Ensayo de Marshall

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNAPAVIMENTOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL MARSHALL

INTRODUCCION


INTRODUCCION

En el presente informe se describe el ensayo de granulometría tanto para agregado fino y para agregado grueso. Primero definiremos que es granulometría, la cual es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica.

El método de determinación granulométrico más sencillo es obtener las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de coladores) que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices. Pero para una medición más exacta se utiliza un granulómetro láser, cuyo rayo difracta en las partículas para poder determinar su tamaño. A continuación detalles de cómo realizamos dicho ensayo.

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Columna_de_tamices&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Filtro

http://es.wikipedia.org/wiki/Colador

http://es.wikipedia.org/wiki/Malla

http://es.wikipedia.org/wiki/Grano_(mineral)


1. OBJETIVOS

OBJETIVOS


1.1. OBJETIVOS GENERALES

El objetivo principal es que el diseño de mezcla de asfalto para una carpeta asfáltica.

El diseño tendrá en cuenta realizar todos los ensayos necesarios para el diseño de mezcla.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar los ensayos correspondientes en las muestras de arena gruesa y piedra de la cantera

Arunta ubicada en el Distrito Gregorio AlbarracinLanchipa.

Dar a conocer si el diseño de mezcla es el indicado para realizar construcciones en un futuro y

sea lo suficientemente resistente para soportar los sismos en dicha localidad.

2. METODOLOGÍA DEL TRABAJO

En la realización del presente estudio de investigación se seguirán las siguientes fases de trabajo:

a. Recopilación y evaluación de la información disponible tanto de información básica

existente de libros.

b. Recopilación de la información de diseños de pavimento.

c. Investigaciones de Campo

Descripción y muestreo de muestras extraídas de las canteras, para el uso de nuestro diseño de mezcla

del concreto.

d. Ensayos de Laboratorio

Se efectuaran en el laboratorio de mecánica de suelos y laboratorio de Química los siguientes ensayos

Standard con la finalidad de determinar las propiedades del suelo:

% de humedad

Granulometría por tamizado

Peso Unitario Suelto y varillado

Peso especifico

Absorción

Compactación

CBR

e. Evaluación de Resultados

3. JUSTIFICACION


En la ciudad de Tacna se encuentran tres canteras reconocidas, por la mayoría de constructores las

cuales son: cantera Arunta, cantera Piedra Blanca, cantera Magollo, en el presente informe detallamos

análisis de las muestras procedentes de la cantera Arunta.


GENERALIDADES


1. TOPOGRAFÍA:

La topografía del terreno tiene una pendiente general de 2.0 %, existiendo sectores del terreno en que el

desnivel tiene, una topografía llana, ya que generalmente predomina el material sedimentario como arena y

piedras.

2. CLIMATOLOGÍA E HIDROLOGÍA:

2.1. HIDROLOGÍA

La Ciudad de Tacna se encuentra ubicada al pie de la Meseta del Titicaca, que se eleva a 4,000 mt. de

altitud por los flancos Norte y Este, abarcando territorios del Perú y Bolivia, en una zona volcánica,

donde se levantan altos Picos como el Tacora a 5,942 metros de altitud y el sistema Andino llamada

cordillera del Barroso donde se alzan los elevados picos: Achacollos, Coruña, Casirini, Inuicha y el

Antajave.

En esta cordillera de 5,663 mts. de altitud, se forma el río Mauri corriendo hacia el Este por una serie

de plataformas de puna elevada, que colectan otras aguas que van a dar a Desagüadero uniéndose a

las aguas del Uchusuma y otros que pasan por suelo Boliviano. Este sistema es llamado Mauri Grande,

que nace en las sierras de Tacna con gran afluente del Desagüadero, existe otro río llamado Mauri

Chico, que se forma en las altas punas de la provincia de Chucuito, recogiendo las aguas de Huacullani

a Pisacoma, que también desemboca mas al Norte en el Desagüadero, del flanco Oeste del Tacora, se

forman las primeras aguas del Caplina, río que pasa por la Ciudad de Tacna, después de haberse

reunido en las quebradas del Diablo y Chero, corriendo hasta Pachía (1195 m,s,n,m.) y luego Calana

(890 m,s,n,m.), (El nivel en que se encuentra el distrito Gregorio Albarracín es sobre los 800 m.s.n.m.)

2.2. EVAPORACIÓN

Las aguas subterráneas son parte del ciclo hidrológico que comprende el movimiento continuo de

agua entre la tierra y la atmósfera por medio de la evaporación y la precipitación. Parte del agua que

cae por la precipitación de lluvia y nieve se incorpora a lagos, ríos, arroyos y océanos. Otra parte es

absorbida por la vegetación, la cual transpira el agua de nuevo hacia la atmósfera. El agua que no se

evapora directamente de los lagos y ríos o es transpirada por las plantas, se filtra a través del subsuelo

y pasa a formar los acuíferos subterráneos.


