiales y equipos utilizados en la prueba • Vasija y apisonador de porcelana • Aparato del límite líquido o de Casagrande • Taras: Deben tener tapas que cierren bien, sin costuras, para evitar las pérdidas de humedad • Balanza de precisión: Una balanza con sensibilidad de 0,01 g. • Horno: Termostáticamente controlado y que pueda conservar temperaturas de 110±5 °C para secar la muestra. • Espátula: De hoja flexible de unos 75 a 100 mm (3"– 4”) de longitud y 20 mm (¾") de ancho aproximadamente. • Vidrio esmerilado • Tamiz N°40 • Agua destilada: Puede emplearse agua destilada o agua desmineralizada. • Piseta b) Procedimiento • Tamizaremos el agregado fino a partir del tamiz N°40 pasante. un total de 200 gramos. • Calibramos la copa de Casagrande con una caída de 10mm Figura N°41. Límites de consistencia - Materiales Fuente: Elaboración Propia • Colocar el material en la vasija de porcelana agregando cierta cantidad de agua con una piseta (agua destilada) y mezclarlos más homogéneamente. • Colocarlo en la cuchara de Casagrande, expandirla de manera informe y horizontal. • Realizamos una ranura con el acanalador de muestra en dos partes iguales. pág. 114 • Girar el manubrio del equipo de Casagrande a una velocidad constante de 2 golpes por seg. hasta observar que las dos mitades se encuentre entre ellas. Figura N°42. Límites de consistencia – Trazado de la ranura Fuente: Elaboración Propia • Registrar el número de golpes (N) necesario para unir las dos mitades, tomar parte de la muestra en una tara. Devolver la muestra sobrante de la copa. • Lavar y secar la copa para luego fijarla nuevamente al soporte para realizar la siguiente prueba con la altura requerida. • Mezclar y realizar nuevamente la prueba. Añadir agua destilada para aumentar su contenido de humedad y reducir el número de golpes requeridos para cerrar la ranura. Figura N°43. Límites de consistencia – Aumentando el contenido de humedad Fuente: Elaboración Propia pág. 115 NOTA: • Determinar el contenido de humedad de la muestra, registrar los pesos iniciales de todas las taras, luego colocarlas en el horno y esperar al secado para volver a pesar. ÍNDICE DE PLASTICIDAD NOTA: • No se pudo determinar el índice de plasticidad ya que el número para cerrar la ranura es menos a 25 golpes por eso se determina que el agregado es no plástico. c) Toma de datos Tabla N°51. Recolección de datos del ensayo de límites de consistencia para el agregado fino FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS BASADO EN LA NORMA MTC E 110 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 11/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio UNIVERSAL TESTING MATERIAL: Arena Triturada y Arena Lavada de Caicay, Cusco LÍMITES DE CONSISTENCIA PARA EL AGREGADO FINO LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO Tara Número 1 2 3 Peso Tara + Muestra Húmeda (A) gr 50.69 57.94 54.79 - Peso Tara + Muestra Seca (B) gr 45.85 53.02 50.75 - Peso de la Tara (C) gr 22.95 29.56 29.28 - Peso de la Muestra Seca (Pms=B-C) gr 22.90 23.46 21.47 - Peso del Agua (Pa=A-B) gr 4.84 4.92 4.04 - Contenido de Humedad (Pa/Pms) 21.14% 20.97% 18.82% - Número de Golpes 18 22 36 - Fuente: Elaboración Propia 3.5.9. Ensayo de angularidad de finos a) Materiales y equipos utilizados en la prueba • Tamices; 2,36mm (N° 8) y 75mm (Nº 200) • Cilindro metálico de volumen conocido • Embudo • Vernier b) Muestra La muestra será la misma de los agregados utilizados en la elaboración de la mezcla asfáltica, la combinación de la Arena triturada y Arena Lavada de acuerdo al MAC. pág. 116 c) Procedimiento • Registrar todas las medidas del molde: altura-diámetro, • Registrar el peso del molde. Figura N°44. Angularidad de finos – Calibración de la balanza y del molde Fuente: Elaboración Propia • Poner al horno para el secado, la mezcla combinada según el MAC agregado Fino (37% Triturada - 10% lavada según los resultados de la Tabla N°70. Figura N°45. Angularidad de finos – Colocado al horno Fuente: Elaboración Propia • Para realizar la combinación correcta se toma 78.72% de arena triturada y 21.28%de arena lavada respecto al peso para el ensayo. • Tomar el material retenido entre los tamices #8y # 200, realizar el cuarteo para obtener la muestra