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  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

    FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Laboratorio No.2 de Mecnica de

    Suelos y Pavimentos

    MANUAL DE LABORATORIO ENSAYOS PARA PAVIMENTOS

    VOLUMEN I

    AUTORES:

    ING. SILENE MINAYA GONZALEZ (*) silenemg@yahoo.com

    M.I. ABEL ORDEZ HUAMAN (**) ohabel@yahoo.com

    (*) Asistente del Laboratorio de Mecnica de Suelos y Pavimentos (**) Jefe del Laboratorio de Mecnica de Suelos y Pavimentos

    Lima, Diciembre del 2001

  • Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos

    CONTENIDO Prlogo 04 PARTE I ENSAYOS DE AGREGADOS PARA PAVIMENTO

    Calidad de Agregados para Sub-base, Base y Afirmado

    Caractersticas de los agregados 07 Husos Granulomtricos 08

    Ensayo de Abrasin por medio de la Mquina de Los ngeles ASTM C-131 13-21 ndice de Aplanamiento y Alargamiento de Agregados para Carreteras MTC E221-1999 22-27 Porcentaje de Caras Fracturadas en los Agregados ASTM D 5821-95 28-32 Equivalente de Arenas y Agregados Finos ASTM D-2419 33-48 Ensayo de Durabilidad ASTM C-88 49-57

    PARTE II ENSAYOS PARA MEZCLAS ASFLTICAS

    Calidad de agregados para Mezclas Asflticas en Caliente Mineraloga 59 Propiedades Fsicas de los Agregados 60 Asfaltos Antecedentes Histricos 62 Refinamiento del asfalto 63 Tipos de Asfaltos y Usos 65 Ensayo de Adherencia de los Ligantes Bituminosos a los Agregados Gruesos ASTM D-1664 76-83 Adhesividad de los Ligantes Bituminosos a los Aridos Finos (Procedimiento Riedel Weber) 84-91 Destilacin de Asfaltos Lquidos ASTM D-402 92-100 Mtodo Marshall para el Diseo de Mezclas ASTM D-1559 Referencias Histricas 101 Caractersticas de Mezcla 101 Fundamento Terico 103 Objetivo 103 Gravedad Especfica 103

    Gravedad Especfica Seca Aparente 105 Gravedad Especfica Seca Bulk 105 Gravedad Especfica Saturada Superficialmente Seca Bulk 106 Gravedad Especfica en Agregados Gruesos 106

    Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 2

  • Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos

    Gravedad Especfica en Agregados Finos 107 Propiedades Volumetricas de Mezclas Compactadas 108 Gravedad Especifica Bulk de Mezclas Compactadas 110 Gravedad Especfica Terico Mxima 110 Ejemplo aplicativo 112

    Agregados Minerales Granulometra 120 Especificaciones y Tolerancias 120 Combinacin de agregados 129

    Dosificacin de los agregados por peso 129 Dosificacin por mtodos grficos 132

    Calidad 134 Procedimiento de Anlisis y Compactacin de Muestras

    Aplicacin 134 Equipos de Laboratorio 134 Procedimientos previos 140

    Paso A: Evaluacin de agregados 140 Paso B: Evaluacin del cemento asfltico 140 Paso C: Preparacin de los Especimenes Marshall 145 Paso D: Densidad y vacos de los especimenes 149 Paso E: Estabilidad Marshall y Ensayo de Flujo 150 Paso F: Tabulacin y Grfico de los Resultados de Ensayo 151 Paso G: Determinacin del Optimo Contenido de Asfalto 151

    Ejemplos 155-185

    BIBLIOGRAFIA 186-187

    Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 3

  • Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos

    PROLOGO El Laboratorio de Mecnica de Suelos y Pavimentos tiene la satisfaccin de poner a disposicin de

    estudiantes, profesores y profesionales involucrados en proyectos de pavimentos, el presente

    Manual de Ensayos para Pavimentos.

    Es importante y oportuno sealar la importancia que tiene el estudio, evaluacin y entendimiento

    de las caractersticas fsicas y el comportamiento mecnico de los suelos y materiales en un

    proyecto de pavimentacin. Por ello, la compresibilidad, resistencia cortante, conductividad

    hidrulica y las relaciones volumtricas y gravimtricas constituyen los fundamentos de diseo de

    las estructuras de pavimento y mezclas asflticas.

    Los ensayos de laboratorio, en ese sentido, permiten medir, evaluar y entender el comportamiento

    mencionado. Son los resultados experimentales los que van a permitir desarrollar, perfeccionar,

    verificar, validar y sealar las limitaciones de las teoras y modelos fsico-matemticos, para

    finalmente ser resumidos en manuales de diseo de uso ingenieril.

