El Ensayo Marshall

7/27/2019 El Ensayo Marshall

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El Mtodo Marshallpara el Diseo de

Mezclas Asflticasen Caliente

[email protected]


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Aplicacin del Mtodo Marshall en los Estados Unidos, para 1995.

En Venezuela, Centro y Suramrica,se emplea exclusivamente el Marshall (2007)


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Desarrollado inicialmente para mezclas de concreto asflticodensamente gradadas con tamao mximo de 25 mm.


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19.0 mm

25.0 mm

37.5 mm

9.5 mm

4.75 mm

12.5 mm


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El Mtodo resulta en mezclas con:Suficiente estabilidad para soportar las cargas sin deformarse


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El Mtodo resulta en mezclas con:Bajo contenido de aire para desarrollar buena durabilidad


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El Mtodo resulta en mezclas con:Adecuada trabajabilidad para permitir una fcil compactacin


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Ensayos preliminares sobre los agregados:

Estructura granulomtrica Desgaste Los ngeles Arena Equivalente Partculas alargadas y planas Caras producidas por fractura Peso unitario suelto Gravedad Especfica Masiva (Bulk) Gravedad Especfica Aparente


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http://d/napa_web/Modules/4_mix_types/Images/main_pictures/RAP3.JPG


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Recordar especialmente el ensayo de Gravedad Especfica deLos agregados: gruesos, intermedios y finos.


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Y que en los finos (Pasa tamiz 200) tiene mucha importanciala correccin por la temperatura a la cual se ejecuta el ensayo,

y que ste ensayo debe ser reportado a 23C (gruesos, intermediosy finos)


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Preparacin de las muestras para el ensayo Marshall

Fracciones recomendadas:1 3/83/8- # 4 # 4 - # 8

Pasante # 8


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Se toma cada una de las bandejas que contienen fracciones de tamaodiferente y se van pesando acumuladamente, hasta lograr un peso total

de agregados de 1.200 gramos.


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Se preparan 18 pesadas, de tal manera que cada pesada tengaexactamente la misma distribucin granulomtrica:


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Seleccin deltipo de ligante

.1

.2

.3

.5

1

10

5

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Temperature, CTemperature, C

Viscosi

ty,

Pas

Viscosi

ty,

Pas

Compaction RangeCompaction Range

M ixing RangeM ixing Range


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Pesado, mezclado y compactacin de las briquetas


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Importancia del clculo correctode la pesada de ligante

Cunto debe ser la pesada del ligante paraque represente el 5% del peso total de lamezcla?


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Cunto debe ser la pesada en gramos del

ligante para que represente el 5% del pesototal de la mezcla?

Si el ligante es el 5%, los agregados son el 95%

Por lo tanto:

Pesada del ligante = 1200 * 5 / 95 = 63,18 g


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Verificacin:

% ligante = {63,18 g / (63.18 + 1.200) }

= 5.00%


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Mezcladomecnico

enlaboratorio


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Mezcladomanual

enlaboratorio


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Cuando se est haciendo control de calidad de mezcla en planta,se toma una muestra de mezcla ya elaborada en planta, se

cuartea y se prepara la briqueta.


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Precalentar los moldes


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Precalentar los moldes


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.1

.2

.3

.5

1

10

5

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Temperature, CTemperature, C

Visc

osity,

Pas

Visc

osity,

Pas

Compaction RangeCompaction Range

M ixing RangeM ixing Range


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Compactadora

manual


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Compactadora

mecnica


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Se aplica el nmero de golpes por la cara superior de la briqueta


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Se aplica el nmero de golpes por la cara inferior de la briqueta


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Martillo 10 lbs, 18 pulg.de altura de cada

Gua para mantenerverticalidad en cada del martillo

Pedestal normalizado

Mecanismo de amarre de la briqueta

Placa superior enAcero de 1 pulg.


