El ensayo de penetración de mezclas asfálticas másticas es un método de laboratorio importante que se utiliza para evaluar el comportamiento de deformación y la estabilidad estructural del asfalto mástico bajo condiciones específicas de temperatura y carga. Se aplica ampliamente en la evaluación del desempeño de sistemas de pavimentación impermeables y materiales de pavimentación para tableros de puentes de acero. Al medir la penetración o la respuesta de indentación a lo largo del tiempo, este ensayo proporciona datos clave para analizar la estabilidad a altas temperaturas, la consistencia y la durabilidad de las mezclas asfálticas másticas, lo que garantiza un control de calidad fiable en aplicaciones de ingeniería.

1. Propósito y alcance

Este método se utiliza para determinar el valor de penetración y el incremento de penetración de las mezclas asfálticas, con el fin de evaluar la estabilidad a altas temperaturas de las mezclas asfálticas másticas.

2. Aparatos y materiales

2.1 Molde: Un molde rectangular de acero con una longitud interna de 70,7 mm ± 0,5 mm, compuesto por una placa base, cuatro marcos y elementos de fijación, que se pueden ensamblar.

2.2 Aparato de ensayo de penetración:

2.2.1 Pesas

La pesa tiene un peso aproximado de 490,5 N. Se aplica verticalmente sobre la muestra mediante la varilla de penetración. La masa total de la pesa, la varilla de penetración y la plataforma de carga es de 515,0 N ± 9,8 N.

2.2.2 Varilla de penetración

La varilla de penetración está fabricada en acero. El peso combinado de la varilla y la plataforma de carga es de aproximadamente 24,5 N. El extremo inferior es un cilindro plano con una altura no inferior a 20 mm y un diámetro de 25,2 mm ± 0,1 mm. La superficie lateral y la base del cilindro plano deben ser lisas y planas.

Se utilizarán dos rodamientos de bolas para garantizar una fricción mínima durante el ensayo. A excepción de los rodamientos de bolas, todos los componentes deben mantener una holgura mínima de 1 mm con respecto a la varilla de penetración.

2.2.3 Reloj comparador

Se deberá utilizar un reloj comparador de tipo analógico o digital con una resolución de 0,01 mm. La deformación del instrumento no deberá exceder 0,01 mm cuando se aplique o se retire la carga. También se podrá utilizar un sensor de desplazamiento como alternativa.

2.2.4 Baño de agua

El baño de agua deberá mantener temperaturas controladas de 50 ± 1 °C, 55 ± 1 °C y 60 ± 1 °C durante el ensayo. El control de la temperatura se logra mediante un baño de agua termostático externo con una capacidad aproximada de 7,5 L.

2.3 Horno de secado por aire caliente con calefacción eléctrica

El horno de secado por aire caliente con calefacción eléctrica deberá ser capaz de mantener una temperatura constante de 250 ± 10 °C y deberá cumplir con los requisitos especificados en la cláusula 2.1 de la norma T0602.

2.4 Termómetros

Se utilizarán dos termómetros:

Uno con un rango de 0 a 100 °C y una división de 1 °C;

Otro con un rango de 0 a 300 °C y una división de 2 °C.

2.5 Temporizador

Se deberá utilizar un cronómetro o temporizador electrónico, con una división mínima de 0,1 s y un error máximo permitido de ±0,10 s/h.

2.6 Bloque de calibración

La dureza del bloque de caucho se determinará de acuerdo con GB/T 39693.2 «Caucho, vulcanizado o termoplástico — Determinación de la dureza — Parte 2: Dureza internacional del caucho (10 IRHD a 100 IRHD)», GB/T 39693.5 «Método portátil de ensayo de dureza internacional del caucho — Dureza por indentación», o GB/T 531.2 «Caucho, vulcanizado o termoplástico — Determinación de la dureza por indentación — Parte 2: Método portátil de dureza IRHD». A 23 °C, la dureza deberá ser de 58 IRHD ± 5 IRHD.

2.7 Otros

Raspador (aproximadamente 30 mm de ancho) y equipo de mezclado.

