Ensayo Marshall

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CURSO: PAVIMENTOS JEFE DE PRÁCTICAS: Bch. Marisol Llamocca PRÁCTICA “ENSAYO DE MARSHALL” REFERENCIA: NOMBRE: Herbert Daniel Flores Yancachajlla CUI: 20084127 GRUPO: B DÍA/ HORARIO: Miércoles 11-1 pm FECHA DE PRÁCTICA: Miércoles, / / / del 2014 FECHA DE ENTREGA: Lunes, 15 de diciembre del 2014 AREQUIPA-PERÚ

ENSAYO DE MARSHALL

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Por: Herbert Daniel Flores Y.

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MÉTODO MARSHALL PARA DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS. NORMAS: AASHTO T-245, ASTM D-1559 I. Introducción El concepto del método de diseño de mezclas bituminosas fue desarrollado por Bruce Marshall en el Departamento de Carreteras del Estado de Mississippi, en Estados Unidos. En su forma actual, este ensayo surgió de una investigación iniciada por el cuerpo de Ingenieros del ejército de los Estados Unidos en 1943 en la búsqueda de un método de diseño y control de pistas de aeropuertos durante la Segunda Guerra Mundial. El cuerpo de ingenieros decidió adoptar el Método Marshall debido en parte a que utilizaba un equipo de fácil manejo, portátil y que podía utilizarse rápidamente en obra. Se realizaron muchos tramos de prueba haciendo servir un tráfico simulado para determinar el comportamiento de las mezclas variando su composición y para establecer la energía de compactación necesaria al fabricar las probetas con densidad similar a la obtenida en obra. El propósito del método de dosificación Marshall es determinar el contenido óptimo de betún para una combinación específica de áridos. Se trata de un ensayo mecánico que consiste en romper probetas cilíndricas de 101,6 mm de diámetro por 63,5 mm de altura preparadas como se describe en el anexo 1 y compactadas mediante un martillo de peso y altura de caída normalizados. Posteriormente se calientan a una temperatura de 60ºC y se rompen en la prensa Marshall mediante la aplicación de una carga vertical a través de una mordaza perimetral y una velocidad de deformación constante de 50,8 mm/min para determinar su estabilidad y deformación. Este método establece densidades y contenidos óptimos de huecos que se han de cumplir durante la construcción del pavimento. Es importante saber que este ensayo es uno de los más conocidos y utilizados tanto para la dosificación de mezclas bituminosas como para su control en planta mediante la verificación de los parámetros de diseño de las muestras tomadas. En España este ensayo se utiliza en la formulación de mezclas bituminosas densas, semi densas y gruesas. No se aplica en mezclas abiertas pues resulta insensible para detectar el efecto que el ligante tiene sobre el comportamiento de la mezcla. Tampoco es adecuado para la caracterización de mezclas de elevado ángulo de rozamiento interno y mástico poco consistente.

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II. ENSAYOS PREVIOS GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS NTP

400.012

I.- OBJETIVOS -

Determinar la granulometría de los agregados fino y grueso clasificándolos de acuerdo a su tamaño en los diversos tamices.

II.- EQUIPOS Y MATERIALES -

Balanza de precisión. Tamices NTP 350.001 Agregado fino y agregado grueso Horno Bandejas Brocha

III.- MARCO TEORICO AGREGADO GRUESO: Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz 4.75 mm (N°4) proveniente del desintegración natural o mecánica de las rocas y que cumplen con los límites establecidos en la norma ITINTEC 400.037.el agregado grueso puede ser grava, piedra chancada, etc.

En suelos gruesos, el comportamiento mecánico e hidráulico esta principalmente definido por la capacidad de los granos y su orientación, características que destruye, por la misma manera de realizarse, la prueba de granulometría de modo que en sus resultados finales se ha tenido que perder toda huella de aquellas propiedades tan decisivas. AGREGADO FINO: Se considera como agregados finos a la arena o piedra natural finamente triturada, de dimensiones reducidas y que pasan el tamiz 9.5 mm (3/8”)y que cumple con los límites establecidos en la norma ITINTEC 400.037.

Las arenas provienen de la desintegración natural de las rocas; y que arrastrados por corrientes aéreas o fluviales se acumulan en lugares determinados. En suelos finos en estado inalterado, las propiedades mecánicas e hidráulicas dependen en tal grado de su

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estructuración e historia geológica, que el conocimiento de su granulometría, resulta totalmente inútil.

Sin embargo, el ingeniero interesado en suelos debe estar suficientemente familiarizado con los criterios técnicos basados en la distribución granulométrica y con los métodos más importantes para su determinación IV.- PREPARACION DE LA MUESTRA -

Cuarteo de los agregados tanto para el agregado fino como para el agregado grueso Para la granulometría del agregado fino debemos pesar como mínimo 500 gr.

V.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO -

Una vez realizado el cuarteo se revisa los tamices, si hay alguna partícula de agregado mejor dicho limpiar las mallas y luego ordenarlas de manera descendente.