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Importancia de

respetar larigidez delpedestalde compactacin


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Se dejan enfriar las briquetas (pastillas)hasta que puedan ser extradas del molde

sin deformarse

No se deben enfriar conchorro de agua


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Se dejan enfriar las briquetas (pastillas)hasta que puedan ser extradas del molde

sin deformarse

No se deben enfriar conchorro de agua


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Se prepara un total de 15 briquetas

Cada grupo de 3,tiene el mismocontenido de asfalto

y forma un puntode asfalto

Entre cada punto deasfalto debe haber unadiferencia de 0.5% decontenido de ligante

4% 6%4.5% 5% 5.5%


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Se recomienda que la altura de cada briqueta sea lo mas cercano a las2.5 pulgadas, para que el factor de correccin por volumen est entre0.96 y 1.04, y as las densidades de briquetas sern similares, ante laenerga de compactacin constante del martillo Marshall.

Tabla I


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Tabla I

FACTORES DE CORRECCION DE LA ESTABILIDAD MEDIDAEN BRIQUETAS ELABORADAS SIGUIENDO ELMETODO MARSHALL DE DISEO DE MEZCLAS

Volumen de labriqueta (cm3)

Altura aproximada de la briqueta Factor multiplicadorde la estabilidad

ledamm pulgadas

368 a 379 46.0 1 13/16 1.79380 a 392 47.6 1 7/8 1.67393 a 405 49.2 1 15/16 1.56406 a 420 50.8 2 1.47421 a 431 52.4 2 1/16 1.39432 a 443 54.0 2 1/8 1.32444 a 456 55.6 2 3/16 1.25457 a 470 57.2 2 1.19471 a 482 58.7 2 5/16 1.14483 a 495 60.3 2 3/8 1.09496 a 508 61.9 2 7/16 1.04509 a 522 63.5 2 1.00523 a 535 64.0 2 9/16 0.96536 a 546 65.1 2 5/8 0.93547 a 559 66.7 2 11/16 0.89560 a 573 68.3 2 0.86574 a 585 71.4 2 13/16 0.83586 a 598 73.0. 2 7/8 0.81599 a 610 74.6 2 15/16 0.78611 a 625 76.2 3 0.76


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Anlisis de densidad y vacos


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Peso de la briqueta al aire


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Peso de la briquetasumergida en agua

Se seca superficialmente la briqueta


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Y se vuelve a pesar al aire, despus de sumergida ycon superficie seca

Peso unitario de la briqueta = Peso al aire / (peso al aire sss peso sumergido)

(Gmb)

Volumen de la briqueta =

Peso al aire (sss)Peso sumergido

S fi l lt d d it i d t d f lt


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Se grafican los resultados de peso unitario para cada punto de asfalto:

El Ensayo de Rice o Gravedad Especfica Mxima


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El Ensayo de Rice o Gravedad Especfica Mximade la mezcla sin vacos

Se realiza por triplicado sobre muestras de la mezcla sin compactar,para la mezcla con el contenido de ligante que corresponda alPunto de asfalto medio del rango de diseo.


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El Ensayo de Rice o Gravedad Especfica Mxima de la mezcla sin vacos



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Gravedad mxima de la mezcla sin compactar y sin vacos = Gmm

Se realiza por triplicado en la mezclacon contenido de ligante igual almedio del rango de diseo

Efecto del tiempo de curado en los valores de Gmm


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2.390

2.395

2.400

2.405

2.4102.415

2.420

2.425

2.430

2.4352.440

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo de curado de la mezcla (Horas)

DensidadMximadelamezclasinvacos

(Gmm)


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Vv = (GmmGmb) / Gmm

VAM = 100(Ps / Gmb)

Vll = (VAMVv) / VAM


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Curva de vacos totales (%) vs- contenido de ligante

C d VAM (%) t id d li t


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Curva de VAM (%) vs- contenido de ligante

C a de Va os llenados (%) s ontenido de ligante


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Curva de Vacos llenados (%) vs- contenido de ligante


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Determinacin de las propiedadesmecnicas de la mezcla:

Estabilidad(lbs)

Deformacin (flujo)(0.01 pulgadas)

Bao de temperatura constante (60C)


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Bao de temperatura constante (60 C)

Bao de temperatura constante (60C)


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Bao de temperatura constante (60 C)

Agua a 60 C


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Por qu se le llama

Bao de Mara?


