Diseño de MDC-19
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Descripción: Diseño de mezcla densa en caliente-19...
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DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA MDC-19
ABRIL 2015
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS 1 MÉTODO DE DISEÑO DISEÑO MARSHALL MARSHALL 1.1 Metodo Metodolog logía ía 1.2 Visita Visita a cantera cantera NORMA INVE-101-20 INVE-101-2013 13 1.3 Selección Selección de materiales materiales NORMA NORMA INVE-101-20 INVE-101-2013 13 1. !aracteri"ación de materiales materiales #or medio medio de tami"ado I.N.V.E I.N.V.E $ 123-2013 1.% A&rasión de de los agregados agregados en en la m'()ina m'()ina de los 'ngeles INVE-21*-2013
INTRODUCCIÓN OBJETIVOS 1 MÉTODO DE DISEÑO DISEÑO MARSHALL MARSHALL 1.1 Metodo Metodolog logía ía 1.2 Visita Visita a cantera cantera NORMA INVE-101-20 INVE-101-2013 13 1.3 Selección Selección de materiales materiales NORMA NORMA INVE-101-20 INVE-101-2013 13 1. !aracteri"ación de materiales materiales #or medio medio de tami"ado I.N.V.E I.N.V.E $ 123-2013 1.% A&rasión de de los agregados agregados en en la m'()ina m'()ina de los 'ngeles INVE-21*-2013
2. ENSAYOS PRELIMINARES DE LOS MATERIALES INDEPENDIENTES 2.1 #orcenta+e de caras ,ract)radas ,ract)radas en los agregados INVE INVE $ 22-2013 2.2 índices de ,orma de los agregados agregados INVE $ 20-2013 2.3 eterminación de de /acíos en los agregados agregados ,inos no com#actos com#actos Ang)laridad A ng)laridad INVE $ 23-2013 2. E()i/alente de arena de s)elos agregados agregados ,inos INVE$ 133-2013 2.% Sanidad de los los agregados agregados ,rente a la acción de sol)ción sol)ción de s)l,ato s)l,ato de magnesio INVE$ 220-2013 2.4 5ra/edad es#eci,ica es#eci,ica de los agregados agregados ,inos INVE $ 222-2013 2. 5ra/edad es#eci,ica es#eci,ica de los materiales I.N.V.E I.N.V.E $ 223-2013 2.* 6ndices de #lasticidad I.N.V.E I.N.V.E $ 12%-2013 2. !ontenido de de im#)re"as im#)re"as I.N.V.E I.N.V.E $ 23-2013
3. DETERMINACION Y EVALUACION DE LA FORMULA DE TRABAJO 3.1 Enca+e teórico gran)lom7trico de los materiales 3.2 me"cla de materiales seg8n enca+e teórico 3.3 #orcenta+e de caras ,ract)radas de la me"cla INVE $ 22-2013 3. índices de ,orma de la me"cla INVE $ 20-2013 3.% E()i/alente de arena de la me"cla INVE$ 133-2013
3.4 eterminación de /acíos en los agregados ,inos no com#actos Ang)laridad INVE $ 23-2013
3. Sanidad de los agregados de la me"cla ,rente a la acción de sol)ción de s)l,ato de magnesio INVE$ 220-2013 3.* 5ra/edad es#eci,ica de los agregados de la me"cla
3. !ontenido de im#)re"as de la me"cla I.N.V.E $ 23-2013
. PRUEBAS A LA MEZCLA ASFÁLTICA .1 eterminación de la gra/edad es#eci,ica INVE-3% .2 9r)e&a de esta&ilidad ,l)+o INVE-*-2013 .3 An'lisis de densidad /acíos INVE-*-2013 . A&sorción del as,alto INVE-*-2013 .% !ontenido de as,alto e,ecti/o INVE-34-2013 .4 9orcenta+e de Vacíos en los agregados minerales INVE--2013 . 9orcenta+e de /acíos con aire INVE--2013 .* #orcenta+e de /acíos llenos de as,alto INVE--2013 . Relación esta&ilidad ,l)+o artic)lo %0
%. CRITERIOS PARA SELECCIÓN DE DISEÑO FINAL %.1 Selección de dise:o ,inal 4. RECOMENDACIONES
INTRODUCCION Si &ien es cierto ()e ;a conocimiento de normas< ensaos di/ersos m7todos #ara caracteri"ar s)#oner ()e la me"cla de /arios agregados de )n s)elo acoger' en &)ena ,orma me+orar' s)s características ,ísicas< no ;a )ni,ormidad en c)anto al #rocedimiento< de me"clado de los agregados ti#os de ensaos ()e re,le+en en ,orma m) a#ro=imada la realidad de )n #a/imento as,altico. Organi"ar el tra&a+o de caracteri"ación de tal manera ()e ;aa m7todos #)ntos de com#aración com)nes< es de gran im#ortancia si se #retende reali"ar )n &)en dise:o de me"cla< inde#endiente del )so ()e se le #retenda dar a este. 9ara dar c)m#limiento a lo anterior la UNIDAD INDUSTRIAL CONSTRUCTORA EMMA im#orta materiales cr)dos #ara así seg)ir #aso a #aso los #rocesos #ara ela&oración de la me"cla ;aciendo )n rig)roso seg)imiento selección de los materiales desde la e=#lotación en cantera ;asta llegar al #rod)cto terminado.