representativa. pág. 117 Figura N°46. Angularidad de finos – Tamizado Fuente: Elaboración Propia • Se vierte el agregado por el embudo hasta que rebose el cilindro de volumen conocido • Se enrasa y se pesa el material retenido dentro del cilindro pág. 118 Figura N°47. Angularidad de finos – Enrasado del material Fuente: Elaboración Propia d) Toma de datos: Tabla N°52. Recolección de datos del ensayo de angularidad para el agregado fino FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE ANGULARIDAD DEL AGREGADO BASADO EN LA NORMA MTC E 222 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 11/01/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Arena Triturada y Arena Lavada de Caicay, Cusco ANGULARIDAD DEL AGREGADO FINO Tamices utilizados: N° 8 y N°200 DATOS DEL ENSAYO MUESTRA Peso del Molde (gr) 7155.00 Peso del Molde + Muestra Suelta (gr) 11552.00 Peso de la Muestra Suelta (gr) Altura del Molde (cm) 16.72 Diámetro del Molde (cm) 15.24 Volumen del Molde (cm3) Peso Unitario Suelto (gr/cm3) Peso Específico (gr/cm3) 2.84 Peso Unitario Suelto (kg/m3) Angularidad (%) Fuente: Elaboración Propia pág. 119 3.5.10. Ensayo de durabilidad del agregado al sulfato de magnesio a) Materiales y Equipos • Serie de tamices Nº 3/8”, Nº 4, Nº 8, Nº16, Nº 30, Nº 50 • Envases metálicos • Termómetro • Balanza • Horno • Reactivos. (sulfato de sodio y magnesio) b) Muestra • Agregado grueso: la muestra será la misma a utilizar en las para las elaboraciones de las probetas según el MAC 30% de 3/4” y 70% de 1/2” para su combinación • Agregado fino: la muestra será la misma a utilizar en las para las elaboraciones de las probetas MAC 78.72 % de arena triturada 21.28 % de arena lavada para su combinación c) Procedimiento • Se realiza el tamizado de las muestras, agregado grueso y al agregado fino y se registran los pesos. Figura N°48. Durabilidad del agregado al sulfato de magnesio – Tamizado Fuente: Elaboración Propia • En un bowl colocamos el reactivo sulfato de magnesio, durante 16 horas. • La muestra debe encontrase bajo 1.3 cm del nivel del reactivo. pág. 120 Figura N°49. Durabilidad del agregado al sulfato de magnesio – Colocado del reactivo Fuente: Elaboración Propia • Cubrimos el bowl para evitar la evaporación y contaminación de agentes externos. • Pasado el tiempo se escurre durante 15 min y se lleva al horno a una temperatura constante luego las pesamos. • Luego se tamizan en las mallas registrando los pesos después de la sumersión. Figura N°50. Durabilidad del agregado al sulfato de magnesio – Colocado al horno Fuente: Elaboración Propia pág. 121 d) Toma de datos Tabla N°53. Recolección de datos del ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio agregado fino FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE DURABILIDAD AL SULFATO DE MAGNESIO BASADO EN LA NORMA MTC E 209 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 4/01/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Agredado Fino de la Planta Asfáltica de Caicay DURABILIDAD AL SULFATO DE MAGNESIO AGREGADO FINO PESO SECO DE LA PASA RETIENE PESO MÍNIMO REQUERIDO TAMIZ PARA REMOVER FRACCIÓN ENSAYADA CUMPLE TAMIZ TAMIZ (gr) EL RESIDUO (gr) 3/8" N°4 100 100.06 N°4 N°4 N°8 100 100.06 N°8 N°8 N°16 100 100.05 N°16 N°16 N°30 100 100.03 N°30 N°30 N°50 100 100.05 N°50 TOTAL 500 500.25 PESO SECO DE LA RETIENE PÉRDIDA PASA TAMIZ FRACCIÓN ENSAYADA TAMIZ TOTAL (gr) 3/8" N*4 98.6 N*4 N*8 96.24 N*8 N*16 96.6 N*16 N*30 93.82 N*30 N°50 90.62 TOTAL 475.88 CORRECCIÓN AL 100% Fuente: Elaboración Propia pág. 122 Tabla N°54. Recolección de datos del ensayo de durabilidad al sulfato de magnesio agregado grueso FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE DURABILIDAD AL SULFATO DE MAGNESIO BASADO EN LA NORMA MTC E 209 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 16/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Agredado Grueso de la Planta Asfáltica de Caicay - Huambutio DURABILIDAD AL SULFATO DE MAGNESIO AGREGADO GRUESO PESO PESO SECO DE LA PASA RETIENE TAMIZ PARA REMOVER REQUERIDO TOLERENCIA FRACCIÓN ENSAYADA CUMPLE TAMIZ TAMIZ EL RESIDUO (gr) (gr) 2 1/2" 1 1/25" 5000 ± 300 - 1 1/25" 1 1/25" 3/4" 1500 ± 50 1000.4 3/4" 3/4" 1/2" 1000 ± 10 670.32 1/2" 1/2" 3/8" 300 ± 5 300.48 3/8" TOTAL 7800 - 1971.2 - PESO SECO DE LA PASA RETIENE PÉRDIDA FRACCIÓN TAMIZ TAMIZ TOTAL ENSAYADA (gr) 2 1/2" 1 1/25" - - 1 1/25" 3/4" 990.65 3/4" 1/2" 668.26 1/2" 3/8" 297.17 TOTAL 1956.08 CORRECCIÓN AL 100% Fuente: Elaboración Propia NOTA: Se repite el proceso alternado de inmersión y secado hasta que se obtenga el número de ciclos requeridos. 