La Región Tacna la humedad relativa indica un promedio histórico de 75% presentando una máxima

promedio de 86% en Julio y una mínima promedio de 64,2% en Febrero, presenta una evaporación

promedio histórica de 94,5 mm.

2.3. CONDICIONES CLIMÁTICAS

El clima del valle de Tacna no es uniforme debido a que sus dos terceras partes de su territorio

corresponde a la faja de Costa y la tercera parte se halla situada en las alturas de la cordillera. La

temperatura promedio en 23 años de observaciones, entre 1931 a 1954, es de 16.54ºC. Las

temperaturas mas frías corresponden a los meses de Julio y Agosto, entre tanto las máximas

temperaturas se alcanzan en Enero y Febrero, estas varían de 19,5ºC, a 27.2ºC.

En los meses de Invierno se caracterizan por la frecuencia de neblinas, tanto en los valles como en las

pampas del Alto de la Alianza. Con respecto a las lluvias éstas son muy escasas, varían gradualmente

de año a año, tanto las lluvias como las neblinas contribuyen al desarrollo de la vegetación en las

lomas.

En el distrito de Gregorio Albarracín generalmente frecuenta con un clima cálido cuyas temperaturas

oscilan entre los 18 y 27 grados y tiene un área urbana semi plana y más hacia el sur con tierra árida

compuesta por arena, grava, lino y otros conglomerados.

2.4. TEMPERATURA

Temperatura Máxima Promedio: 27.2º C (Febrero)

Temperatura Mínima Promedio : 9.5º C (Julio)

Temperatura Promedio : 18.4º C

2.5. PRECIPITACIÓN PLUVIAL


Julio 2004: 2.1mm.

Octubre 2004: 1.7mm

2.6. VIENTO

Los vientos van de dirección oeste – este durante el día y de este –oeste durante la noche, siendo la

mayor velocidad del viento a partir del medio día hasta aproximadamente las 4 de la tarde.

2.7. HUMEDAD RELATIVA

Verano 60% Invierno 81

3. HABITANTES

En el censo de 1993, Gregorio Albarracín contaba con una población de 32,319 habitantes. La población

proyectada en el Plan Director de la Municipalidad de Tacna para el 2000 elaborado por el Inadur era de 44

mil habitantes. A la luz de los hechos, la cifra de pobladores aumentó a 65 mil habitantes, sin contar Pampas

de Viñani (15 mil pobladores) que fueron posesionándose tras el terremoto del 2001 observándose una tasa

de crecimiento anual del 5%.

La población femenina prevalece con el 51.60%, estimándose que el 30% de la población es de 5 a 19 años

de edad, es decir 4 integrantes por familia/vivienda.

4. HISTORIA DE CREACIÓN DEL DIST. GRL. GREGORIO ALBARRACÍN (F-3)

Uno de los Distritos en Tacna más jóvenes es Crl. Gregorio Albarracín Lanchipa creado mediante Ley 27415,

el 3 de febrero del 2001 .

Su superficie de 175.6 kilómetros cuadrados representa aproximadamente el 1.2% de la extensión

departamental y se ubica en los 800 metros sobre el nivel del mar. Limita por el norte con el Distrito de

Tacna, por el este con el Distrito de Pocollay, por el sur – oeste con Tacna.

Está escrito en la historia que durante el Cautiverio de Tacna dos de sus hijos tacneños los hermanos Ticona

Aguilar, Juan y Cristóbal; el primero de ellos, contrajo nupcias con doña Hilda Vásquez. El tenía 32 años y

ella 15 años, engendrando diez hijos. Una de ellas, Hilda, se yergue como matriarca de este largo linaje

familiar con más de treinta nietos y bisnietos.

http://munialbarracin.gob.pe/demarca.htm


Vivieron en un fundo de lo que hoy es el Distrito Crl. Gregorio Albarracín Lanchipa siendo su antigua

jurisdicción comenzando en el cuartel Tarapacá colindando adicionalmente por el este con el ferrocarril

hacia Arica, por el norte con el Canal Uchusuma y por el sur con la Asociación Guillermo Auza Arce.

La primera organización vecinal denominada Cooperativa 3 de Diciembre comprada por la familia Ticona le

siguieron la Asociación de Vivienda Primero de Mayo, Pérez Gamboa y nacieron otros programas

habitacionales como Enace.

Hoy suman más de 70 las zonas entre Juntas Vecinales y Asociaciones de Vivienda sin contar las 80

Asociaciones de Vivienda del Programa Municipal Pampas de Viñani que está aún en manos de la

Municipalidad de Tacna.