OBJETIVOS
El o&+eti/o #rinci#al de este doc)mento es el de dar a conocer #aso a #aso el #rocedimiento de ensaos de la&oratorio ()e se de&en seg)ir #ara lograr tener datos del #a/imento as,altico ()e re,le+en de ,orma m) a#ro=imada las me+ores condiciones #ara s) )so.
>omar #rocedimientos de la&oratorio #rocedimientos de cam#o conocidos< a/alados< estandari"ados ace#tados #ara o&tener datos con,ia&les ()e re,le+en el com#ortamiento del as,alto dise:ado.
9re#arar de la me+or ,orma datos ()e alimenten criterios acti/idades #ara dise:ar as,altos< tomando en c)enta s) transita&ilidad.
Ela&orar )n #rod)cto terminado ()e satis,aga las necesidades ()e las /ías condiciones clim'ticas e=i+an.
1. MÉTODO DE DISEÑO MARSHALL ?a #r'ctica de dise:o de me"clas as,'lticas ;a )tili"ado di,erentes m7todos #ara esta&lecer )n dise:o ó#timo en la&oratorio@ los com8nmente m's )tili"ados son el m7todo Mars;all el /eem. Siendo el Mars;all el m's com8n en la #r'ctica.
9ara la e/al)ación de las características /ol)m7tricas de la me"cla as,'ltica< se em#lean di,erentes #ar'metros como son el /ol)men de /acíos en el agregado mineral VAM< los /acíos llenos de as,altos VBA el #orcenta+e de /acíos de la me"cla as,'ltica com#actada Va< mediante di/ersas #r)e&as mec'nicas< como son
la
gra/edad
es#ecí,ica del agregado mineral 5s&< la gra/edad es#ecí,ica de la me"cla as,'ltica com#actada 5m& la gra/edad teórica m'=ima de la me"cla as,'ltica 5mm.
Se descri&e el dise:o Mars;all@ se #resentan antecedentes ;istóricos de la metodología< los #ar'metros necesarios #ara )na correcta selección de la gran)lometría< +)nto con las es#eci,icaciones #ertinentes al dise:o de la me"cla as,'ltica< de ig)al ,orma se incl)en criterios #ara la e/al)ación a+)ste de la me"cla as,'ltica a )tili"ar.
Adicionalmente se #ro#orciona )na descri#ción tanto de las #r)e&as /ol)m7tricas como mec'nicas esta&lecidas #ara la selección del dise:o.
Se e/al8a la /ariación ()e se #resentan en #ar'metros< como son el /ol)men de /acíos Va@ los /acíos en el agregado mineral VAM@ /acíos llenos de as,alto VBA@ contenido ó#timo de as,alto.
Se #resenta di,erentes consideraciones ()e se de&en tomar en c)enta en el dise:o /ol)m7trico< descri&iendo el e,ecto de cada #ar'metro en el desem#e:o del #a/imento< )tili"ando como #ar'metros de in,l)encia los /acíos en el agregado mineral VAM< ni/el de com#actación< /acíos de aire Va /acíos llenos de as,alto VBA.
?a selección del contenido ó#timo de&e ser )n com#romiso #ara seleccionar de manera &alanceada todas las #ro#iedades de la me"cla. Normalmente< los criterios de dise:os de me"clas #rod)cir'n )n rango limitado de contenidos ace#ta&les de as,altos ()e #asen todos los lineamientos.
1.1 METODOLOGÍA El conce#to del m7todo Mars;all #ara dise:o de me"clas de #a/imentación ,)e ,orm)lado #or Cr)ce Mars;all< ingeniero de as,altos del e#artamento de A)to#istas del estado de Mississi##i. El c)er#o de ingenieros de Estados Dnidos< a tra/7s de )na e=tensi/a in/estigación est)dios de correlación< me+oró adicionó ciertos as#ectos al #rocedimiento de #r)e&a Mars;all desarrollo )n criterio de dise:o de me"clas.
