INDICE

PAVIMENTOS

MAY HELEN REQUE CARRILLO

INDICE

CONCRETO ASFALTICO

DISEO DEL C A

METODO MARSHALL

I. INTRODUCCION.

II. FASES DE LA DOSIFICACION DEL C A

SELECCIN DE LOS AGREGGADOS Y DEL MATERIAL BITUMINOSO.

DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE AGREGADOS EN LA MEZCLA.

DETERMINACION DEL TENOR DEL BITUMEN

III. DESCRIPCION DEL METODO

IV. PREPARACION DE LA MUESTRA

1. PREPARACION DE LOS AGREGADOS

2. DETERMINACION DE LAS TEMPERATURAS DE MEZCLADO Y COMPACTACION.

3. PREPARACION DEL MOLDE Y DEL MARTILLO

4. PREPARACION DE LAS MEZCLAS

V. PARAMETROS DEL METODO MARSHALL

VI. EQUIPOS

VII. CONCLUSIONES

VIIIRESULTADOS

CONCRETO ASFALTICOLa definicin mas simple y adecuada que encontramos para el concreto asfltico, es la siguiente: concreto Asfltico, es una mezcla caliente en planta, de agregado grueso (retenido en el tamiz N 10), agregado fino (que pasa el tamiz N 10 y retienen en el N 200) y filler mineral (que pasa el tamiz N 200) con cemento asfltico.

DISEO DEL C A

El diseo consiste en el estudio de la seleccin y dosificacin de los materiales constituyentes, visando encuadrarlos econmicamente en las especificaciones y asegurando simultneamente las siguientes caractersticas:

a) Cantidad de asfalto. Necesaria y suficiente para envolver las partculas de agregado, garantizando al conjunto aglutinacin e impermeabilidad.b) Porcentaje de vacos. Suficiente para prevenir la probable expansin del asfalto y la eventual compactacin posterior del trafico.

c) Estabilidad. Suficientes para evitar deformaciones y descocamientos bajo la accin del trafico.

d) Trabajabilidad. Suficiente para esparcir la mezcla en condiciones normales de trabajo (Fluencia).

El mtodo de diseo ms usual es el MARSHALL.

METODO MARSHALL

I. INTRODUCCION.

Consiste en someter una muestra cilndrica de mezcla a una carga vertical hasta que se de la ruptura de la muestra. La medida de la Estabilidad corresponde a la carga mxima aplicada. La prensa que aplica esa carga contiene un medidor un medidor de fluencia, que mida la deformacin del cuerpo de prueba en dcimas de pulgada.

La deformacin vertical producida ser el valor del flujo, el cual es una indicacin de la tendencia de la mezcla para alcanzar una condicin plstica y consecuentemente de la resistencia que ofrecer la carpeta asfltica al deformarse bajo la accin impuesta por los vehculos.

El ensayo MARSHALL es un mtodo de diseo de mezclas para pavimentos, que solo es aplicable a mezclas asflticas a base de cemento asfltico y agregados que no exceden de 1 de tamao.

Este mtodo puede utilizarse tanto para el diseo de mezclas en el laboratorio como para el control de muestras producidas en plantas. Fueron desarrolladas por el seor Bruce Marshall, cuando trabaja como especialista de asfalto en el departamento de camino de estado norteamericano de Misisipi, mediante un estudio expansivo y correlativo, el cual fue mejorado y ampliado por el cuerpo de Ingenieros del Ejercito de los EEUU, usndose para mezclas destinadas a pavimentos de Aeropuertos desde 1955.

A travs de este mtodo podemos determinar el contenido ptimo de asfalto; que mediante sus diversas formas tiene como finalidad el perfeccionamiento de las mezclas asflticas elaboradas en caliente empleando cemento asfltico.El procedimiento de ensayo ha sido normalizado por la ASTM.

II. FASES DE LA DOSIFICACION DEL C A

2.1 SELECCIN DE LOS AGREGADOS Y DEL MATERIAL BITUMINOSO.

- Solamente pretendemos registrar nuestro escepticismo frente a la validez del desgaste de los ngeles para aprobar o no el agregado grueso.

- En cuanto a la seleccin del material bituminoso los mas usados han sido el CAP 50/60 y el CAP 85/100. el CAP 50/60 debe ser usado en regiones mas calientes, en cuanto que el CAP 85/100 para regiones mas fras.

2.2 DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE AGREGADOS EN LA MEZCLA.

Visando atender las especificaciones con relacin al contenido de vacos de agregado mineral, contenido de vacos de la mezcla compactada y granulomtrica.