La denominación de cono sur parte precisamente de la constante migración del centro hacia lo que es

Gregorio Albarracín no obstante la carencia de servicios más apremiantes donde sus primeros colonos

apostaron por mejores posibilidades de desarrollo.


MEMORIA DESCRIPTIVA


MEMORIA DESCRIPTIVA

PROYECTO : Diseño de mezcla del concreto

REFERENCIA : Cantera “Municipal”

PROPIETARIO : Municipalidad Provincial de Tacna

4. GENERALIDADES

Como parte del curso ha desarrollar el diseño de mezcla asfáltica con el material extraído de la Cantera del

Arunta del Distrito Gregorio Albarracín, para poder conocer las características del material extraído del

terreno y así pasar a realizar todos los procedimientos y ensayos en laboratorio una vez extraídas nuestras

muestras de las Canteras.

5. UBICACIÓN:

1) DISTRITO : Gregorio Albarracín Lanchipa.

2) PROVINCIA : Tacna.

3) DEPARTAMENTO : Tacna.


DISENO DE MEZCLA ASFALTICA


DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE

1. GENERALIDADES.-

Para efectos de efectuar los trabajos de colocación de carpeta asfáltica en la superficie de rodadura

de la vía en estudio, se ha procedido a realizar el diseño de mezclas asfálticas en caliente; realizando

previamente una evaluación de los áridos procedentes de la Cantera que está ubicada en la carretera

camino a Tarata exactamente en el Km. 25, mediante los ensayos de análisis de granulometría, peso

específico y abrasión, todo ello de acuerdo a las especificaciones técnicas consideradas en el

presente estudio.

En el manual “MIX DESIGN METHODS FOR ASPHALT CONCRETE, AND OTHER HOT MIXES” MS-2 del

INSTITUTO DE ASFALTO, se exponen 3 métodos para el diseño de mezclas asfálticas en caliente,

estos tres métodos son:

HUBBART FIELD

MARSHALL y

HVEEN

De estos métodos el de HUBBART FIELD solo es aplicable a mezclas de granulometría fina, el de

MARSHALL es el más conocido y el de HVEEN, si bien es e más completo requiere de equipos y

procesos más complejos. Para el proyecto en estudio desarrollaremos el diseño por el método

MARSHALL, lo cuál se halla descrito detalladamente en las especificaciones de la norma D-1559 de la

ASTM (American SocietyforTesting and Materials).

Al efectuarse el diseño de una mezcla asfáltica debe verificarse que los áridos a utilizarse cumplan

con las especificaciones técnicas respectivas (en el Capitulo VIII, se dan los rangos granulométricos a

ser considerados). Se escogerá el grado de cemento asfáltico en base al clima, tráfico y el tipo de

estructura que se está diseñando.

Antes de efectuar el ensayo MARSHALL, se requiere estimar preliminarmente el contenido de asfalto

en la mezcla, haciendo uso de fórmulas empíricas o métodos basados en el área superficial de los

agregados para ensayar.

La tabla que sigue a continuación, muestra la selección del grado de cemento asfáltico, según el tipo

de estructura, tráfico y clima predominante de la zona en estudio.


SELECCIÓN DEL GRADO DE CEMENTO ASFALTICO APLICACIÓN

CLIMA

EN Cálido CálidoModerado

Frío

Aeropistas:Pistas de Aterrizaje 60/70 85/100 85/100 120/150Pistas de Taxeo 60/70 60/70 85/100 85/100Plataformas de estación 60/70 60/70 60/70 85/100

Carreteras:Tráfico pesado y muy pesado 60/70 60/70 85/100 85/100Tráficomedio a ligero 85/100 85/100 85/100 120/150

Calles:Tráfico pesado y muy pesado 60/70 60/70 85/100 85/100

85/100 85/100 85/100 85/100

Accesos:Industriales 60/70 60/70 85/100 85/100Estaciones de servicio 60/70 60/70 85/100 85/100Residenciales 85/100 85/100 85/100 85/100

Estacionamientos:Playas industriales 60/70 60/70 85/100 85/100Playas comerciales 60/70 60/70 85/100 85/100

Canchasdeportivas:Canchas de Tenis 85/100 85/100 85/100 85/100ParquesDeportivos 85/100 85/100 85/100 85/100

Sardineles 60/70 60/70 60/70 60/70

Para el proyecto, considerando los resultados obtenidos del estudio de tráfico desarrollado en el

capitulo IV; para la vía con tráfico medio a ligero y con clima predominante en la zona moderado;

resulta el uso de grado de cemento asfáltico PEN 85/100.