-

Ingresar el agregado a una altura no mayor de 5 cm, si echamos a mas altura se pierde el fino en polvo debemos tener cuidado.

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-

Después, la muestra anterior se hizo pasar por una serie de tamices o mallas dependiendo del tipo de agregado.

-

Luego tapamos el tamiz, y empezamos a mover en forma horizontal, y vertical.

-

Después lo retenido se va pesando.

PESO ESPECÍFICO Y ABSORCION DE AGREGADO FINO Y AGREGADO GRUESO NTP 400.022 ASTM C-127, C-128 I.- OBJETIVO -

Determinar el peso específico y la absorción de los agregados fino y agregado grueso a partir del humedecimiento de los agregados en un tiempo determinado.

II.- MARCO TEORICO CLASIFICACIÓN DE LOS AGREGADOS Los agregados se clasifican: a).-Por su procedencia en: Agregados Naturales y Agregados Artificiales. b).-Por su Gradación o Tamaño en: Agregado Grueso (piedra) y Agregado Fino (arena).

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c).-Por su densidad se clasifican en - Agregados Normales: Cuya gravedad específica es de 2.5 a 2.75. - Agregados Livianos o Ligeros: Cuya gravedad específica es menor a 2.5. - Agregados Pesados: Cuya gravedad específica es determinable. 1.- Peso específico Es un indicador de la calidad del agregado, correspondiendo los valores altos, a los agregados de buena calidad, mientras que los pesos específicos bajos corresponden a agregados porosos y débiles. Como generalmente las partículas de agregado tienen poros tanto saturables como no saturables, dependiendo de su permeabilidad interna pueden estar vacíos, parcialmente saturados o totalmente llenos de agua se genera una serie de estados de humedad a los que corresponde idéntico número de tipos de peso específico. a) Peso específico aparente.- Que se define como la relación entre el peso aparente y el volumen aparente de un sólido, este valor es el más alto obtenido para la muestra de sólidos en estudio b) Peso específico masivo, o Bulk.- Que se define como la relación entre el peso aparente y el volumen masivo c) Peso específico saturado superficialmente seco.- Que se define como la relación entre el peso masivo y el volumen masivo Su Importancia En relación con la importancia del peso específico del agregado, es conveniente considerar lo siguiente:

-

El valor del peso específico puede ser utilizado como una medida indirecta de la solidez o estabilidad de un agregado, siendo generalmente aceptado que éstos disminuyen conforme es menor el valor del peso específico.

-

Los pesos específicos bajos generalmente indican un material poroso, absorbente y débil. Los altos generalmente indican buena calidad pero ello, en ambos casos, siempre no es seguro salvo que se confirme por otros medios.

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En general, el peso específico del agregado, salvo determinados tipos de agregados livianos o muy densos, está de límites comparativamente estrechos, no siendo el valor crítico para usos normales del concreto.

2.- Absorción Capacidad de absorción del agregado, se determina por el incremento de peso de una muestra secada al horno, luego sumergida 24 horas en agua y secado superficial. Es la capacidad de los agregados para llenar con agua los poros internos. El fenómeno se produce por capilaridad, no llegándose a llenar absolutamente los poros pues siempre que da aire atrapado. Esta característica es muy importante pues se refleja en el diseño de mezcla de concreto, pues la absorción reduce el agua de mezcla, con influencia en las propiedades resistentes y en la trabajabilidad, por lo que es necesaria hacer las correcciones necesarias.

III.- MATERIALES Y EQUIPOS -

Fiola o matraz Balanza Cono truncado y pizon Embudo Pipeta Horno Bandejas Agregado fino Agregado grueso

IV.- PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO Una vez identificando la muestra se prosigue con el procedimiento que se menciona a continuación: 

Se procede a cuartear la muestra 4 veces, con la finalidad

de

homogenizarla. 

Luego se procede a lavar las

respectivas

muestras (agregado fino y

agregado grueso) hasta que el agua que quede sea totalmente cristalina y lo más limpia posible.

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Luego procedemos a secar una pequeña muestra de este agregado saturado y luego procedemos a pesarlo (agregado grueso).



Después procedemos a instalar la balanza, graduándola respectivamente, luego en la parte inferior de esta se instala la canastilla.



Primeramente procedemos a pesar la canastilla, seguidamente la colocamos en la parte inferior de la balanza una vez graduada introducimos en su interior el agregado grueso seco, y pesamos.



Procedemos a secar la muestra de agregado grueso poniéndola en una bandeja y secándola hasta que cambie de color o pierda brillo, en este estado se considera que el material está saturado superficialmente seca y se pesa



Luego esta muestra la secamos en el horno, acelerando el tiempo durante 24 horas, y luego se procede a pesar la muestra.