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Por qu se le llamaBao de Mara?


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Nombre correcto = Bao de temperatura constante


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Estabilidad: Carga mxima antes de la rotura


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Tabla I


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FACTORES DE CORRECCION DE LA ESTABILIDAD MEDIDAEN BRIQUETAS ELABORADAS SIGUIENDO ELMETODO MARSHALL DE DISEO DE MEZCLAS

Volumen de la

briqueta (cm3)

Altura aproximada de la briqueta Factor multiplicador

de la estabilidadleda

mm pulgadas

368 a 379 46.0 1 13/16 1.79380 a 392 47.6 1 7/8 1.67393 a 405 49.2 1 15/16 1.56406 a 420 50.8 2 1.47421 a 431 52.4 2 1/16 1.39432 a 443 54.0 2 1/8 1.32

444 a 456 55.6 2 3/16 1.25457 a 470 57.2 2 1.19471 a 482 58.7 2 5/16 1.14483 a 495 60.3 2 3/8 1.09496 a 508 61.9 2 7/16 1.04509 a 522 63.5 2 1.00523 a 535 64.0 2 9/16 0.96536 a 546 65.1 2 5/8 0.93

547 a 559 66.7 2 11/16 0.89560 a 573 68.3 2 0.86574 a 585 71.4 2 13/16 0.83586 a 598 73.0. 2 7/8 0.81599 a 610 74.6 2 15/16 0.78611 a 625 76.2 3 0.76


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Flujo: deformacin diametral en el momento de la rotura


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Flujo: deformacin diametral en el momento de la rotura


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Estabilidad Marshall (lbs)vs- contenido de ligante


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Deformacin (flujo) Marshall (0.01 pulg)vs- contenido de ligante


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Seleccin del contenidoptimo de ligante

Cul % ligante?

Paso 1: Entrar en la curva de Vv vs- % ligante conel valor medio de las especificaciones para los Vv (3% 5%)


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el valor medio de las especificaciones para los Vv (3%-5%)

% de ligante para el 4% de Vv = 4.8%

Paso 2: Con el 4.8 de % de ligante seleccionado en el Paso 1,t d d l t 5 d d d


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se entra en cada una de las otras 5 curvas, y de cada una deellas se lee el correspondiente valor:

Peso unitario para el 4.8% de ligante = 2.425 kg/m3


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Estabilidad Marshall para el 4.8% de ligante = 3.280 lbs.


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Flujo Marshall para el 4.8% de ligante = 10.8 / 100 pulg.


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VAM para el 4.8% de ligante = 12.4 %


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Vll para el 4.8% de ligante = 67%

Resumen de propiedades para la mezcla


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con el 4.8% de contenido de ligante:

Peso unitario = 2.425 kg/m3

Estabilidad Marshall = 3.280 lbs.

Flujo Marshall = 11.8 / 100 pulg.Vacos totales = 4% (valor de entrada)

VAM = 12.4%

Vll = 67%

Paso 3: los valores obtenidos en los pasos 1&2 se comparan con los de la


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Especificacin aplicable:

Especificacin seleccionada (INVEAS 2004), para trnsito alto, y para una

Mezcla Tipo M25:

TRNSITOPropiedades

Marshall ALTO MEDIO BAJON de golpes por

cara 75 75 50% vacos totales (1) 3 - 5 3 - 5 3 - 5% vacos llenados 65-75 65-75 65-78