2. APLICACIÓN DEL METODO MARSHALL.-

Los conceptos de este método de diseño de mezclas para pavimentación fueron desarrollados por el

Sr. BRUCE MARSHALL, quien previamente trabajara como especialista de asfaltos en el

Departamento de Camino del Estado Norteamericano de MISSISSIPPI. Mediante un estudio

extensivo y mediante correlaciones, el cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE.UU. mejoró y

amplió el método de MARSHALL y finalmente desarrollo el criterio de diseño respectivo. El

procedimiento del ensayo ha sido normalizado por la ASTM llevando la designación D-1559 y el

nombre de “Resistencia a la deformación plástica utilizando el aparato de MARSHALL”.


El método MARSHALL que desarrollaremos sólo es aplicable a mezclas asfálticas a base de cementos

asfálticos y agregados que no excedan de una pulgada de tamaño. El método es aplicable tanto para

el diseño de mezclas en el laboratorio, como para el control de las mezclas producidas por una

planta.

3. DESCRIPCION DEL METODO MARSHALL.-

El procedimiento del método se inicia con la preparación de las muestras. Antes de esto se requiere

lo siguiente:

a) Los materiales a utilizar cumplan con los requisitos de las especificaciones técnicas.

b) Que la mezcla de los agregados cumplan con los requisitos especificados en el proyecto.

c) Que se calcule el peso especifico bruto de todos los agregados utilizados en la mezcla, con el fin

de efectuar los análisis de densidad y vacíos y que con el mismo propósito se determine el peso

unitario del cemento asfáltico.

Estos requisitos son parte rutinaria de los ensayos, especificaciones y técnica del laboratorio, pero

que deben considerarse a pesar de no ser asunto particular o método alguno de diseño.

El método MARSHALL utiliza muestras normalizadas de 2 ½” de altura y 4” de diámetro. Estos se

preparan siguiendo un método especificado de calentamiento, mezclado y compactado de la mezcla

agregado – asfalto. Las dos características principales del método de diseño de MARSHALL son un

análisis de densidad – vacío y un ensayo de estabilidad – deformación de las muestras compactadas.

4. PRINCIPALES PARAMETROS DEL METODO MARSHALL.-

a) Peso Específico bulk:

La relación entre el peso de muestra en aire y el volumen de la misma incluyendo los vacíos.

b) Vacíos (de aire):

El contenido de bitumen en las mezclas compactadas para dar a la densidad durabilidad y

estabilidad máxima debe ser tal para llenar todos los vacíos de aire. Este concepto está

modificado por razones siguientes:

Cualquier material bituminoso se alarga con aumento de temperatura. Si los vacíos en el

pavimento son completamente llenados durante su construcción un aumento de la

temperatura resulta en superabundancia del asfalto que consecuentemente se exuda a la

superficie.


Semejantemente la densidad del pavimento se incrementará sobre las acciones del tráfico

con la consecuencia de exceso de asfalto que se exuda. Se hace un compromiso en la

selección de asfalto óptimo por un lado, la mezcla será producida con estabilidad adecuada y

por otro lado el porcentaje de vacíos es expresado en porcentajes del volumen total de la

mezcla compactada (en el Perú entre 3 a 5%).

c) Vacíos en el Agregado Mineral (VMA):

Es un volumen de vacíos entre partículas de agregados en la mezcla compactada que incluye

los vacíos de aire en el contenido de asfalto efectivo como porcentaje del volumen total de la

mezcla compactada. El siguiente gráfico nos ilustra todos los volúmenes que constituyen la

mezcla compactada.

Gráfico: Relación de Volúmenes

Donde:

Vma = Volumen de vacíos en agregados minerales

Vmb = Volumen – bulk de la mezcla compactada

AIRE

ASFALTO

AGREGADOS

MINERALES


Vmm = Volumen sin vacíos de la mezcla

Va = Volumen de vacíos de aire

Vb = Volumen de asfalto

Vba = Volumen de asfalto absorbido

Vsb = Volumen de agregados minerales (p.e. bulk)

Vse = Volumen de agregados minerales (p.e. efec.)

d) Estabilidad:

Es una propiedad de la mezcla compactada que permitirá a la mezcla resistir los esfuerzos

impuestos por las cargas movibles sin sufrir deformación permanente. La estabilidad de

MARSHALL es la resistencia máxima de carga de la maquina MARSHALL qué el espécimen

compactado puede desarrollar.

La estabilidad de las probetas halladas se multiplicara por un factor de corrección que depende

del volumen obtenido de la probeta siempre y cuando el volumen obtenido difiera del volumen

nominal.

El siguiente cuadro muestra los factores de corrección para muestras de espesor de 2 ½

pulg.

Volumen de la muestra

(cm3)

Espesor aproximado

De la muestra (pulg.)