El m7todo original de Mars;all< sólo es a#lica&le a me"clas as,'lticas en caliente #ara #a/imentación ()e contengan agregados con )n tama:o m'=imo de 2% mm 1 o menor. El m7todo modi,icado se desarrolló #ara tama:os m'=imo arri&a de 3* mm 1.%. Est' #ensado #ara dise:o en la&oratorio control de cam#o de me"clas as,'lticas en caliente con grad)ación densa. e&ido a ()e la #r)e&a de esta&ilidad es de nat)rale"a em#írica< la im#ortancia de los res)ltados en t7rminos de estimar el com#ortamiento en cam#o se #ierde c)ando se reali"an modi,icaciones a los #rocedimientos est'ndar.
El m7todo Mars;all )tili"a es#ecímenes de #r)e&a est'ndar de )na alt)ra de 4 mm 2 F 102 mm de di'metro. Se #re#aran mediante )n #rocedimiento es#ecí,ico #ara calentar< me"clar com#actar me"clas de as,alto-agregado.
AS>M 1%%. ?os dos as#ectos #rinci#ales del m7todo de dise:o son< la densidadan'lisis de /acíos la #r)e&a de esta&ilidad ,l)+o de los es#ecímenes com#actados.
?a esta&ilidad del es#7cimen de #r)e&a es la m'=ima resistencia en N l& ()e )n es#7cimen est'ndar desarrollar' a 40 G! c)ando es ensaado. El /alor de ,l)+o es el mo/imiento total o de,ormación< en )nidades de 0.2% mm 1H100 ()e oc)rre en el es#7cimen entre estar sin carga el #)nto m'=imo de carga d)rante la #r)e&a de esta&ilidad.
1.2 VISITA A CANTERA
9eriódicamente se reali"an /isitas a las canteras sit)adas en la "ona de arroo de #iedra #ara controles e ins#ecciones /is)ales del material ()e se /a a trasladar #ara la #lanta teniendo en c)enta la norma INVE-101 102 $ 2013
1.3 SELECCIÓN DE MATERIALES
?os materiales seleccionados #ara ela&orar el #rod)cto #asan en cantera #or )n #roceso de cri&ado #ara eliminar los materiales ,inos innecesarios tam&i7n se retiran la maor cantidad de materiales #er+)diciales como cali"as< #iedras< #artíc)las dele"na&les< terrones de arcilla< materia org'nica entre otras.
1. CARACTERIZACION DE MATERIALES POR MEDIO DE TAMIZADO
?a metodología Mars;all )tili"a )na gr',ica semilogarítmica #ara de,inir la gran)lometría #ermitida< en la c)al en la ordenada se enc)entran el #orcenta+e de material ()e #asa cierta malla< en la a&scisa las a&ert)ras de las mallas en mm< gra,icadas en ,orma logarítmica. ?os c)atro ti#os de materiales escogidos #ara reali"ar el dise:o Mars;all se caracteri"an cada )no #or se#arado #ara des#)7s ser me"clados #ara crear la ,órm)la de tra&a+o
1.% ABRASION EN LA MAQUINA DE LOS ANGELES Seg8n el ensao de desgaste de los materiales los res)ltados o&tenidos sonJ
CODIGO R-PMA-0.1.33
ABRASIÓN DE LOS AGREGADOS EN LA MAQUINA DE LOS ANGELES I.N.V. E - 218 / 219
VIGENCIA:01/04/2014
VERSION: 000
CONTRATISTA: CONSTRUCTORA EMMA OBJETO:
DISEÑO
PROCEDENCIA MATERIA:
FECHA:
TRITURADO PASA 3/4
RUEBAS
1
G!"#"$%&' ()"#"
2
!
"
5
11
N*. #+ R+*($%*'+)
100
P" : P+)* M(+)!" S+$" "'+) #+ +')"* GMS
5000
P" : P+)* M(+)!" S+$" #+)() #+ +')"* #+)() #+ ""! )*!+ "%6
489
P" - P : P+!#%#"
202
9 a - 9& K 9a
404
E)+$%=$"$%&' : M+'*! #+
TAMAÑOS ASA RETENIDO
>5
DATOS SOBRE GRADACION$ CARGA ABRASIVA % REVOLUCIONES ESO % GRADACION DE LA MUESTRA $ GMS. A
B
C
D
E
F
3?