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

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Para el agregado fino, sacamos una pequeña muestra la cual debe dejarse secar al aire libre,



Seguidamente, tomamos esta muestra y, en un cono pequeño empezamos a compactar en tres capas propinándole 25 golpes en total, luego procedemos a quitar el cono, y si forma un pequeño morrito está bien, de lo contrario tiene que volverse a realizar el mismo procedimiento. En el estado cuando el agregado fino toma la forma del cono, consideramos que el agregado se encuentra en estado saturado superficialmente seco, y luego se pesa



Luego una porción se hecha a la fiola y se agrega un poco de agua para sacar el aire que contiene.



Después de este procedimiento secamos la muestra en la cocina eléctrica hasta que se seque superficialmente.



Luego dejamos secar la muestra en el horno y después de 24 horas sacamos la muestra, pesamos y anotamos su peso (peso de la muestra seca).

III. MEMORIA DE CÁLCULO ENSAYOS PREVIOS Granulometría Grava MUESTRA I Winicial 4147 AGREGADO GRUESO TAMIZ 2''

gr

Abertura(mm) Wretenido(g) Wcorregido(gr) %Retenido 50.8 0.00 0.00 0.00

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%Pas acum 100

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1 1/2'' 1'' 3/4'' 1/2'' 3/8'' Nº 4 Nº 8 Fondo Total

38.1 25.4 19 12.7 9.51 4.76 2.36

MUESTRA II Winicial 5955 AGREGADO GRUESO TAMIZ 2'' 1 1/2'' 1'' 3/4'' 1/2'' 3/8'' Nº 4 Nº 8 Fondo Total

Abertura(mm) 50.8 38.1 25.4 19 12.7 9.51 4.76 2.36

0.00 0.00 739.00 2460.00 617.00 307.00 10.00 10.00 4143

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0.00 0.00 739.71 2462.38 617.60 307.30 10.01 10.01 4147.00

0.00 0.00 17.84 59.38 14.89 7.41 0.24 0.24

100.00 100.00 82.16 22.79 7.89 0.48 0.24 0.00

Wretenido(g) 0 0 0 1263 3486 735 445 14 7 5950

Wcorregido(gr) 0.00 0.00 0.00 1264.06 3488.93 735.62 445.37 14.01 7.01 5955.00

%Retenido 0.00 0.00 0.00 21.23 58.59 12.35 7.48 0.24 0.12

%Pas acum 100 100.00 100.00 78.77 20.18 7.83 0.35 0.12 0.00

Wretenido(g) 0.00 0.00 0.00 1001.89 2975.65 676.61 376.34 12.01 8.51 5051

%Retenido 0.00 0.00 0.00 19.84 58.91 13.40 7.45 0.24 0.17 100.00

%Pas acum 100 100.00 100.00 80.16 21.25 7.86 0.41 0.17 0.00

gr

PROMEDIO AGREGADO GRUESO TAMIZ 2'' 1 1/2'' 1'' 3/4'' 1/2'' 3/8'' Nº 4 Nº 8 Fondo Total

Abertura(mm) 50.8 38.1 25.4 19 12.7 9.51 4.76 2.36

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Agregado fino MUESTRA I Winicial AGREGADO FINO Nº Malla 3/8'' Nº 4 Nº 8 Nº10 Nº 16 Nº20 Nº 30 Nº 50 Nº60 Nº80 Nº 100 Nº 200 Fondo Total

895

Abertura(mm) 9.51 4.76 2.38 2 1.19 0.85 0.595 0.297 0.25 0.2 0.149 0.074

gr

Wretenido(g) 12 102 34 102 69 74 182 51 81 70 71 45 893

MUESTRA II Winicial 969 gr AGREGADO FINO Nº Malla Abertura(mm) Wretenido(g) 3/8'' 9.51 Nº 4 4.76 9 Nº 8 2.38 90 Nº10 2 32 Nº 16 1.19 106 Nº20 0.85 72 Nº 30 0.595 77 Nº 50 0.297 198 Nº60 0.25 68 Nº80 0.2 109 Nº 100 0.149 62 Nº 200 0.074 98 Fondo 48 Total 969

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11

Wcorregido(gr) 0.00 12.03 102.23 34.08 102.23 69.15 74.17 182.41 51.11 81.18 70.16 71.16 45.10 895.00000

Wcorregido(gr) 0.00 9.00 90.00 32.00 106.00 72.00 77.00 198.00 68.00 109.00 62.00 98.00 48.00 969.00

%Retenid o 0.00 1.34 11.42 3.81 11.42 7.73 8.29 20.38 5.71 9.07 7.84 7.95 5.04 100.00

%Retenido 0.00 0.93 9.29 3.30 10.94 7.43 7.95 20.43 7.02 11.25 6.40 10.11 4.95 100.00

%Pas acum 100.00 98.66 87.23 83.43 72.00 64.28 55.99 35.61 29.90 20.83 12.99 5.04 0.00

%Pas acum 100.00 99.07 89.78 86.48 75.54 68.11 60.17 39.73 32.71 21.47 15.07 4.95 0.00

Por: Herbert Daniel Flores Y.