Factor a

2 ½”

406-420

421-431

432-443

444-456

457-470

471-482

2

2-1/16

2-1/8

2-3/16

2-1/4

2-5/16

1.47

1.39

1.32

1.25

1.19

1.14


483-495

496-508

509-522

523-535

536-546

547-559

560-573

574-585

586-598

599-610

611-625

2-3/8

2-7/16

2-1/2

2-9/16

2-5/8

2-11/16

2-3/4

2-13/16

2-7/8

2-15/16

3

1.09

1.04

1.00

0.96

0.93

0.89

0.86

0.83

0.81

0.78

0.76

e) Flujo:

Es la deformación total expresada en unidades de 1/100 pulgadas que ocurre en el espécimen

entre carga cero y carga máxima en el ensayo de estabilidad.

Las muestras, ensayos y evaluaciones de los materiales componentes de la mezcla asfáltica se

harán usualmente antes y durante el proceso de producir la mezcla para asegurar la calidad del

producto. Los ensayos de densidad de la mezcla colocada en la carretera se harán después de la

consolidación, usualmente al día siguiente después de su colocación.

5. EQUIPOS DE LABORATORIO PARA ENSAYO MARSHALL.-


El equipo que se utiliza para realizar el ensayo MARSHALL es el siguiente:

01 Maquina de estabilidad MARSHALL

01 Cabezal de rotura de 4”

01 Indicador de flujo

01 Compactador manual de asfalto

02 Moldes de compactación de 4”

01 Eyector de muestras de asfalto

01 Tina de baño María

01 caja de discos filtrantes

04 Bandejas metálicas de fondo plano

08 Pocillos de porcelana de 1 gl. De cap.

01 horno eléctrico y cocina a gas

01 Cucharón metálico

01 Termómetro de 10ºC a 230ºC

01 Balanza de 5kg/1gr de capacidad máxima

02 Espátulas de 4” y 6”

01 Par de guantes de asbesto

Recipientes, taras, probetas, jarras, tizas, lijas, etc.

6. PROCEDIMIENTO DE PREPARACION DE MUESTRAS.-

Al efectuar el estudio del contenido óptimo de asfalto para una combinación o granulometría

particular de los agregados, mediante el método de Marshall se preparan una serie de probetas con

diferentes contenidos de asfalto, dentro de amplios límites de manera que los resultados de los

ensayos se muestran gráficamente en una curva el contenido de asfalto.

Los ensayos se efectuarán con variaciones en el contenido de asfalto del orden de 0.5%,

requiriéndose al menos dos contenidos diferentes por debajo del contenido óptimo y dos por encima

del mismo. El contenido óptimo de asfalto debe de estimarse antes de iniciarse la prueba.

Para obtener datos adecuados generalmente se preparan muestras en triplicado para cada

contenido de asfalto. De esta manera un estudio de una mezcla en caliente basado en seis diferentes

contenidos de asfalto requerirá de dieciocho muestras como mínimo, y cada muestra requiere

aproximadamente 1,200 gr. de agregados.

El procedimiento de la preparación de las probetas se puede describir en los siguientes pasos:


a) Numero de Muestras:

Se debe de preparar al menos tres briquetas o de preferencia cinco briquetas, para cada

porcentaje de asfalto y combinación de agregados.

b) Preparación de los Agregados:

Se secan los agregados en horno a 24 Horas a una temperatura de 221ºF – 230ºF (105/110ºC)

hasta obtener un peso constante, los agregados deben estar separados por tamaño de las mallas

siguientes:

De 1” a ¾”

De ¾” a ½”

De ½” a 3/8”

De 3/8” a ¼”

De ¼” a #4

De #4 a #8

Y pasante la #8

Se recomienda separar los agregados cuando se encuentran en su estado seco.

c) Temperaturas de Trabajo:

Temperatura del Cemento Asfáltico.- El asfalto es un material termoplástico cuya viscosidad

disminuye al crecer su temperatura. La relación entre la temperatura y la viscosidad, sin embargo

puede no ser la misma para diferentes orígenes y grado de material asfáltico.

Naturalmente se especifican las temperaturas de aplicación para diversos empleos de los

materiales asfálticos, pero como consecuencia de las variaciones de viscosidad, el especificar

solamente la temperatura no es suficiente para ser un uso adecuado de los materiales.

Por eso se recomienda que se tenga en cuenta la relación viscosidad – temperatura (ver gráfico

de carta de relación de viscosidad – temperatura según ASTM D-341), de cada material asfáltico

antes de fijar la temperatura adecuada para el tipo de procedimiento constructivo adecuado.

Se calienta durante 30 a 40 minutos a la misma temperatura en la cual se va ha trabajar a la hora

de la fabricación de la mezcla asfáltica.

Esta temperatura de trabajo del asfalto esta comprendida entre 130.5ºC a 145.5ºC.