3.5.11. Ensayo de gravedad específica bulk para parámetros volumétricos (% de asfalto óptimo y % de grafito óptimo) a) Materiales y equipos utilizados en la prueba • Balanza de flotación. • Equipo de flotación con baño de agua. • Cesta de alambre o canastilla metálica. b) Procedimiento • Realizar el procedimiento para preparación de mezclas asfálticas compactadas. pág. 123 Figura N°51. Probetas realizadas sin grafito y con grafito – Preparación de especímenes Marshall Fuente: Elaboración Propia • Se realiza la mezcla para los diferentes especímenes ya sea con grafito o sin grafito (mezcla asfáltica convencional) • Pesar el espécimen asfáltico al aire. pág. 124 Figura N°52. Pesado de las probetas realizadas sin grafito y con grafito – Gravedad específica bulk Fuente: Elaboración Propia • Sumergir la muestra en agua por unos minutos (5 a 10 minutos) y pesar la muestra en su condición saturada superficialmente seca en el agua con ayuda de la canastilla metálica. Figura N°53. Pesado de las probetas sumergidas en agua – Gravedad Específica Bulk Fuente: Elaboración Propia pág. 125 • Sacar la muestra del agua, secar el exceso de agua con una franela y pesar en su condición saturada superficialmente seca en el aire. c) Toma de datos Tabla N°55. Recolección de datos del ensayo de gravedad específica bulk para parámetros volumétricos para % asfalto óptimo FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK DE MEZCLAS ASFÁLTICAS - % ASFALTO ÓPTIMO BASADO EN LA NORMA AASHTO T166 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 15/02/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Probetas adicionadas sin Grafito, Cusco GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK PROMEDIO DE LAS PROBETAS COMPACTADAS % N° WD WSUB WSSD Gmb PESO EN SU PORCENTAJE PESO AL AIRE PESO GRAVEDAD ESPECÍFICA PROBETA CONDICIÓN SSD EN EL DE ASFALTO (g) SUMERGIDO (g) BULK DEL ESPECÍMEN AIRE (g) 1 1211.940 680.000 1216.500 2 1213.190 692.500 1216.000 6 3 1215.180 695.000 1218.000 4 1226.040 702.000 1230.500 - 662.000 1 1210.520 688.000 1213.000 2 1230.910 701.500 1236.000 6.5 3 1216.820 682.000 1218.000 4 1195.770 670.500 1201.000 - PROMEDIO 1 1228.230 697.000 1234.000 2 1201.450 681.000 1205.000 7 3 1219.010 698.000 1223.000 4 1214.010 696.000 1218.000 - PROMEDIO 1 1211.350 695.000 1213.000 2 1204.900 682.000 1210.000 7.5 3 1209.650 691.000 1211.000 4 1229.190 703.000 1230.000 - PROMEDIO Fuente: Elaboración Propia pág. 126 Tabla N°56. Recolección de datos del ensayo de gravedad específica bulk para parámetros volumétricos para % grafito óptimo FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK DE MEZCLAS ASFÁLTICAS - % GRAFITO ÓPTIMO BASADO EN LA NORMA AASHTO T166 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 2/03/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Probetas adicionadas con Grafito, Cusco GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK PROMEDIO DE LAS PROBETAS COMPACTADAS % N° WD WSUB WSSD Gmb PORCENTA PESO PESO EN SU PESO AL AIRE GRAVEDAD ESPECÍFICA JE DE PROBETA SUMERGIDO CONDICIÓN SSD (g) BULK DEL ESPECÍMEN GRAFITO (g) EN EL AIRE (g) 1 1206.220 685.000 1209.000 2 1227.310 696.000 1231.000 5 3 1203.300 696.000 1205.500 4 1181.060 686.500 1184.000 - PROMEDIO 1 1205.420 696.000 1208.000 2 1202.010 685.500 1206.500 10 3 1182.460 673.500 1188.500 4 1202.570 689.000 1204.500 - PROMEDIO 1 1221.110 698.000 1223.000 2 1206.420 683.000 1208.000 15 3 1211.680 689.000 1216.000 4 1218.280 687.500 1221.500 - PROMEDIO 1 1207.280 674.500 1210.500 2 1197.880 680.000 1200.000 20 3 1203.230 680.000 1206.500 4 1209.170 683.000 1212.000 - PROMEDIO Fuente: Elaboración Propia 3.5.12. Ensayo de estabilidad y flujo a) Materiales y equipos utilizados en la prueba • Cabezal de ruptura. • Máquina de carga a compresión. • Dispositivo de medida de carga (anillo dinamómetro de 22 240 N (5000 lbf). • Medidor de flujo. • Baño de maría (precisión de ± 1°C). pág. 127 • Horno eléctrico. • Termómetros digitales b) Procedimiento • Se preparan los especímenes: o Mezcla asfáltica convencional o Mezcla asfáltica Con grafito Figura N°54. Especímenes asfálticos – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall Fuente: Elaboración Propia • Realizar el procedimiento para preparación de mezclas asfálticas compactadas. 