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PROMEDIO AGREGADO FINO Nº Malla 3/8'' Nº 4 Nº 8 Nº10 Nº 16 Nº20 Nº 30 Nº 50 Nº60 Nº80 Nº 100 Nº 200 Fondo Total

W Abertura(mm) retenido(gr) 9.51 0.00 4.76 10.51 2.38 96.11 2 33.04 1.19 104.11 0.85 70.58 0.595 75.58 0.297 190.20 0.25 59.56 0.2 95.09 0.149 66.08 0.074 84.58 46.55 932

%Retenido 0.00 1.13 10.31 3.54 11.17 7.57 8.11 20.41 6.39 10.20 7.09 9.08 4.99 100.00

%Pas acum 100.00 98.87 88.56 85.01 73.84 66.27 58.16 37.75 31.36 21.16 14.07 4.99 0.00

COMBINACION GRAVA Y AGREGADO FINO Combinacion 0.48 0.52 TAMIZ Abertura(mm) Combinacion 2'' 50.8 100 1 1/2'' 38.1 100 1'' 25.4 100 3/4'' 19 90.48 1/2'' 12.7 62.20 3/8'' 9.51 55.77 Nº 4 4.76 51.61 Nº 8 2.36 46.13 Nº10 2 44.21 Nº 16 1.19 38.40 Nº20 0.85 34.46 Nº 30 0.595 30.24 Nº 50 0.297 19.63 Nº60 0.25 16.31 Nº80 0.2 11.00 Nº 100 0.149 7.32 Nº 200 0.074 2.60 Fondo

ENSAYO DE MARSHALL

MAC-1 LI ----100 80 67 60 43 --29 ------8 ------4

12

Tipo IVC LS ----100 100 85 77 54 --45 ------17 ------8

LI ----100 80 --60 40 35 ------18 13 ----7 0

LS ----100 100 --80 65 50 ------29 23 ----15 8

AGR. GRUESO AGR. FINO 48.00% 52.00%

Por: Herbert Daniel Flores Y.

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120

CURVA GRANULOMETRICA MAC-1

100

80 CURVA GRANULOMETRICA 60

LIM. INF LIM. SUP

40

20

0 100

10

120

1

0.1

0.01

CURVA GRANULOMETRICA TIPO IVC

100 80 CURVA GRANULOMETRICA

60

LIM. INF(IVC) LIM. SUP(IVC)

40 20 0 100

ENSAYO DE MARSHALL

10

1

13

0.1

0.01

Por: Herbert Daniel Flores Y.

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COMBINACION CON GRAVA, AGREGADO FINO, Y FILLER AG. FINO

AG. GRUESO

FILLER

AG. FINO

AG. GRUESO

FILLER

W RET (g)

W RET (g)

W RET (g)

% RET

% RET

% RET

0.000

0.000

0.000

100.000

100.000

100.000

0.000

0.000

0.000

100.000

100.000

100.000

1001.89

0.000

19.835

0.000

100.000

80.165

100.000

2975.65

0.000

58.912

0.000

100.000

21.252

100.000

0.000

13.395

0.000

100.000

7.857

100.000

10.51

676.61 376.34

1.128

7.451

0.000

98.872

0.406

100.000

2.38

96.11

12.01

10.313

0.238

0.000

88.559

0.168

100.000

Nº 10

2

33.04

8.51

3.545

0.168

0.000

85.014

0.000

100.000

Nº 16

1.19

104.11

11.171

0.000

73.843

0.000

100.000

Nº 20

0.84

70.58

7.573

0.000

66.271

0.000

100.000

Nº 30

0.6

75.58

8.110

0.000

58.161

0.000

100.000

Nº 50

0.3

190.20

20.408

0.000

37.753

0.000

100.000

Nº 60

0.25

59.56

6.390

0.000

31.363

0.000

100.000

Nº 80

0.18

95.09

10.203

0.000

21.160

0.000

100.000

Nº 100

0.15

66.08

6

7.090

1.242

14.070

0.000

98.758

Nº 200

0.075

84.58

19

9.075

3.934

4.995

0.000

94.824

46.55

458

4.995

94.824

0.000

0.000

0.000

932

5051

TAMIZ

ABERTURA

1 1/2"

38.1

1"

25.4

0

3/4"

19.05

1/2"

12.7

3/8"

9.53

0

Nº 4

4.75

Nº 8

(mm)

F

AG. FINO

AG. GRUESO

filler

% PAS. ACUM % PAS. ACUM % PAS. ACUM COMBINACION

483

%AG.GRUESO %AG.FINO %FILLER

48

49

3

COMBINACION FINAL

TAMIZ

ABERTURA

1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" Nº 4 Nº 8 Nº 10 Nº 16 Nº 20 Nº 30 Nº 50 Nº 60 Nº 80 Nº 100 Nº 200 F

38.1 25.4 19.05 12.7 9.53 4.75 2.38 2 1.19 0.84 0.6 0.3 0.25 0.18 0.15 0.075

ENSAYO DE MARSHALL

(mm)

MAC-1 % PASANTE COMBINACION LI 100.00 100.00 90.48 62.20 55.77 51.64 46.47 44.66 39.18 35.47 31.50 21.50 18.37 13.37 9.86 5.29 0.00

14

----100 80 67 60 43 --29 ------8 ------4

LS ----100 100 85 77 54 --45 ------17 ------8

Tipo IVC LI ----100 80 --60 40 35 ------18 13 ----7 0

LS ----100 100 --80 65 50 ------29 23 ----15 8

Por: Herbert Daniel Flores Y.