Generalmente la temperatura del asfalto debe estar siempre en rango de seguridad para evitar

posibles salidas de los rangos establecidos, la temperatura en el cual debe estar el asfalto es de


135ºC, esta temperatura a la hora de calentarse debe ser mezclado continuamente para obtener

homogeneidad de temperatura en toda la masa y debe estar continuamente controlado la

temperatura para evitar subida de la temperatura ocasionando las perdidas de propiedades

volátiles del asfalto, originando un endurecimiento en el asfalto el cual debe ser reemplazado.

Temperatura de los Agregados.- Se calienta los agregados hasta llegar a una temperatura

mínima que sea superior a la del asfalto en + 15ºC (150ºC).

Temperatura del Molde y Zapata del Piso de Compactación.- Se calienta por lo menos durante

30 minutos a una temperatura que sea igual a la temperatura de trabajo del asfalto.

Temperatura de Mezclado y Compactación.- Es importante que la temperatura de mezclado y

compactación sea igual a la temperatura en la cual salga la mezcla al momento de la producción,

esta debe ser de 140ºC5ºC.

d) Preparación del Molde y Martillo.- Se debe limpiar a fondo el molde y la cara del martillo y

calentarlos en agua hirviendo, o en una plancha caliente a la temperatura indicada en el punto

anterior.

e) Preparación de las Mezclas.- Se pesa en recipientes separados para cada ensayo las cantidades

de cada fracción de agregados necesarios (1200 gr. aprox.). Los agregados deben estar a una

temperatura que no exceda los 10ºC de la temperatura calculada para el mezclado, se carga el

recipiente de mezclado con los agregados caliente y se mezcla en seco en forma enérgica, se

forma una cavidad en el agregado y se hecha el peso del asfalto requerido para la cantidad del

agregado calculado.

El agregado y el asfalto deben de hallarse todavía dentro de los límites de temperatura

calculados, se mezcla el agregado y el asfalto con la mezcladora mecánica de preferencia, o a

mano con una espátula, en la forma más rápida y eficaz para lograr una mezcla donde el asfalto

este uniformemente distribuido en todo el volumen.

f) Moldeo de las Muestras (probetas).- Se coloca el disco de papel filtro en el fondo del molde, se

coloca toda la mezcla para la muestra en el molde y se distribuye en el mismo mediante una

espátula calentada, dándole 15 golpes alrededor del perímetro y 10 golpes en el centro. La

temperatura antes de iniciar la compactación deberá estar dentro de los límites especificados en

el acápite c.

g) Compactación de las Mezclas.- Se coloca el molde en el compactador mecánico o eléctrico y se

le sujeta para luego iniciar a dar los 75 golpes con el martillo que cae a una altura de 18 pulgadas.


Terminada los 75 golpes se retira el collarín y la base para voltear el molde y amarrarlo invertido

colocando el disco de papel contra la base y se coloca el molde en el compactador mecánico o

eléctrico sujetado para dar 75 golpes a la otra cara.

Una vez terminada la compactación se retira el molde de la base – collarín y se deja enfriar al aire

hasta que no presente deformaciones al retirar la muestra del molde. Puede utilizarse

ventiladores para acelerar el enfriamiento, se retira la muestra (Briqueta) de molde mediante el

eyector de muestras y se coloca en una superficie plana, lisa y nivelada, hasta estar lista para

ensayarla. Se recomienda ensayar al día siguiente las briquetas. Las muestras deben tener una

numeración o clave para ser reconocidas según el porcentaje de asfalto usado y proporción de

agregados empleados.

7. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO DE LAS MUESTRAS.-

Como primer paso se debe determinar las densidades brutas de las muestras (peso específico bulk

de la briqueta) a una temperatura de 23ºC por desplazamiento en volumen de agua.

Una vez determinada las densidades de las probetas, se sumergen en el baño maría regulado a una

temperatura de 140ºF+1.8ºF (60ºC+1ºC) por un periodo de 30/40 minutos antes de ensayar.

Cumplido este tiempo se coloca la probeta, previamente secada sus superficies en la mordaza

inferior (se recomienda que las mordazas tengan en el momento del ensayo una temperatura entre

21ºC y 38ºC), calentándola, se inserta luego en las varillas guías la mordaza superior, se lleva el

conjunto a la prensa de ensayo, se coloca el medidor de flujo en uno de los extremos de las varillas

guías, llevando la lectura a cero, se acciona la manivela del motor de la prensa, que aplicará una

carga a la probeta a una velocidad de 2 plg/min (50mm/min), hasta el momento en que el

flexiometro indicador de carga, que está colocado en el arco de prensa, se detiene e invierta la

marcha, en ese preciso instante se debe leer el valor del flujo. El ensayo a partir del momento en que

retira la muestra del baño maría, deberá efectuarse dentro de un periodo de 30 segundos. En forma

general se tiene:

1. El asfalto y los agregados se calientan y mezclan completamente hasta que todas las partículas de agregados estén revestidos.