1 2 3 4 5 6 Figura N°55. Proceso de elaboración de especímenes asfálticos – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall Fuente: Elaboración Propia pág. 128 • Se realizará el pesado de cada material como el agregado grueso, agregado fino, grafito y filler, según la distribución de pesos realizada por MAC-01, identificando cada uno de estos con el porcentaje de grafito del espécimen asfáltico que contendrán. • En la cocina se procede al mezclado del agregado grueso, el agregado fino previamente adicionado con grafito respecto a su peso, y el filler; el grafito deberá mezclarse en su totalidad en la mezcla asfáltica hasta encontrarse totalmente esparcida. Así mismo, calentar el asfalto y adicionar a la mezcla hasta llegar al peso del porcentaje requerido del total de la muestra. • Se debe verificar la temperatura durante el proceso de mezclado, siendo 135°C la temperatura mínima. • Luego se deja enfriar el espécimen y se procede a desmoldar. • Medir el espesor y diámetro de los especímenes. Figura N°56. Medición de especímenes – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall Fuente: Elaboración Propia • Los especímenes se sumergen en baño maría por un periodo de 30 a 45 min a una temperatura de 60°C ± 1°C. pág. 129 Figura N°57. Sumergido de Especímenes en baño maría – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall Fuente: Elaboración Propia • Verificar el interior de las superficies de las mordazas antes de realizar el ensayo evitar impurezas y desperdicios. • Secar los especímenes y colocarlo en el molde lottman con las mordazas. • Colocar el conjunto en la máquina de estabilidad Marshall. Sostenerlo durante el proceso del ensayo. Colocar el dial de deformación sobre el segmento superior del cabezal. Aplicar la carga al espécimen por medio de una razón constante de 50 mm/min, hasta que la carga decrezca en el dial de carga. Registrar los valores de estabilidad y flujo. Figura N°58. Rotura de especímenes – Ensayo de estabilidad y flujo Marshall Fuente: Elaboración Propia c) Toma de datos Tabla N°57. Recolección de datos del Ensayo de Estabilidad y Flujo Marshall para Especímenes sin Grafito pág. 130 FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE ESTABILIDAD Y FLUJO MARSHALL BASADO EN LA NORMA MTC E 504 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 2/03/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Probetas sin Grafito, Cusco ESTABILIDAD Y FLUJO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS SIN GRAFITO ESTABILIDAD Y FLUJO MARSHALL ESTABILIDAD ESTABILIDAD ALTURA APROXIMADA FLUJO PROBETA FLUJO MARSHALL CORREGIDA PROMEDIO DEL ESPECIMEN PROMEDIO N° kN cm mm mm 1.000 20.660 6.611 3.550 2.000 15.610 6.579 3.650 3.000 15.110 6.706 3.660 4.000 14.690 6.732 3.950 C.A. ESPECIFICACIO NES CUMPLE/NO CONSIDERACIÓN UNIDAD CUMPLE 6.50% EG - 2013 Estabilidad Corregida Promedio kN Míinimo 8.15 kN Flujo Promedio mm 8 - 14 Relación Estabilidad/Flujo kg/cm 1700.00 - 4000.00 Fuente: Elaboración Propia Tabla N°58. Recolección de datos del ensayo de estabilidad y flujo Marshall para especímenes con grafito pág. 131 FLUJO Y ESTABILI DAD MARSHA LL FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE ESTABILIDAD Y FLUJO MARSHALL BASADO EN LA NORMA MTC E 504 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 9/03/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Probetas con Grafito, Cusco ESTABILIDAD Y FLUJO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS CON GRAFITO ESTABILIDAD Y FLUJO MARSHALL ESTABILIDAD ESTABILIDAD ALTURA APROXIMADA FLUJO PROBETA FLUJO MARSHALL CORREGIDA PROMEDIO DEL ESPECIMEN PROMEDIO N° kN cm mm mm 1.000 13.210 6.425 5.460 2.000 11.090 6.361 5.770 3.000 11.430 6.567 5.760 4.000 11.100 6.453 6.100 C.G. ESPECIFICACIO NES CUMPLE/NO CONSIDERACIÓN UNIDAD CUMPLE 15.0% EG - 2013 Estabilidad