    El Manual de Ensayos para Pavimentos est dividido en dos partes: la Parte I comprende los

    ensayos de calidad de agregados utilizados en las diferentes capas que constituye la estructura

    del pavimento y la Parte II comprende una introduccin sobre asfaltos, mezclas asflticas,

    mineraloga de los agregados y los ensayos relacionados con el diseo de mezclas asflticas

    incluyendo el Ensayo MarshallASTM D 1559.

    El Manual de Ensayos para Pavimentos ha sido el resultado del esfuerzo y compromiso de la Ing.

    Silene Minaya con el Area de Pavimentos por lo que el Laboratorio de Mecnica de Suelos y

    Pavimentos le expresa su agradecimiento. En ese sentido, ha sido para el suscrito una gran

    satisfaccin haber contribuido a su materializacin.

    Actualmente el Laboratorio de Mecnica de Suelos y Pavimentos est realizando nuevamente

    ensayos sobre mezclas asflticas incluyendo el Ensayo Marshall, ensayos de Compresin Triaxial

    y Ensayos de Permeabilidad de Pared Flexible entre otros. Igualmente, se ha vuelto a realizar y

    publicar trabajos experimentales de investigaciones, participando en Congresos Nacionales e

    Internacionales.

    Ing. Abel Ordez 6 de Diciembre de 2001

    Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 4

  • PARTE I ENSAYOS DE AGREGADOS PARA PAVIMENTOS

  • CALIDAD DE AGREGADOS PARA SUB-BASE, BASE Y AFIRMADO

    Ing. Silene Minaya Gonzlez M.I. Abel Ordez Huamn

    Los agregados empleados en la construccin de carreteras, deben cumplir con requisitos de

    granulometra y especificaciones tcnicas, que garanticen un buen comportamiento durante su

    periodo de vida.

    A su llegada al laboratorio, las muestras deben ser preparadas para someterlas a diferentes

    ensayos de calidad de agregados. Dependiendo de la funcin que van a cumplir como parte de la

    estructura del pavimento se las prepara para los siguientes ensayos:

    Ensayos de calidad de agregados

    Asfalto ENSAYOS

    Sub base

    Base

    Granular

    Afirmado

    Piedra Arena

    Anlisis Granulomtrico por Tamizado

    Lmites de Consistencia N40 y 200

    Equivalente de Arena

    Peso especfico y Absorcin

    Peso unitario suelto

    Peso unitario varillado

    Abrasin

    Proctor Modificado

    CBR

    Porcentaje de caras fracturadas

    Porcentaje de partculas chatas y alargadas

    Contenido de impurezas orgnicas

    Contenido de sales solubles totales

    Adherencia (entre mallas N3/8" y 1/4")

    Riedel Weber (segn norma a emplear)

    Durabilidad

  • Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos

    Caractersticas de los Agregados

    Para verificar la calidad de un determinado banco de materiales, estos deben ser sometidos a

    ensayos de suelos, debiendo cumplir con las especificaciones tcnicas siguientes:

    Especificaciones Tcnicas para Materiales empleados en Construccin de Carreteras

    SUB BASE GRANULAR

    BASE GRANULAR

  • Universidad Nacional de Ingeniera Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos Facultad de Ingeniera Civil Volumen I Laboratorio No.2 de Mecnica de Suelos y Pavimentos

    Husos Granulomtricos

    Adems los materiales debern ajustarse a uno de los husos granulomtricos, dependiendo de la

    funcin que cumplan.

    Huso Granulomtrico para Afirmado

    Muestra AFIRMADO

    Tamiz Abertura (mm) A-1(1) A-2(1)

    2" 50,000 100 -.-

    1 37.500 100 -.-

    1" 25,000 90-100 100,0

    19.000 65-100 80-100

    3/8" 9,500 45-80 65-100

    N4 4,750 30-65 50-85

    N10 2,000 22-52 33-67

    N40 0,425 15-35 20-45

    N200 0,075 5-20 5-20

    (1) Referido a los porcentajes acumulados que pasan Especificaciones Tcnicas Generales para Construccin de Carreteras EG-2000, Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construccin, Oficina de Control de Calidad

    Ing. Silene Minaya M.I. Abel Ordez 8

  • Rango Granulomtrico para AfirmadosA-1 y A-2

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0.010.1110100

    ABERTURA (mm)

    POR

    CEN

    TAJE

    AC

    UM

    ULA

    DO

    QU

    E PA

    SA (%

    Gradacin A-2

    Gradacin A-1

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