100.00 100.00 90.48 62.20 55.77 51.64 46.47 44.66 39.18 35.47 31.50 21.50 18.37 13.37 9.86 5.29 0.00

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120.00

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CURVA GRANULOMETRICA MAC-1

100.00

% PASANTE

80.00

GRANULOME TRIA LIM SUP

60.00

40.00

20.00

0.00 100

120

10

ABERTURA 1 (mm)

0.1

0.01

CURVA GRANULOMETRICA TIPO IVC

100

% PASANTE

80 LIM. INF 60

LIM. SUP CURVA GRANULOMETRICA

40

20

0 100

ENSAYO DE MARSHALL

10

ABERTURA 1 (mm)

15

0.1

Por: Herbert Daniel Flores Y.

0.01

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GRAVEDAD ESPECÍFICA DETERMINACION DE LOS PESOS ESPECIFICOS GRAVA

DATOS DE LABORATORIO : MUESTRA 1 MUESTRA 2 W sss (gr) 2882 3151 W sumerg + W canastilla (gr) 2740 2900 W canastilla (gr) 900

MUESTRA 1

A= Wsss E= Vmasa + V vacios F= Wseco G= Vmasa

F1= F2= Wb1= Wb2=

MUESTRA 2

g

SSS

=

Wsss Wsss-Wb

*g

W

g

SSS

=

Wsss Wsss-Wb

*g

g

SSS

=

2.766

gr/cm3

g

SSS

=

2.738

gr/cm3

g

bulk

=

*g

W

g

bulk

=

g

bulk

=

2.741

gr/cm3

g

bulk

=

g s=

Ws Ws-Wb

*g

g s=

2.811

ABS= ABS=

Ws Wsss-Wb

Ws Wsss-Wb

*g

W

W

2.724

gr/cm3

g s=

Ws Ws-Wb

*g

gr/cm3

g s=

2.762

gr/cm3

Wsss-Ws Ws

*100%

ABS=

Wsss-Ws Ws

*100%

0.910

%

ABS=

0.510

%

ENSAYO DE MARSHALL

W

16

W

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2856 3135 1840 2000

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PESO ESPECIFICO SSSS

g prom=

2.77+2.74 2

=

2.75

gr/cm3

=

2.73

gr/cm3

=

2.79

gr/cm3

=

0.71

%

PESO ESPECIFICO BULK

g prom=

2.74+2.73 2

PESO ESPECIFICO APARENTE

g prom=

2.81+2.76

% ABSprom=

0.91+0.51 2

2

ABSORCION

ARENA ENSAYO DE MARSHALL

17

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Agr. Fino

MUESTRA 1

A= B= C= D= E= F= G=

Wsss Wf+agua WF+agua+wss WF+agua+wss despues de 24 hrs Vmasa-Vvacios C-D Wseco Vmas E-(A-F)

MUESTRA 1 Wfiola+agua Wsss Wfla+ag+ar Wseco

A B C

D E F G

MUESTRA 2

MUESTRA 2 Wfiola+agua Wsss Wfla+ag+ar Wseco

1265 gr 500 gr 1578 gr 496 gr

MUESTRA 1 500 1265 1765 1578 187 496 183

g nominal =

F

g SSS=

A E

g aperente=

F G

E

1247 gr 500 gr 1558 gr 496 gr

MUESTRA 2 500 1247 1747 1558 189 496 185

g nominal =

2.652

2.624 gr/cm3

PROMEDIO 2.638 gr/cm3

g SSS=

2.674

2.646 gr/cm3

2.660 gr/cm3

g aperente=

2.710

2.681 gr/cm3

2.696 gr/cm3

IV. MÉTODO MARSHALL PARA DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS.

ENSAYO DE MARSHALL

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NORMAS: AASHTO T-245, ASTM D-1559 

MARCO TEORICO

Muchas agencias usan actualmente el Método Marshall para el diseño de mezclas. Es desde hace mucho tiempo, el procedimiento más usado para el diseño de Mezclas Asfálticas en Caliente en el mundo. Esta técnica finalmente fue normalizada como ASTM D 1559, “Resistencia a la fluencia plástica de mezclas bituminosas usando el Aparato de

Marshall”.