Corregida Promedio kN Míinimo 8.15 kN Flujo Promedio mm 8 -14 Relación Estabilidad/Flujo kg/cm 1700.00 - 4000.00 Fuente: Elaboración Propia 3.5.13. Ensayo de cántabro o pérdida por desgaste a) Materiales y equipos utilizados en la prueba • Máquina de los ángeles • Balanzas • Bandejas • Espátula • Guantes b) Procedimiento Muestra: serán 4 especímenes con grafito y sin grafito. • Pesamos cada espécimen y registramos cada peso con un aproximado de 0.1g. • Introducimos cada probeta al bombo de la máquina de los ángeles junto con las bolas de metal pág. 132 FLUJO Y ESTABILI DAD MARSHA LL Figura N°59. Cántabro pérdida por desgaste – Introducción de los especímenes con grafito y sin grafito Fuente: Elaboración Propia • Luego pasamos a girar a una velocidad constante según la norma MTC E 207 (33 rpm), hasta las 300 vueltas. • Al terminar se pesan cada probeta y se registran para luego realizar el cálculo. Figura N°60. Cántabro pérdida por desgaste – Girar a una velocidad 33 rpm Fuente: Elaboración Propia pág. 133 c) Toma de datos Tabla N°59. Recolección de datos del ensayo cántabro FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE CÁNTABRO BASADO EN LA NORMA MTC E 515 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 02/03/2021 - 09/03/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Probetas sin/con Grafito, Cusco PESO PESO PÉRDIDA POR PROMEDIO PROBETA CA % ADICIONANTE INICIAL FINAL DESGASTE (%) (%) M-1 1200.2 1035.72 M-2 1223.77 1154.59 6.5 CON GRAFITO M-3 1216.06 1165.13 M-4 1216.68 1160.8 M-1 1245 1193.77 M-2 1207.13 1137.23 6.5 SIN GRAFITO M-3 1219.43 1168.77 M-4 1223.85 1166.59 Fuente: Elaboración Propia 3.5.14. Ensayo al daño inducido por humedad a) Materiales y equipos utilizados en la prueba • Bomba de vacío • Balanza • Dial de vacío • Congeladora • Prensa de carga MTC E 504 • Horno eléctrico • Probeta graduada 100 ml • Recipientes metálicos • Bolsas plásticas b) Procedimiento Muestra: 6 especímenes con grafito (3 seco - 3 húmedo) y 6 especímenes con grafito (3 seco - 3 húmedo). pág. 134 Registrar la altura, diámetro de los especímenes para determinar su volumen y determinar el volumen de vacíos de aire. Figura N°61. Registro de medidas de los especímenes – Ensayo al daño inducido por humedad Fuente: Elaboración Propia Los especímenes se sumergirán durante 2 horas en un recipiente de agua a temperatura 25 °C luego se llevará al ensayo. Figura N°62. Especímenes sumergidos – Ensayo al daño inducido por humedad Fuente: Elaboración Propia pág. 135 El grupo húmedo se coloca en envase y aplicar vacío durante 10 minutos luego retirar y dejar sumergido por otro 10 minuto. Calcular volumen de agua absorbida y el grado de saturación de porcentaje (70-80). Hermetizar los especímenes y llevar a la congeladora durante 16 horas a -18 grados centígrados. Sumergir en agua potable durante 24 horas. También otras 2 horas a temperatura 25 °C. Luego registrar los pesos, determinar los pesos de tensión indirecta. Figura N°63. Probetas al vacío colocados en congeladora -18.1°C – Ensayo al daño inducido por humedad Fuente: Elaboración Propia c) Toma de datos pág. 136 Tabla N°60. Recolección de datos del ensayo de daño inducido por humedad FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" RESISTENCIA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS COMPACTADAS AL DAÑO INDUCIDO POR HUMEDAD BASADO EN LA NORMA MTC E 522 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 11/03/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Probetas con y sin Grafito, Cusco ENSAYO DE TRACCIÓN INDIRECTA PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS CON Y SIN GRAFITO DESCRIPCIÓN M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 Vacios de Aire en Porcentaje 4.00% 4.00% 4.00% 4.00% 4.00% 4.00% 4.00% 4.00% 4.00% 4.00% 4.00% 4.00% Altura de la Briqueta (mm) 66.3 64.27 65.05 63.35 64.67 65.98 64.5 63.41 64.77 64.51 66.39 69.17 Diámetro de la Briqueta (mm) 101.63 103.66 103 103.38 102.93 101.73 103.02 103.39 102.93 103.19 101.6 101.55 Volumen del Especimen (cm3) Volumen de Vacios de Aire (cm3) Muestra Acondicionado en Seco Muestra Acondicionado en Humedo DESCRIPCIÓN M4 M5 M6 M10 M11 M12 Peso de la Briqueta SS (g) 1231.7 1213.34 1205.56 1222.37 1225.39 