2 1/2?
2500 @ 50
2 1/2?
2?
2500 @ 50
2?
1 1/2?
5000 @ 50
1 1/2?
1?
1250 @
1?
3/4?
1250 @
3/4?
1/2?
1250 @
2500 @
1/2?
3/?
1250 @
2500 @
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B
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; D+)
NOMBR CARGO:
D"%!* M%!"'#" "*!"*!%)" EABOR
L ; P")" C"%!"#*! ; R++'%#* G!"#"$%*'
4
L ; R++'%#* G!"#"$%*' O!%ORIS>A
J;"+ A"+o
IN5ENIERO E 9?AN>A
'& DETERMINACION Y EVALUACION DE LA FORMULA DE TRABAJO
!)ando se desarrolla )na me"cla de dise:o< es ,rec)entemente necesario ;acer /arias me"clas de #r)e&a #ara encontrar )na ()e c)m#la con todos los criterios de dise:o. !ada )na de las me"clas de #r)e&a sir/e como )na g)ía #ara e/al)ar a+)star las #r)e&as sig)ientes. 9ara dise:o de me"clas #reliminares o
e=#loratorias<
es
aconse+a&le
comen"ar con )na grad)ación de agregado ()e se acer()e a la media de los límites esta&lecidos. ?as me"clas de #r)e&a iníciales sir/en #ara esta&lecer la ,órm)la de tra&a+o /eri,icar ()e la grad)ación de agregado dentro de los límites es#eci,icados #)ede ser re#rod)cida en )na #lanta me"cladora. ?a selección de )na c)r/a gran)lom7trica #ara el dise:o de )na me"cla as,'ltica cerrada o densa< est' en ,)nción de dos #ar'metrosJ el tama:o m'=imo nominal del agregado el de las líneas de control s)#erior e in,erior< ?as líneas de control son #)ntos de #aso o&ligado #ara la c)r/a gran)lom7trica. ?a >a&la %0.2 #resenta los tama:os m'=imos nominales m's )tili"ados< así como s)s líneas de control de ac)erdo con la ta&la %0.2 del artíc)lo %0 del INVE-2013.
3.1 ANALISIS GRANULOMETRICO DE MATERIALES
CONTROL DE GRADACION PARA DISEÑO MARSHALL TIPO MDC#16
!odigoJ R-9MA-0.1.20 VigenciaJ 01H0H201 VersiónJ 000
1
ISELO MARS A?? MA>ERIA? ?AVAO
MUESTRA8
DESCRIPCIÓN8
>RI>DRAO - 9ASA 3H
REFERENCIA8
9?AN>A EMMA
ESPECIFICACIÓN8
AR> - %0 - 13 >AC?A %0ORA EMMA
Re,erenciaJ
2% de a&ril de 201%
escri#ciónJ MA>ERIA? BINO 9ASA 200 llenante mineral
ENSAYO
S > 9eso en el aire de la m)estra seca > Bactor de corrección &asado en >em#. el ag)a " > 9eso 9icnómetro mas ag)a a tem#. e ensao > 9eso total del 9icnómetro s)elo ag)a a >em#.. e ensao
5ra/edad es#ecí,ica C)l
GS>4S@5?4 S"#5
$
ORIS>A
J;"+ A"+o
IN5ENIERO E 9?AN>A
. PRUEBAS A LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS COMPACTADAS
En el m7todo Mars;all se lle/an a ca&o tres ti#os de #r)e&as #ara conocer tanto s)s características /ol)m7tricas como mec'nicas.
.1 DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LA MEZCLA ?a #r)e&a de gra/edad es#ecí,ica #)ede desarrollarse tan #ronto como el es#7cimen se ;aa en,riado en )n c)arto de tem#erat)ra. Esta #r)e&a se desarrolla de ac)erdo con la Norma AS>M 11**< gra/edad es#ecí,ica de me"clas as,'lticas com#actadas em#leando #ara,ina@ o AS>M 224< gra/edad es#ecí,ica de me"clas as,'lticas com#actadas )tili"ando s)#er,icies sat)radas de es#ecímenes secos. 9ara determinar c)'l norma se de&e )tili"ar< se reali"ar'n #r)e&as de a&sorción a la me"cla as,'ltica com#actada@ si la a&sorción es maor al 2P< se )tili"a la Norma AS>M 11**< en caso contrario< se rec)rre a la Norma AS>M 224.