3. Calibración del probador de penetración

3.1 Para equipos nuevos o después de cada 6 meses de uso, se deberá realizar la calibración.

3.2 El bloque de calibración se utilizará en lugar de la probeta de mezcla asfáltica para el ensayo. Se aplicará una carga de 515,0 N ± 9,8 N durante 5 minutos y se medirá la profundidad de penetración. El ensayo se realizará 10 veces consecutivas. El coeficiente de variación de los 10 valores medidos no deberá exceder el 5%.

4. Métodos y pasos

4.1 Preparación de la probeta

4.1.1 Preparar probetas de mezcla asfáltica tipo mástico en laboratorio de acuerdo con el Método T0740, o bien obtener probetas de mezcla asfáltica tipo mástico caliente mediante muestreo en campo.

4.1.2 Ensamblar los moldes y precalentarlos en un horno a 100–150 °C. Antes de verter la probeta, aplicar una fina capa de agente desmoldante en el interior del molde y colocarlo sobre una plataforma plana.

4.1.3 Vierta la muestra mezclada en el molde precalentado, asegurándose de que las cuatro esquinas queden completamente llenas. Compacte la mezcla verticalmente alrededor de los bordes del molde manualmente para mejorar la densidad de la muestra; no compacte el centro. Recorte la superficie de manera que el centro quede ligeramente más elevado. Tras enfriar durante aproximadamente 15 minutos, nivele la superficie con una espátula caliente.

4.1.4 Almacene las muestras a temperatura ambiente de 23 ± 5 °C durante al menos 48 horas. El tiempo máximo de almacenamiento no debe exceder los 7 días.

4.2 Retire la placa inferior del molde que contiene la muestra. Coloque la muestra con su superficie inferior hacia arriba, como superficie de ensayo, e introdúzcala en un baño de agua a la temperatura de ensayo durante 60 minutos. La temperatura de ensayo deberá ajustarse a 50 ± 1 °C, 55 ± 1 °C o 60 ± 1 °C, según los requisitos pertinentes.

4.3 Ajuste el probador de penetración de modo que la varilla de penetración quede alineada con el centro de la superficie de la muestra. Baje la varilla de penetración verticalmente hasta que haga contacto con la superficie de la muestra.

4.4 Baje la varilla de penetración e inicie el cronómetro simultáneamente. Aplique una carga inicial de 24,5 N (el peso propio de la varilla de penetración y la plataforma de carga). Transcurridos 10 minutos, registre la lectura del comparador de cuadrante como valor de deformación cero.

4.5 Coloque con cuidado el peso de 490,5 N sobre la plataforma de carga, evitando cualquier impacto, y reinicie el cronometraje. Registre las lecturas del comparador de cuadrante a los 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30 y 60 minutos.

4.6 Cada grupo de ensayo deberá incluir al menos tres muestras paralelas para su análisis.

5. Procesamiento de datos

5.1 La diferencia entre la lectura del comparador a los 30 minutos y la deformación en el punto cero se registra como la profundidad de penetración de la muestra. La diferencia entre la lectura del comparador a los 60 minutos y la lectura a los 30 minutos se registra como el incremento de penetración de la muestra.

5.2 El promedio aritmético de los tres valores medidos se toma como resultado de la prueba tanto para la profundidad de penetración como para el incremento de penetración, con una precisión de 0,1 mm.

6. Error admisible

El error relativo admisible para las pruebas de repetibilidad de la penetración de la mezcla asfáltica mástica será del 28 % del valor promedio. El error relativo admisible para las pruebas de reproducibilidad será del 55 % del valor promedio.

7. Informe

7.1 Nombre del elemento de prueba y norma aplicable.

7.2 Fecha de recepción de la muestra y descripción de la muestra.

7.3 Fecha de prueba, nombre, modelo y número de serie del instrumento/equipo.

7.4 Temperatura de ensayo, tiempo de colocación de la muestra, valor de penetración y su valor promedio, incremento de penetración y su valor promedio.

7.5 Otros aspectos que requieren explicación.

Aviso: Es posible que existan errores en la compilación de esta unidad. Esta información es solo de referencia. Recomendamos adquirir el estándar de ensayo original.