Estabilidad Marshall(mnima) lbs 2.200 1.800 1.600

Flujo (pulg/100) 8-14 8-14 8-16

Vacos del agregadomineral (VAM)

valor segn Tabla 8, en funcin del tamao nominalmximo del agregado y el % de vacos

(1) calculados en base a la densidad mxima terica determinada segnel ensayo de Rice (Mtodo ASTM D-2041)


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Valores Mnimos de Vacos en el Agregado Mineral (VAM), en funcin delTamao Nominal Mximo del Agregado y del % de vacos totales de la mezcla

Contenido de vacos totales en lamezcla (%)

amao nominal mximo(mm) 3.0 4.0 5.0

25.4 11 12 1319.1 12 13 1412.5 13 14 159.5 14 15 16

Nota: interpolar linealmente en caso de que el porcentaje de vacos totales seencuentre entre los valores enteros indicados

En nuestro diseo:


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Propiedad Unidad Valor Especificacin Condicin

PesoUnitario

Kg/m3 2.425 No aplica OK

Estabilidad Lbs. 3.280 > 2.200 OK

Flujo 0.01 pulg. 11.8 8 14 OK

Vv % 4.0 3 5 OK

VAM % 12.4 > 12% OK

Vll % 67 65 - 75 OK

Paso 4: Aprobacin del diseo


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En nuestro ejemplo:

Ya que la mezcla con el 4.8% (expresado como %en peso de mezcla total) de contenido de ligante

satisface todas las exigencias de laEspecificacin, ste porcentaje seselecciona como contenido ptimo de

ligante, y se pasa a la etapa de produccinen planta.

Paso 5: Produccin en planta con mezcla con el 4.8% de ligante, y granulometraIgual a la empleada en la preparacin de las briquetas de laboratorio:


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Propiedad Mezcla enlaboratorio Mezcla enplanta

Peso unitario 2.425 kg/m3 2.392 kg/m3

Estabilidad 3.280lbs.

2.850lbs.

Flujo 11.8 (0.01 pulg) 12.3 (0.01 pulg)

Vv 4.0 % 3.6 %

VAM 12.4 % 12.9 %Vll 67 % 72 %

Los resultados de la mezcla en planta


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Los resultados de la mezcla en planta sern empleados para establecer los

criterios de aceptacin y rechazo enobra, durante la etapa de produccinindustrial

Importancia de la graficacin de la curva de Vv


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R2 = 0.9986

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

% de ligante

Vv

(%)



120/138

0.0

1.0

2.0

3.04.0

5.0

6.0

7.0

8.09.0

4.00 4.50 5.00 5.50 6.00

Vacostotales(Vv)%

% Cemento asfltico



121/138

0.0

1.0

2.0

3.04.0

5.0

6.0

7.0

8.09.0

4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00

Vacostotales(Vv)%

% Cemento asfltico



122/138

R

2

= 0.81420

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

% de ligante

Vv(%

)



123/138

R2 = 0.8970

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

% de ligante

Vv(%)

Curva potencial



124/138

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00

Vacostotales(Vv)%

% Cemento asfltico

Las nuevas tendencias en el


125/138

as ue as te de c as e eensayo de mezclas asflticas

Rotura de muestras mediantela Mordaza Lottman

La Mordaza Lottman
http://www.qcqa.com/product/product.asp?prodpid=2429


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Dt

P

St

2


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El compactadorGgratorio para lapreparacinde briquetasSuperpave

Resistencia a la fatiga


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134/138

El Analizador dePavimentos deAsfalto (APA)

(Cmara climatizadapara medicinde ahuellamiento)


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El Analizador dePavimentos de

Asfalto (APA)

(Cmara climatizadapara medicinde ahuellamiento)

Otras novedades en la evaluacin de mezclas:


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Otras novedades en la evaluacin de mezclas:


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El Mtodo Marshallpara el Diseo deMezclas Asflticas

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