2.3 DETERMINACION DEL TENOR DEL BITUMEN

Para eso se confecciona cuerpo de prueba con tenores de bitumen diferentes, que son rotos, hasta encontrar lo mejor satisface las condiciones de las normas de porcentaje de vacos, vacos de agregado mineral, relacin de vacos bitumen, estabilidad, etc. Para esto se determinan trazando los grficos respectivos.III. DESCRIPCION DEL METODO

El procedimiento del mtodo se inicia con la preparacin de las muestras que tienen la siguiente secuencia:1. Los valores de estabilidad obtenidos demuestran cuya altura difieren de los 2 1/2 deben de ser corregidos a dichas alturas normales. La correccin se podr efectuar en base a las alturas medidas o al volumen de la muestra.2. Promediar los valores obtenidos de deformaciones y los corregidos de estabilidad de las muestras con el contenido de asfalto.

3. Preparacin de los grficos:

Densidad terica

vs.Contenido de asfalto.

Densidad aparente vs. Contenido de asfalto.

Porcentaje de vacosvs.Contenido de asfalto.

Vacos relleno asflticovs.Contenido de asfalto

Vacos mezcla asflticavs.Contenido de asfalto Relacin vacos betumenvs.Contenido de asfalto

Estabilidad

vs.Contenido de asfalto

Fluencia

vs.Contenido de asfalto

Dentro de este mtodo existen ensayos que usualmente realizados determinan los resultados siguientes:

Determinacin de la densidad absoluta.

Ensayos de estabilidad y deformacin.

Anlisis de la densidad y vacos.

IV. PREPARACION DE LA MUESTRA

Se prepara una serie de probetas con diferentes contenidos de asfalto dentro de amplios lmites de manera que los resultados de los ensayos muestren grficamente en una curva el ptimo contenido de asfalto. Los ensayos se efectuaran con variaciones en el contenido de asfalto en el orden del % requirindose al menos dos contenidos diferentes por debajo del contenido ptimo y dos por encima del mismo.1. PREPARACION DE LOS AGREGADOS

Secar los agregados a 221 /230F (105 / 110C) hasta obtener un peso constante y separarlos mediante mallas estando secos (1 , , 3/8 , N 4, N 8).

2. DETERMINACION DE LAS TEMPERATURAS DE MEZCLADO Y COMPACTACION.

Para el mezclado de cemento asfltico debe calentarse hasta obtener una viscosidad de 75/95 sgs.S.F. para la compactacin debe tenerse a una temperatura a la cual el asfalto tenga una viscosidad de 125/55 sgs.S.F.3. PREPARACION DEL MOLDE Y DEL MARTILLO

Limpiar el fondo del molde y la cara del martillo y calentar en agua hirviendo o en una plancha caliente a 200 / 300F. Antes de colocar la mezcla en el molde, cerrar y colocar al fondo un papel filtro circular.4. PREPARACION DE LAS MEZCLAS

Pesar en un recipiente separado para cada ensayo, esto requiere un total de 1200 gr. Generalmente se recomienda preparar una muestra prima antes de iniciar la fabricacin de las muestras para el ensayo, para poder corregir la cantidad de material efectuando el siguiente clculo:

NUEVO PESO AGREG. = 0.5(PESO DEL AGREG. UTILIZADO)

ALTURA DE LA MUESTRA PRIMA

Colocar los recipientes en el horno o en la plancha que no exceda en temperatura los 50F, forma una cavidad en el agregado y pesar por separado el asfalto requerido para la cantidad del agregado.

El asfalto no debe mantener a la temperatura de mezclado por mas de una hora antes de ser utilizado, luego mezclar cuando el asfalto este uniformemente distribuido en todo el volumen.

5. MODELO DE MUESTRA

Colocar toda mezcla para la muestra en el molde y distribuirla en el mismo mediante una esptula de calentada. Dando 15 golpes de alrededor del permetro y/o en el centro, retirar el collarn y aislar la mezcla dndole una superficie esfrica, teniendo en cuenta las temperaturas especificas.

6. COMPACTACION DE LAS MUESTRAS.

Volver a colocar el collarn, colocar el molde en la coronacin del pedestal y sujetarlo, dar 35, 50 o 75 golpes con el matillo segn sea la clase de transito de diseo de 18 de altura, retirar el collarn y la base, voltear el molde y armarlo invertido colocando el disco de papel contra la base y proceder de igual forma. Terminando la compactacin, retirar el molde de la base y dejarlo enfriar, retirar la muestra del molde mediante la gata o presa.a) Determinacin de la densidad

b) Ensayo de estabilidad y deformacin

c) Anlisis de densidad y vacos.

V. PARAMETROS DEL METODO MARSHALL

Normalmente el estudio de la dosificacin del concreto Asfltico define los siguientes elementos:a.- Densidad Terica. ((D)

Es la densidad de la mezcla, calculada como si el porcentaje de vacos fuese cero.