1218.91 Peso de la Briqueta Su (g) 1248.65 1230.46 1222.14 1238.21 1241.21 1235.58 Volumen Absorbido de Agua (cm3) Grado de Saturacion (%) Sin Grafito Sin Grafito Con Grafito Con Grafito BRIQUETAS ACONDICIONADAS EN BRIQUETAS ACONDICIONADAS EN BRIQUETAS ACONDICIONADAS EN DESCRIPCIÓN BRIQUETAS ACONDICIONADAS EN SECO HÚMEDO SECO HÚMEDO M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 Carga Maxima (N) 44930 41500 42170 23340 24960 22740 38970 43840 43640 22530 29210 31750 Daño por Humedad 1 1 2 1 2 Altura de la Briqueta (mm) Diametro de la Briqueta (mm) Esfuerzo a la Tension (kPa) St Esfuerzo a la Tension (kPa) St Promedio Razon de Esfuerzo a Tension TSR Fuente: Elaboración Propia pág. 137 3.6. Procedimientos de análisis de datos 3.6.1. Ensayo de los componentes de la mezcla 3.6.1.1. Ensayo de granulometría de los agregados a) Procesamiento o Cálculos de la prueba • % 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 Parcial = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 ∗100 / 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐴.𝐺. 𝑑𝑒 3/4", % Retenido en Malla 3/4" 2503.50 × 100 = 48.99% 5109.81 • 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 = ∑𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠 +𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐴.𝐺. 𝑑𝑒 3/4" 𝑅𝑒𝑡. 𝐴𝑐𝑢𝑚. 𝑒𝑛 𝑀𝑎𝑙𝑙𝑎 1/2" 1441.67 + 2503.50 = 3945.17 𝑔𝑟 • % 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 = % 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 Parcial + % 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐴.𝐺. 𝑑𝑒 3/4", % Ret. Acum. en Malla 1/2" 48.99 + 28.21 = 77.21% • % 𝑄𝑢𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑎 = 100% − % 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝐴.𝐺. 𝑑𝑒 3/4”. % retenido 3/4" = 100% + 34.11% = 65.89% b) Diagramas, tablas pág. 138 Tabla N°61. Cálculo del ensayo de granulometría del agregado grueso de 3/4” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE GRANULOMETRÍA BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 21/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Piedra chancada 3/4" de la Cantera de Huambutio; Lucre GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO 3/4" 19 mm TMN PESO RETENIDO ABERTURA % % RETENIDO TAMIZ N° RETENIDO ACUMULADO % QUE PASA LÍMITE LÍMITE (mm) RETENIDO ACUMULADO (gr) (gr) INFERIOR SUPERIOR 1" 25.40 0.00 100.00 100 100 3/4" 19.05 2503.50 48.99 2503.50 2552.49 51.01 90 100 1/2" 12.70 1441.67 28.21 3945.17 2580.71 22.79 3/8" 9.53 766.79 15.01 4711.96 2595.71 7.79 56 80 N°4 4.76 298.99 5.85 5010.95 2601.57 1.93 35 65 N°8 2.36 2.26 0.04 5013.21 2601.61 1.89 23 49 N°10 2.00 2.20 0.04 5015.41 2601.65 1.85 N°16 1.18 1.29 0.03 5016.70 2601.68 1.82 N°30 0.60 2.28 0.04 5018.98 2601.72 1.78 N°40 0.42 2.12 0.04 5021.10 2601.76 1.74 N°50 0.30 1.20 0.02 5022.30 2601.79 1.71 5 19 N°80 0.18 2.40 0.05 5024.70 2601.83 1.67 N°100 0.15 2.25 0.04 5026.95 2601.88 1.62 N°200 0.07 2.12 0.04 5029.07 2601.92 1.58 2 8 FONDO 80.74 1.58 5109.81 2603.50 0.00 TOTAL RETENIDO 5109.81 CURVA GRANULOMÉTRICA 3/4" 100 90 Ejes tamices 80 rótulos Tamices 70 Límite Mín 60 Límite Máx 50 Granulometria 3/4 40 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia pág. 139 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.51205.000 3/8" 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % QUE PASA EN PESO Tabla N°62. Cálculo del ensayo de granulometría del agregado grueso de 1/2” FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE GRANULOMETRÍA BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 21/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Piedra chancada 1/2" de la Planta Asfáltica de Caicay GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO 1/2" PESO RETENIDO 12 mm TMN ABERTURA % % RETENIDO TAMIZ N° RETENIDO ACUMULADO % QUE PASA (mm) RETENIDO ACUMULADO LÍMITE LÍMITE (gr) (gr) INFERIOR SUPERIOR 3/4" 19.05 0.00 100.00 100 100 1/2" 12.70 1251.50 34.11 1251.50 34.11 65.89 90 100 3/8" 9.53 984.11 26.82 2235.61 60.93 39.07 Nº 4 4.76 701.39 19.12 2937.00 80.05 19.95 44 74 Nº 8 2.36 449.30 12.25 3386.30 92.29 7.71 28 58 Nº 10 2.00 45.91 1.25 3432.21 93.54 6.46 Nº 16 1.18 16.37 0.45 3448.58 93.99 6.01 Nº 30 0.60 3.05 0.08 3451.63 94.07 5.93 Nº 40 0.42 