.2 PRUEBA DE ESTABILIDAD Y FLUJO es#)7s de ()e la gra/edad es#ecí,ica se ;a determinado< se desarrolla la #r)e&a de esta&ilidad ,l)+o< ()e consiste en s)mergir el es#7cimen en )n &a:o María a 40 G! \ 1
G! 10 GB \ 1.* GB de 30 a 0 min)tos antes de la #r)e&a. !on el e()i#o de #r)e&a listo< se remo/er' el es#7cimen de #r)e&a del &a:o María c)idadosamente se secar' la s)#er,icie. !oloc'ndolo centr'ndolo en la
morda"a
in,erior< se #roceder' a colocar' la morda"a s)#erior se centrar' com#letamente en el a#arato de carga. 9osteriormente se a#lica la carga de #r)e&a al es#7cimen a )na de,ormación constante de %1mm % #or min)to< ;asta ()e oc)rra la ,alla. El #)nto de ,alla est' de,inido #or la lect)ra de carga m'=ima o&tenida. El n8mero total de Ne]tons l& re()eridos #ara ()e se #rod)"ca la ,alla del es#7cimen de&er' registrarse como el /alor de esta&ilidad Mars;all. Mientras ()e la #r)e&a de esta&ilidad est' en #roceso< si no se )tili"a )n e()i#o de registro a)tom'tico se de&er' mantener el medidor de ,l)+o so&re la &arra g)ía c)ando la carga em#iece a dismin)ir ;a&r' ()e tomar la lect)ra registrarla como el /alor de ,l)+o ,inal. ?a di,erencia entre el /alor de ,l)+o ,inal e inicial e=#resado en )nidades de 0.2% mm 1H100 ^ ser' el /alor del ,l)+o Mars;all.
.3 ANÁLISIS DE DENSIDAD Y VACÍOS es#)7s de com#letar las #r)e&as de esta&ilidad ,l)+o< se reali"a el an'lisis de densidad /acíos #ara cada serie de es#ecímenes de #r)e&a. Res)lta con/eniente determinar la gra/edad es#ecí,ica teórica m'=ima AS>M 201 #ara al menos dos contenidos de as,alto< #re,erentemente a()ellos ()e est7n cerca del contenido ó#timo de as,alto. Dn /alor #romedio de la gra/edad es#ecí,ica e,ecti/a del total del agregado se calc)lar' de estos /alores. Dtili"ando la gra/edad es#ecí,ica la gra/edad es#ecí,ica e,ecti/a del total del agregado@ el #romedio de las gra/edades es#ecí,icas de las me"clas com#actadas@ la gra/edad es#ecí,ica del as,alto la gra/edad es#ecí,ica teórica m'=ima de la me"cla as,'ltica< se calc)la el #orcenta+e de as,alto a&sor&ido en #eso del agregado seco< #orcenta+e de /acíos Va@ #orcenta+e de /acíos llenados con as,alto VBA el #orcenta+e de /acíos en el agregado mineral VMA.
. ABSORCIÓN DEL ASFALTO ?a a&sorción se e=#resa como )n #orcenta+e de la masa del agregado< m's ()e como )n #orcenta+e del total de la masa de la me"cla.
.% CONTENIDO DE ASFALTO EFECTIVO El contenido de as,alto e,ecti/o< 9&e< de )na me"cla de #a/imento es el /ol)men total de as,alto< menos la cantidad de as,alto #erdido #or a&sorción dentro de las #artíc)las del agregado. Es la #orción del contenido total de as,alto ()e se ()eda como )na ca#a en el e=terior de la #artíc)la del agregado es el contenido de as,alto ()e go&ierna el desem#e:o de )na me"cla as,'ltica.
.4 PORCENTAJE DE VACÍOS EN EL AGREGADO MINERAL ?os /acíos en el agregado mineral< VMA< se de,inen como el /acío intergran)lar entre las #artíc)las del agregado en )na me"cla as,'ltica com#actada< ()e incl)e los /acíos de aire el contenido de as,alto e,ecti/o< e=#resado como )n #orcenta+e del /ol)men total.
. PORCENTAJE DE VACÍOS CON AIRE ?os /acíos de aire< Va< en la me"cla as,'ltica com#actada consiste en los #e()e:os es#acios de aire entre las #artíc)las de agregado.
.* PORCENTAJE DE VACÍOS LLENOS DE ASFALTO El #orcenta+e de los /acíos en el agregado mineral ()e son llenados #or el as,alto< VBA< no incl)endo el as,alto a&sor&ido.
. RELACION ESTABILIDAD FLUJO
C*#%
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