FORMULA:D = 100 / (v + x +y + z)

Donde:v = % piedra chancada /dr piedra chancada.

x = % arena /dr arena

y =% filler /dr filler

z = % CAP /dr CAP

CURVA:

b.- Densidad aparente (d)Es la relacin entre el peso del cuerpo de prueba en el aire y la diferencia entre el peso y el peso del C.P dentro del agua.

FORMULA:d = (Par / (Par-Pagua))*100

c.- Porcentaje de bitumenDebe estar encuadrado en los lmites normativos que son los siguientes:

BandaA4 a7 %

BandaB4.5 a 7.5 %

Banda C 4.5 a 9 %

d.- Porcentaje de Vacos. (Vv)Es la relacin entre la diferencia de las densidades tericas y aparente, expresada en porcentaje.Sus lmites son:

Blinder4 a 6 %

Capa 3 a 5%

Pero puede ser hasta el 20 % de VMA

FORMULA:Vv = ((D d ) / D )*100

CURVA:

e.- Vacos Rellenos de Asfalto (VR)Es la relacin entre el producto de la Densidad Aparente y el porcentaje de CAP y la Densidad del CAP

FORMULA: VR = (daparente * %CAP) / d CAP

LIMITE: Puede ser hasta el 80 % VMA

CURVA:

f Vacos de Mezcla Asfltica (VMA)

Es definido por la suma del porcentaje de vacos con el porcentaje de VRA

FORMULA: VMA = Vv + VR

LIMITE: el valor mnimo del VMA permitido por las normas, es obtenido a travs del diagrama mostrado:

g.- Relacin Bitumen VacosEs la relacin entre el VR y el VMA

FORMULA: R.B.V. = VR / VMALIMITE: 75 A 82 % PARA CARPETA

65 A 72 % PARA BINDECURVA:

h.- Estabilidad.

Es la medida de la resistencia a los descocamientos permanentes, originados por la accin de las cargas impuestas por el trfico.

LIMITES:

Debemos limitar la estabilidad mnima en 500 Kg. Para 75 golpes en el moldeado del cuerpo de prueba, para trafico medio pesado.

Y 350 Kg. Para 50 golpes en el moldeado del cuerpo de prueba para trfico ligero.CURVA:

i.- FluenciaEs medida por la deformacin del cuerpo de prueba durante el ensayo estabilidad, en centsimas de pulgada.

LIMITES:su valor debe estar entre 8 y 18

Entre 8 y 16 (trafico pesado)

Entre 8 y 18 (trafico ligero)

CURVA:

j.- GranulometraLa granulometra debe estar encuadrada en una de las Bandas Granulomtricas de la Norma.

LIMITES: La Banda de trabajo debe obedecer a los siguientes lmites:

Tamiz

% que pasa en peso

3/8

+ / - 7

N40 N4

+ / - 5

N80

+ / - 3

N200

+ / - 2

Se debe buscar siempre que la mezcla de agregados resulte en una curva granulomtrica sin discontinuidades.

VI. EQUIPOS

El siguiente es el equipo para ensayar muestras de 2 de altura:a. Aparato de ensayo Marshall, equipo accionado elctricamente. Se puede reemplazar este por el equipo universal para ensayos de compactacin que lava los accesorios para efectuar este ensayo.b. Un bao de agua de al menos 6 de profundidad para mantener la muestra a 140F + 1.8 (o 60C + 1C)

Resultados:

De las curvas de: Estabilidad:

% optimo = 5.88

Fluencia:

% optimo = 6.00

Densidad aparente:

% optimo = 6.00

Vacos vacos:

% optimo = 6.40

Vacos relleno:

% optimo = 4.97 Vacos de mezcla asfltica: % optimo = 5.56

Relacin bitumen vacos:

% optimo = 6.50

Por lo tanto:

% ptimo: = 5.88 + 6.00 + 6.00 + 6.40 + 4.97

5

% ptimo: = 5.85

Porcentaje ptimo: = 5.85

VII. CONCLUSIONES

De las curvas graficadas con los promedios de Estabilidad, Fluencia, densidad aparente, vacos vacos, vacos rellenos, vacos de mezcla asfltica, relacin bitumen vacos con 5%, 5.5%, 6%, 6.5%, notamos que estas varan de las formas siguientes:

Estabilidad

A medida que aumenta el contenido de bitumen, la estabilidad aumenta hasta un mximo, luego comienza a decrecer.

Fluencia

El valor de la fluencia aumenta con el contenido de bitumen. Densidad aparente

A medida que aumenta el contenido de bitumen, la densidad aumenta hasta un mximo, a partir del cual decrece. Esta punto mximo, corresponde al contenido de bitumen un poco mayor que el de la mxima estabilidad

Vacos vacosEn la medida que aumenta el contenido de bitumen, el porcentaje de vacos decrece teniendo a cero.