1.50 0.04 3453.13 94.12 5.88 Nº 50 0.30 0.85 0.02 3453.98 94.14 5.86 5 21 Nº 80 0.18 10.74 0.29 3464.72 94.43 5.57 Nº 100 0.15 20.75 0.57 3485.47 95.00 5.00 Nº 200 0.07 30.78 0.84 3516.25 95.84 4.16 2 10 FONDO 152.80 4.16 3669.05 100.00 0.00 TOTAL RETENIDO 3669.05 CURVA GRANULOMÉTRICA 1/2" 100 Ejes tamices 90 rótulos 80 Tamices 70 Límite Mín 60 50 Límite Máx 40 Granulometría 1/2 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia pág. 140 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.1502.5000 3/8" 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % QUE PASA EN PESO Tabla N°63. Cálculo del ensayo de granulometría del agregado grueso de arena triturada FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO DE GRANULOMETRÍA BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 29/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio UNIVERSAL TESTING MATERIAL: Arena Triturada de la Planta Asfáltica de Caicay GRANULOMETRÍA AGREGADO FINO ARENA TRITURADA PESO RETENIDO 4 mm TMN ABERTURA % % RETENIDO TAMIZ N° RETENIDO ACUMULADO % QUE PASA (mm) RETENIDO ACUMULADO LÍMITE LÍMITE (gr) (gr) INFERIOR SUPERIOR 3/8" 9.525 0.00 100.00 100 100 Nº 4 4.76 354.61 17.46 354.61 17.46 82.54 80 100 Nº 8 2.36 47.43 2.34 402.04 19.80 80.20 65 100 Nº 10 2 110.17 5.42 512.21 25.22 74.78 Nº 16 1.18 153.57 7.56 665.78 32.78 67.22 40 80 Nº 30 0.6 193.30 9.52 859.08 42.30 57.70 35 65 Nº 40 0.42 205.12 10.10 1064.20 52.40 47.60 Nº 50 0.3 243.52 11.99 1307.72 64.39 35.61 7 40 Nº 80 0.18 139.22 6.85 1446.94 71.24 28.76 Nº 100 0.15 207.35 10.21 1654.29 81.45 18.55 3 20 Nº 200 0.074 275.84 13.58 1930.13 95.03 4.97 2 10 FONDO 100.87 4.97 2031.00 100.00 0.00 TOTAL RETENIDO 2031.00 CURVA GRANULOMÉTRICA ARENA TRITURADA 100 90 80 Ejes tamices rótulos 70 Tamices 60 Límite Mín Límite Máx 50 Granulometría Triturada 40 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia pág. 141 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.1502.5000 3/8" 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % QUE PASA EN PESO Tabla N°64. Cálculo del ensayo de granulometría del agregado grueso de arena lavada FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE PARTÍCULAS FRACTURADAS BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 28/12/2020 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio UNIVERSAL TESTING MATERIAL: Arena Lavada de la Planta Asfáltica de Caicay GRANULOMETRÍA AGREGADO FINO ARENA LAVADA 19 mm TMN PESO RETENIDO ABERTURA % % RETENIDO TAMIZ N° RETENIDO ACUMULADO % QUE PASA (mm) RETENIDO ACUMULADO LÍMITE LÍMITE (gr) (gr) INFERIOR SUPERIOR 3/8" 9.525 0.00 0.00 100.00 100 100 Nº 4 4.76 97.60 5.82 97.60 5.82 94.18 80 100 Nº 8 2.36 137.26 8.18 234.86 13.99 86.01 65 100 Nº 10 2 153.44 9.14 388.30 23.14 76.86 Nº 16 1.18 198.46 11.82 586.76 34.96 65.04 40 80 Nº 30 0.6 180.32 10.74 767.08 45.70 54.30 35 65 Nº 40 0.42 212.67 12.67 979.75 58.38 41.62 Nº 50 0.3 216.94 12.93 1196.69 71.30 28.70 7 40 Nº 80 0.18 178.33 10.63 1375.02 81.93 18.07 Nº 100 0.15 130.37 7.77 1505.39 89.69 10.31 3 20 Nº 200 0.074 89.76 5.35 1595.15 95.04 4.96 2 10 FONDO 83.22 4.96 1678.37 100.00 0.00 TOTAL RETENIDO 1678.37 CURVA GRANULOMÉTRICA ARENA LAVADA 100 90 Ejes tamices 80 rótulos 70 Tamices Límite Mín 60 Límite Max 50 Granulometría Lavada 40 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia Análisis de la prueba: Como se observa en las tablas N°61 y N°62 (A.G. 3/4”, A.G. 1/2”) no cumplen con parámetro de granulometría, por lo tanto, asumimos la combinación según MAC. pág. 142 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.1502.5000 3/8" 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % QUE PASA EN PESO Tabla N°65. Combinación granulométrica de los agregados según MAC FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO MAC BASADO EN LA EG 2013 MAC 1 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 04/01/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Arena Triturada y Arena Lavada de Caicay, Cusco MALLA PORCENTAJE PASANTES (% ) ESPECIFICACIONES OBSERVACIONES TAMIZ mm. GRAVA ARENA FILLER MEZCLA MAC Tamaño máximo 3/4" AGREGADOS 3/4" 1/2" TRIT LAVAD Cemento 1.0 50% 47% 3% PROPORCIONES 15.0% 35.0% 37.0% 10.0% 3.0% 100.0% 1" 25.400 100.0 100 difrencia 3/4" 