2. Las mezclas se colocan en moldes precalentados.

3. Las briquetas son compactadas mediante golpes del martillo marshall(35, 50, 75 golpes) en ambas caras

4. Después de compactadas se dejan enfríary son extraídas del marshall.


5. Determinación del Peso Específico total.

6. Determinación de la Estabilidad y Fluencia Marshall

7. Análisis de densidad y vacíos

8. Análisis de Peso Unitario

9. Análisis de V.M.A.

10. Análisis de V.F.A.

11. Gráfico de Resultados

8. PRINCIPALES CALCULOS EFECTUADOS.-

a) Densidad Máxima Teórica:

Una vez conocida la proporción de agregados – asfalto y la proporción en que intervienen en la

mezcla, se calcula la densidad máxima teórica (DMT.), suponiendo que en la probeta compactada

no existiera vacíos se calcula por la siguiente fórmula

100DMT= --------------------------------------------

P1 + P2 + P3 ... Pn Pe1 Pe2 Pe3 Pen

Donde:

P1, P2, P3 ...Pn, son los porcentajes en peso de los materiales que intervienen en la

mezcla total.

Pe1, Pe2, Pe3 ... Pen, son los pesos específicos de cada uno de los agregados

indicados.

b) Vacíos de la Mezcla Compactada:

Expresado en porcentaje del volumen total, indica la diferencia relativa entre la densidad máxima

teórica (DMT.) y la densidad bulk (d) de la probeta. Volumen de los espacios entre partículas de

los agregados recubiertos por asfalto expresados como porcentaje del volumen total de la

probeta.

Vacíos (%) = 100 x (1 – d / DMT)

Donde:


d = Densidad o peso unitario de la probeta compactada

DMT = Densidad Máxima Teórica

NOTA: Se debe adoptar el criterio de utilizar pesos específicos promedios entre el bulk y

aparente para los agregados, como método de obtención de una corrección al efecto que

produce el asfalto absorbido por estos.

c) Vacíos del Agregado Mineral:

Expresado en porcentaje del volumen total, representa el volumen de vacíos existente en el

agregado mineral, en el estado de densificación alcanzada.

VMA = 100 – (Pa x d / DA)

Donde:

Pa = Porcentaje en peso del agregado de la mezcla

d = Densidad de la briqueta compactada

DA = Densidad del agregado total

d) Peso Especifico del Agregado Mineral Combinado:

El agregado mineral, cuyo peso total es Pa y cuyo volumen total es Va, está generalmente

conformado por agregado grueso, fino, rellenador mineral y polvo mineral.

Pe = Pa = P1 + P2 + P3 + P4 .Va P1/d1 + P2/d2 + P3/d3 + P4/d5Donde:

P1, P2, P3, P4, son los porcentajes de los agregados que se han utilizado.

d1, d2, d3, d4, son las densidades de los agregados utilizados.

e) Vacíos Llenados con Cemento Asfáltico:

Expresa el porcentaje de los vacíos del agregado mineral ocupado por asfalto en la mezcla

compactado.

V CA = VMA - %Vacíos x 100 VMA

Donde:

VMA = % vacíos del agregado mineral


ENSAYOS Y CALC. MARSHALL


ENSAYOS REALIZADOS PARA MARSHALL

ANALISIS DE GRANULOMETRIA DE AGREGADO GRUESO Y FINO


CALCULO DE BARRA PARALELAS


1 1/2" 100.001" 99.69

3/4" 96.60 90 - 1001/2" 35.29 75 - 1003/8" 10.82 75 - 1001/4" 100.00 0.56 75 - 100N 4 99.64 0.08 50 - 70N 8 94.40 0.00 50 - 70