El método Marshall es un experimento de laboratorio dirigido al diseño de una adecuada mezcla asfáltica por medio del análisis de su estabilidad/fluencia y densidad/vacíos. Una de las virtudes del método Marshall es la importancia que asigna a las propiedades densidad/vacíos del material asfáltico. Este análisis garantiza que las proporciones volumétricas de los componentes de la mezcla, están dentro de rangos adecuados para asegurar una Mezcla Asfáltica en Caliente durable. Otra ventaja del método es que el equipamiento requerido no es caro y es de fácil manejo, por lo que, se presta a operaciones de control de calidad a distancia. Desafortunadamente, muchos ingenieros creen que el método de compactación de laboratorio por impacto usado en el método Marshall no simula la densificación de la mezcla que ocurre bajo tránsito en un pavimento real. Más aún, el parámetro de resistencia usado en éste enfoque, estabilidad Marshall no estima en forma adecuada la resistencia al corte de la Mezcla Asfáltica en Caliente. Estas dos situaciones pueden resultar en mezclas asfálticas propensas al ahuellamiento. En consecuencia, se puede concluir que el método Marshall ha sobrevivido más allá de su utilidad como moderno método de diseño de mezclas asfálticas. Este método tradicionalmente se aplica a mezclas asfálticas en caliente, donde el asfalto ha sido clasificado por penetración o viscosidad, y que contiene agregados con tamaños máximos de 25.0 mm (1 pulgada o menos). El Método Marshall es una serie de ensayos que utilizan muestras normalizadas de prueba (probetas) de 64 mm (2.5 pulgadas) de espesor por 102 mm (4 pulgadas) de diámetro Una serie de probetas, cada una con la misma combinación de agregados pero con diferentes contenidos de asfalto, es preparada usando un procedimiento específico para calentar, mezclar y compactar mezclas asfálticas de agregado. Los dos datos más importantes del diseño de mezclas del Método Marshall son:  Análisis de la relación de vacíos-densidad,  Prueba de estabilidad-flujo de las muestras compactadas. Ensayo Marshall Existen tres procedimientos en el método del ensayo Marshall, estos son: a) Determinación del peso específico total, b) Medición de la estabilidad y la fluencia Marshall, y ENSAYO DE MARSHALL

19

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c) Análisis de la densidad y el contenido de vacíos. a) Determinación del Peso Específico Total El peso específico total de cada probeta se determina tan pronto como las probetas recién compactadas se hayan enfriado a la temperatura ambiente. Esta medición de peso específico es esencial para un análisis preciso de densidad-vacíos. b) Ensayos de estabilidad y fluencia El ensayo de estabilidad está dirigido a medir la resistencia a la deformación de la mezcla. La fluencia mide la deformación, bajo carga, que ocurre en la mezcla Las mezclas que tienen valores bajos de fluencia y valores muy altos de estabilidad Marshall son consideradas demasiado frágiles y rígidas para un pavimento en servicio. Aquellas que tienen valores altos de fluencia son consideradas demasiado plásticas y tienen tendencia a deformarse fácilmente bajo las cargas del tránsito Análisis de Densidad y Vacíos El propósito del análisis es el de determinar el porcentaje de vacíos en la mezcla compactada. Una vez que se completan los ensayos de estabilidad y fluencia, se procede a efectuar un análisis de densidad y vacíos para cada serie de probetas de prueba. Análisis de Vacíos Se calcula a partir de los pesos específicos del asfalto y el agregado de la mezcla, con un margen apropiado para tener en cuenta la cantidad de asfalto absorbido por el agregado; o directamente mediante un ensayo normalizado efectuado sobre la muestra de mezcla sin compactar. El peso específico total de las probetas compactadas se determina pesando las probetas en aire y en agua. La tabla proporciona valores límite de porcentaje de vacíos según intensidad de tránsito.

Análisis de Peso Unitario El peso unitario promedio para cada muestra se determina multiplicando el peso específico total de la mezcla por la densidad del agua 1000 kg/m3 Fotografía Nº 2.7. Análisis de Vacíos en el Agregado Mineral (VMA) El VMA es calculado con base en el peso específico total del agregado y se expresa como un porcentaje del volumen total de la mezcla compactada. Por lo tanto, el VMA puede ser calculado al restar el volumen del agregado (determinado mediante el peso específico total del agregado) del volumen total de la mezcla compactada Análisis de Vacíos Llenos de Asfalto (VFA) El VFA, es el porcentaje de vacíos ínter granulares entre las partículas de agregado (VMA) que se encuentran llenos de asfalto. El VMA abarca asfalto y aire, y por lo tanto, el VFA se ENSAYO DE MARSHALL

20

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calcula al restar los vacíos de aire del VMA, y luego dividiendo por el VMA, y expresando el valor final como un porcentaje. Proporciona valores límites de VFA en función de la intensidad de tránsito para el cual de diseñará la carpeta.



HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

Materiales: Filler, Arena, Grava, Cemento asfaltico, parafina, espátula, franelas, balanza, tapa boca, guantes de cuero, termómetro, cucharon, bandejas

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Equipo para sacar las briquetas de los moldes

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22

Martillo Marshall

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Molde

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Base

Cocina

Equipo (baño maría)

Probeta Marshall 

Equipo de compactación

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO MARSHALL

El primer paso en el método de diseño, es seleccionar un tipo de agregado y un tipo compatible de asfalto que puedan combinarse para producir las cualidades que se están

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23

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buscando para la carpeta (estabilidad, durabilidad, trabajabilidad. resistencia al deslizamiento, etcétera). La relación viscosidad-temperatura del cemento asfáltico que va a ser usado debe ser ya conocida para poder establecer las temperaturas de mezclado y compactación en el laboratorio. 1.- pesamos la arena, grava, filler y cemento asfaltico, previamente se tuvo q determinar los porcentajes de todos los componente (grava, arena, filler, cemento asfaltico), este se repite para cada porcentaje de cemento asfaltico que en nuestro caso empezó de 5.5%

2.-Procedemos a mezclar todos los componentes hasta obtener una mezcla homogénea, primero se coloca el agregados fino y grueso en una bandeja está a la vez se coloca en una cocina para simular lo ocurrido en obra luego se echa el filler, estos componentes se mezclan de tal forma que todas estén revestidas. Paralelamente se va preparando el cemento asfaltico, cuando los componentes hayan alcanzado una temperatura de 140°C ENSAYO DE MARSHALL

24

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(la temperatura lo medimos con un termómetro), estos se mezclan conjuntamente hasta que la mezcla este homogénea

3.- Las mezclas asfálticas calientes se colocan en los moldes pre-calentados Marshall, como preparación para la compactación, en donde se usa el martillo Marshall de compactación, el cual también es calentado para que no enfríe la superficie de la mezcla al golpearla. Las briquetas son compactadas mediante golpes del martillo Marshall de compactación. El número de golpes del martillo (35, 50 o 75) depende de la cantidad de tránsito para la cual la mezcla esta siendo

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25

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Colocamos papel filtro en la base del molde

4.- Luego extraemos las briquetas de los moldes, y dejamos enfriarlas. Al día siguiente (ejemplo), procedemos a determinar el peso específico de los especímenes compactados, para luego determinar su gravedad específica DETERMINACION DE LOS PESOS ESPECIFICOS DE LOS ESPECIMENES COMPACTADOS 5.-Bañamos con parafina las muestras hasta que no quede vacíos en el espécimen

6.- Pesamos la muestra al aire de todos los especímenes, y luego pesamos las mismas muestras sumergidas

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7.- colocamos en baño maría a todas la muestra por un lapso de media hora

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DETERMINACION DE LA ESTABILIDAD- FLUJO 8.-Ahora procedemos a determinar la estabilidad y el flujo de nuestros especímenes, para lo cual colocamos el espécimen en la probeta Marshall, y seguidamente lo colocamos en el equipo compactador, para luego iniciar el ensayo, anotando el flujo y la estabilidad



MEMORIA DE CALCULO CALCULO DE LA DENSIDAD DE LAS BRIQUETAS

C.A(%) Wbriq(gr) Wbriq+par(gr) Wbriq+par+agu(gr) Vbriq+par(cm3) Wpar(gr) Den par(gr/cm3) Vparafina(cm3) Vbriq(cm3) Den briq(gr/cm3)

5.5 1160.000 1180.000 520.000 660.000 20.000 0.870 22.989 637.011 1.821

C.A(%) 5.5 Den briq(gr/cm3) 1.821

6 1180.000 1220.000 560.000 660.000 40.000 0.870 45.977 614.023 1.922

6 1.922

6.5 1160.000 1220.000 540.000 680.000 60.000 0.870 68.966 611.034 1.898

7 1160.000 1220.000 540.000 680.000 60.000 0.870 68.966 611.034 1.898

7.5 1180.000 1220.000 560.000 660.000 40.000 0.870 45.977 614.023 1.922

7.5 1.922

Eliminamos los porcentajes de 6.5% y 7% ya que esos puntos son errados

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GRAFICO 1

2.000 1.980

DENSIDAD(gr/cm3)

1.960 1.940 1.920 1.900 1.880 CURVA REAL

1.860

CURVA CORREGIDA

1.840 1.820 1.800 5

5.5

6

6.5

7

7.5 C.A(%) 8

ESTABILIDAD corrección C.A(%) Lectura(Lb) Estabilidad Estab(corr)

0.76 5.5 1200.000 1200.000 912

6.5 1442.000 1442.000 1095.92

7 1678.000 1678.000 1275.28

7.5 1482.000 1482.000 1126.32

GRAFICO 2

1800.000 1700.000

ESTABILIDAD(lb)

1600.000 1500.000 ESTABILIDAD

1400.000

ESTABILIDAD CORREGIDA

1300.000 1200.000 1100.000 1000.000 900.000 5

ENSAYO DE MARSHALL

5.5

6

29

6.5

7

7.5 C.A(%)

8

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FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL FLUJO