19.050 51.01 100.00 100.00 100.00 3.00 89.70 80 100 89.7 1/2" 12.700 22.79 65.89 100.00 100.00 3.00 73.60 67 85.0 73.6 3/8" 9.525 7.79 39.07 100.00 100.00 3.00 61.90 60 - 77.0 Nº 4 4.760 1.93 19.95 82.54 94.18 3.00 47.30 43 - 54.0 47.3 Nº 8 2.360 1.89 7.71 80.20 86.01 3.00 41.30 41.3 Nº 10 2.000 1.85 6.46 74.78 76.86 3.00 38.00 29 - 45.0 Nº 16 1.180 1.82 6.01 67.22 65.04 3.00 33.80 Nº 30 0.600 1.78 5.93 57.70 54.30 3.00 29.20 Nº 40 0.420 1.74 5.88 47.60 41.62 3.00 24.20 14 - 25.0 Nº 50 0.300 1.71 5.86 35.61 28.70 3.00 18.40 18.4 Nº 80 0.180 1.67 5.57 28.76 18.07 3.00 14.70 8 - 17.0 Nº 100 0.150 1.62 5.00 18.55 10.31 3.00 10.00 Nº 200 0.074 1.58 4.16 4.97 4.96 3.00 4.10 4 - 8.0 4.1 pasa 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 REPRESENTACIÓN GRÁFICA REPRESENTACIÓN GRÁFICA CURVA GRANULOMÉTRICA 100 90 80 70 60 Especif. mín 50 Especif máx Curva 40 30 20 10 0 ABERTURA (mm) Fuente: Elaboración Propia pág. 143 0.010 0.074 N° 200 0.100 0.149 N° 100 0.18 N° 80 0.25 N° 60 0.3 N° 50 0.42 N° 40 0.59 N° 30 0.84 N° 20 1.000 1.19 N° 16 2 N° 10 2.38 N° 8 4.76 Nº 4 6.35 1/4" 9.525 3/8" 10.000 12.7 1/2" 19.05 3/4" 25.4 1" 38.1 11/2" 50.6 2" 63.5 21/2" 76.2 3" 100.000 % QUE PASA EN PESO Análisis de la prueba: Tomando en cuenta los porcentajes que pasan de la combinación granulométrica de agregados, consideramos según el MAC 15% el agregado Grueso de 3/4 “, 35% el agredo grueso de 1/2 “., como también un 37% de la arena triturada y un 10% de la arena lavada, el cemento un 3% para esta investigación que cumple con las especificaciones según MAC. Procedimientos de Análisis de datos a) Procedimiento o cálculo de la prueba • Para el cálculo de % de la mezcla e incluirla en la curva MAC % MEZCLA = Redondear x (GRAN ¾” x % de ¾”) + (GRAN ½” x % de ½”) + (GRAN TRIT x % de TRIT) + (GRAN LAVAD x % DE LAVAD) % 𝑀𝐴𝐿𝐿𝐴 𝑁º 4 = (1.93 ∗ 15%) + (19.95 𝑋 35%) + (82.54 𝑋 37%) + (94.18 𝑋 10%) + (3 𝑋 3%) = 47.30 % • Para el cálculo de pesos del molde - % Acumulado= 100 - %MEZCLA % Acumulado = 100 − 47.30 = 52.70% - % Retenido = %Acumulado - % Acumulado anterior % Retenido = 52.70% − 38.10% = 14.60% • Para el cálculo de pesos para las probetas Peso de la probeta = 1250.00 gr Filler 3% = Peso de la Probeta x 3% Filler 3% = 1250kg x 3% = 37.50 gr Cemento asfaltico (CA) = 1250kg x %asfaltico Cemento asfaltico (CA) = 1250kg x 7% = 87.50 gr Agregado en la mezcla = Peso de la probeta – Cemento asfaltico – Cemento asfaltico Agregado en la mezcla = 1250gr − 87.50gr − 37.50gr = 1125.00 gr Peso N° 4 gr = Agregado en la mezcla x % retenido Peso N° 4 gr = 1125gr x 14.60% = 164.25 gr pág. 144 Tabla N°66. Pesos para moldeo de las probetas con y sin grafito FORMATOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100, CON RESPECTO A LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE PEN 85/100 ADICIONANDO GRAFITO" DETERMIACIÓN DE PESOS PARA PROBETAS SIN GRAFITO BASADO EN LA NORMA MTC E 204 RESPONSABLES: Kiara Aguilar Esquivel FECHA: 12/01/2021 Cristhian Chauca Quispe LUGAR: Laboratorio PRO&CON SILVER S.C.R.L. MATERIAL: Agregado de la Cantera de Huambutio-Caycay PESOS PARA MOLDEO Granulometría de la mezcla teórica Tamiz % Ret. % Acum. % Pas. 1" 100.00 Tamiz % Ret. 3/4" 10.30 10.30 89.70 3/4" 10.30 1/2" 16.10 26.40 73.60 1/2" 16.10 3/8" 11.70 38.10 61.90 3/8" 11.70 N° 4 14.60 52.70 47.30 N° 4 14.60 Nº 8 6.00 58.70 41.30 Nº 8 6.00 N° 10 3.30 62.00 38.00 Arena 41.30 Nº 16 4.20 66.20 33.80 Total 100.0 Nº 30 4.60 70.80 29.20 N° 40 5.00 75.80 24.20 Nº 50 5.80 81.60 18.40 N° 80 3.70 85.30 14.70 Nº 100 4.70 90.00 10.00 N° 200 5.90 95.90 4.10 pasa 4.10 100.00 41.3 PESOS POR MALLAS PARA DISTINTOS PORCENTAJES DE CEMENTO ASFÁLTICO Para briquetas de 1250.00 % de Cemento Asf. 6.00 6.50 7.00 7.50 Filler 3% 37.50 37.50 37.50 37.50 Agregados en la mezcla 1137.50 1131.25 1125.00 1118.75 Agregados por mallas Tamiz % ret. Parcial peso (g) peso (g) peso (g) peso (g) 3/4" 10.30 117.16 116.52 115.88 115.23 1/2" 16.10 183.14 182.13 181.13 180.12 3/8" 11.70 133.09 132.36 131.63 130.89 N° 4 14.60 166.08 165.16 164.25 163.34 Nº 8 6.00 68.25 67.88 67.50 67.13 Arena 41.30 469.79 467.21 464.63 462.04 Cemento Asfáltico 75.00 81.25 87.50 93.75 1250.00 1250.00 1250.00 1250.00 1250.00 Fuente: Elaboración Propia pág. 145