N 10 91.63N 16 80.12N 20 70.81N 30 56.97 35 - 50N 40 44.34N 50 30.78 20 - 30

N 100 13.20 20 - 30N 200 4.59 35 - 50

MALLA ARENA GRAVA ESPECIFICACIONES

GRAVA 67% Y 33% DE ARENA


DISEÑO MARSHALL


DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA – MARSHALL

1. MEZCLA DE AGREGADOS

Agregado grueso 42 2.682Agregado Fino 56 2.671

Fil ler 2 2.4

MATERIAL PORCENTAJ E PESO ESPECIFICO

2. BRIQUETAS

5 1190 519 753 2.25.5 1193 517 831 2.756 1194 516 851 3.3

6.5 1194 515 830 3.8

7 1193 515 803 4.4

DATOS PESO VOLUMEN ESTABILIDAD FLUJ O

3. CEMENTO ASFALTICO


P.E.C.A.=1.02 gr/cc ------- PEN 85/100

4. DENSIDAD DE LA BRIQUETA O PESO VOLUMETRICO

5 = 2.293 gr/cc5.5. = 2.308 gr/cc6 = 2.314 gr/cc6.5 = 2.318 gr/cc7 = 2.317 gr/cc

5. MÁXIMA DENSIDAD TEÓRICA

5.1. MÁXIMA DENSIDAD TEÓRICA

DMT (agre.)=2.669 gr/cc

5.2. MÁXIMA DENSIDAD TEÓRICA DE LA MEZCLA

5 = 2.469 gr/cc5.5. = 2.451 gr/cc6 = 2.433 gr/cc6.5 = 2.415 gr/cc7 = 2.397gr/cc

6. CALCULO DE VACIOS

5 = 7.128 %5.5. = 5.834 %6 = 4.892 %6.5 = 4.016 %7 = 3.337 %

7. CALCILO DEL PORCENTAJE DE VACIOS PARA AGREGADOS MINERALES

5 = 18.383 %5.5. = 18.282 %6 = 18.503 %6.5 = 18.796 %7 = 19.265 %

8. % DE VACIOS LLENADOS CON CEMENTO ASFALTICO


5 = 61.225 %5.5. = 68.088 %6 = 73.566 %6.5 = 78.633 %7 = 82.678 %

9. INDICE DE RIGIDES

5 = 3422.7 kg/cm5.5. = 3021.8 kg/cm6 = 2578.8 kg/cm6.5 = 2184.2 kg/cm7 = 1825 kg/cm

10.CALCULOS Y GRAFICAS

INICIAL FINAL TOTAL INICIAL FINAL TOTAL1 0 76 76 3.41 266.63 0 5.2 5.22 0 86 86 3.41 300.78 0 5.2 5.2

PROMEDIO 283.7 PROMEDIO 5.2

PESOgr kg AGUA AGUA (l t ) AGUA TRICO

1 1175 1.175 662 0.662 0.000662 1774.92

2 1159 1.159 646 0.646 0.000646 1794.121784.52

ENSAYO DE PAVIMENTO CON UN 5.03 % DE ASFALTO

ESPECIMEN LECTURAS DE CARGA CTE. DEL ANILLO

CARGA KG

LECTURAS DEFORMACIONES

ESPECIMENn

PESO W VOLUMEN PESO VOLUMETRICOPROMEDIO kg/m³

INICIAL FINAL TOTAL INICIAL FINAL TOTAL1 0 115 115 3.41 399.8 0 4.25 4.25

2 0 133 133 3.41 461.27 0 4 4PROMEDIO 430.535 PROMEDIO 4.13


1 1174 1.174 657 0.657 0.000657 1786.91

2 1182 1.182 659 0.659 0.000659 1793.631790.27



CARGA KG


ESPECIMENn




2 0 69 70 3.41 246.14 0 10.52 10.52PROMEDIO 256.385 PROMEDIO 7.66


1 1182 1.182 654 0.654 0.000654 1807.34

2 1178 1.178 642 0.642 0.000642 1834.891821.115



CARGA KG


ESPECIMENn



2 0 81 81 3.41 283.7 0 5.1 5.1PROMEDIO 299.065 PROMEDIO 4.79


1 1179 1.179 658 0.658 0.000658 1791.79

2 1186 1.186 669 0.669 0.000669 1772.81782.295



CARGA KG


ESPECIMENn




11.OBTENCION DEL % OPTIMO DE CEMENGTO ASFALTICO

Densidad = 6.62%

Estabilidad = 5.92%

% Vacíos = 7.50%

Promedio = 6.68%


MATERIALES UTILIZADOS EN LABORATORIO

ANEXOS


SE PROCEDE A ELABORAR EL ENSAYO


ESTA HERRAMIENTA ES MUY NECESARIA EN EL CUAL SE PODRÁ VER SI PUEDE SOPORTAR O NO LA MUESTRA


SE PROCEDIO A COMPACTAR Y SE OBTENIERON MUESTRAS ES IMPORTANTE TENER MAS DE 10


SE MUESTRA LA HERRAMIENTA USADA PARA PODER ELABORAR EL ENSAYO DE MARSHALL


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


1. CONCLUSIONES

Se ha obtenido un resultado considerable para el diseño de mezcla asfáltica ya que nuestro CBR es

óptimo.

El Método Marshall para el diseño de mezcla asfáltica cumple con los parámetros requeridos por el

instituto del asfalto.

2. RECOMENDACIONES

Para realizar un buen diseño de una estructura de pavimentos, se recomienda realizar buenos ensayos de

laboratorio de manera tal que podamos obtener resultados confiables y así poder diseñar nuestro

proyecto.

Sobre la base de estudio de suelos y Pavimentos se ha diseñado la estructura del pavimento por el

método Marshall de diseño asfaltico en Caliente.

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Ensayo de Marshall

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