C.A.(%) Lectura(Plg) Flujo(mm)

5.5 0.140 3.556

6.5 0.160 4.064

7 0.165 4.191

7.5 0.165 4.191

GRAFICO 3

4.300 4.200 4.100

FLUJO(mm)

4.000 3.900 FLUJO

3.800 3.700 3.600 3.500 3.400 5

ENSAYO DE MARSHALL

5.5

6

30

6.5

7

7.5 C.A(%)

8

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DETERMINACION DE PESO ESPECIFICO MAXIMO TEORICO

PESO ESPECIFICO MAXIMO TEORICO O GRAVEDAD ESPECIFICA MAXIMA TEORICA(G) %Piedra

45

%arena %filler piedra

52 3

g base saturada =

2.75

gr/cm3

g aparente=

2.73

gr/cm3

g bulk=

2.79

gr/cm3

arena

g bulk= g SSS=

2.638 gr/cm3 2.660 gr/cm3

g aperente= g parafina = g filler apar =

2.696 gr/cm3 0.870 gr/cm3 2.860 gr/cm3

g cement. asfalr =

1.070 gr/cm3

COMBINACION DEL MATERIAL EN LA MEZCLA C.A(%) Piedra(%) Arena(%) Filler(%)

5.5 42.525 49.14 2.835 100

6 42.3 48.88 2.82 100

6.5 42.075 48.62 2.805 100

7 41.85 48.36 2.79 100

7.5 41.625 48.1 2.775 100

C.A(%) G

5.5 2.5018

6 2.4842

6.5 2.4669

7 2.4498

7.5 2.4329

ENSAYO DE MARSHALL

31

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DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE VACIOS C.A(%) Den briq(gr/cm3) % VACIOS

5.5 1.821 27.2134

6 1.922 22.6425

6.5 1.898 23.0445

7 1.898 22.5072

7.5 1.922 21.0109

GRAFICO 4

28.0000 27.0000 26.0000

% VACIOS

25.0000 24.0000 % VACIOS

23.0000 22.0000 21.0000 20.0000 19.0000 5

5.5

6

6.5 %C.A

7

7.5

8

%V DE VACIOS DEL AGREGADO MINERAL C.A(%) %V.M.A

ENSAYO DE MARSHALL

5.5 36.4887

6 33.3295

32

6.5 34.4893

7 34.8396

7.5 34.3934

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GRAFICO 5

39.0000 37.0000

%V.M.A

35.0000 33.0000

%V.M.A

31.0000

% V.M.A

29.0000 27.0000 25.0000 5

5.5

6

6.5

7

7.5 %C.A

8

% V.LL.C.C.A C.A(%) % V.LL.C.C.A

5.5 25.4197

6 32.0647

45.0000

6.5 33.1837

7 35.3977

7.5 38.9100

GRAFICO 6

%V.LL.C.C.A

40.0000 35.0000 30.0000

%V.LL.C.C.A

25.0000 20.0000 15.0000 5

ENSAYO DE MARSHALL

5.5

6

33

6.5

7

7.5

%C.A

8

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IND. RIG C.A(%) 5.5 Estab(corr) 912 Lectura(Plg) 0.140 IND. RIG(Lb/pulg) 6514.28571

6 1095.92 0.160 6849.5

6.5 1275.28 0.165 7728.9697

7 1126.32 0.165 6826.18182

GRAFICO 7

7800 7600

IND. RIG(lb/pul)

7400 7200 IND. RIG

7000 6800 6600 6400 5

5.5

6

% C.A

6.5

7

7.5

V). CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ENSAYO DE MARSHALL

34

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



   

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

Los usos granulométricos que mejor se ajustan a nuestra curva son: el MAC-1 y el tipo IVC, sin embargo la curva granulométrica no encaja en su totalidad a los límites establecidos por los usos, por ende se recomienda aumentar más agregado fino para optimizar nuestro agregado La gravedad especifica obtenida se encuentra en el rango de los valores comunes para los agregados, sin embargo se recomienda realizar el ensayo del peso superficialmente seco del agregado fino, de forma cuidadosa ya que este parámetro es muy difícil de hallar, por ejemplo secar la muestra en sombra para determinar tal parámetro y no en sol Los resultados de pesos unitarios de las briquetas no son tan confiables, ya que nos sale porcentajes de vacíos muy elevados, por lo cual sería incorrecto colocar este asfalto en una carretera También es posible que nuestra gravedad máxima teórica nos haya botado resultados incorrectos, por lo q el % de vacíos es muy elevado Para la realización del ensayo de Marshall compactar bien las briquetas, para obtener resultados idóneos Nuestro asfalto no cumple con el parámetro de estabilidad Según nuestro grafico de pesos unitarios nuestro porcentaje de asfalto es de 6.5%

ENSAYO DE MARSHALL

35

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