Vacos rellenos El vaco relleno aumenta hasta un valor mximo, con el aumento del contenido de bitumen. El optimo contenido de bitumen encontrado en la curva de estabilidad es 5.88% y el de la curva de fluidez es de 6.00%, el cual significa que si se aplica una carga para estabilizar mas de 5.88% esta empezara a exudar. En la curva VMA se nota que a menor %de asfalto, mayor VMA, por lo tanto llegamos a un punto optimo de 5.56% de asfalto, despus de este punto la curva empieza a crecer. En la curva RBV se nota que es la inversa de la curva VMA, en el cual encontramos el 6.50% de asfalto como optimo, a partir de este punto la curva RBV decrece. Al obtener 5.85% como valor optimo de bitumen en la mezcla, verificamos y observamos que cumple con las especificaciones de Vv, Vr, E, F, d.VIII. RESULTADOS

El optimo porcentaje de bitumen para el ensayo realizado es 5.90%, el cual deber emplearse en el diseo de la mezcla asfltica.Con este porcentaje y despus de la seleccin de los agregados, la seleccin de material bituminoso, de la determinacin del porcentaje de agregados en la mezcla; y visando encuadrarlos econmicamente en las especificaciones, aseguramos las siguientes caractersticas:a) La cantidad de asfalto s la necesaria y suficiente para envolver las partculas de agregado, garantizado al conjunto aglutinacin e impermeabilidad.

b) El porcentaje de vacos es suficiente para prevenir la probable expansin de asfalto y la eventual compactacin posterior del trfico.

c) La estabilidad es suficiente para evitar deformaciones y descocamientos bajo la accin del trfico.

d) Adems obtenemos la trabajabilidad necesaria para esparcir la mezcla en condiciones normales de trabajo. (Fluencia)

D

% ASF

% ASF

d

Vv

% ASF

VR

% ASF

mx. agreg

V

M

A

50

4

8

2

3/8

30

20

10

40

1

11/2

1/2

3/4

RBV

% ASF

E

% ASF

F

% ASF

PAGE 10

_1148535190.xlsHoja1

NDESCRIPCION12PROM.34PROM.56PROM.78PROM.

1% Cemento asfltico en peso de la mezcla.5.005.005.005.505.505.506.006.006.006.506.506.50

2% Agregado grueso en peso de la mezcla (retenida en )32.3032.3032.3032.1332.1232.1253.963.963.9631.7931.7931.79

3% Agregado medio en peso de la mezcla (retenida en )------------------------------------

4% Arena gruesa en peso de la mezcla (Pasa # 4)62.7062.7062.7062.3762.3762.3762.0462.0462.0461.7161.7161.71

5% Arena Fina en peso de la mezcla (Pasa # 40)------------------------------------

6% Filler------------------------------------

7% Agregado en peso de la mezcla inerte: 2 + 495.0095.0095.0094.5094.4994.5066.0066.0066.0093.5093.5093.50

8Peso especifico del cemento del cemento asfltico1.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.001.00

9Peso especifico del agregado grueso2.642.642.642.642.642.642.642.642.642.642.642.64

10Peso especifico del agregado medio------------------------------------

11Peso especifico de la arena gruesa2.6642.6642.6642.6642.6642.6642.6642.6642.6642.6642.6642.664

12Peso especifico de la arena fina------------------------------------

13Peso especifico del filler------------------------------------

14Peso especifico de la mezcla inerte (2+3+4+5+6)/(2/9+3/10+4/11+5/12+6/13)2.6562.6562.6562.6562.6562.6562.6632.6632.6632.6562.6562.656

15Altura promedio de la briqueta.6.7826.7826.7826.4596.5056.4826.5206.3986.4596.4546.3656.410

16Peso de la briqueta en el aire (gr)1225.501225.501225.501225.501219.501222.501215.001215.001215.001205.001205.001205.00

17Peso de la briqueta + parafina en el aire (gr)1236.001236.001236.001224.001224.501224.251225.501225.001225.251214.001207.001210.50

18Peso de la briqueta + parafina en el agua (gr)687.10685.20686.15692.90692.90692.90692.50701.30696.90688.70689.60689.15

19Volumen de la briqueta + parafina (17-18) cm3548.900550.800549.850531.100531.600531.350533.000523.700528.350525.300517.400521.350

20Peso de la parafina (17-16) gr10.50010.50010.5001.5005.0003.25010.50010.00010.2509.0002.0005.500

21Volumen de la parafina (20/0.85) cm312.35312.35312.3531.7655.8823.82412.35311.76512.05910.5882.3536.471

22Volumen de la briqueta por desplazamiento (19-21) cm3536.547538.447537.497529.335525.718527.526520.647511.935516.291514.712515.047514.879

23Volumen geomtrico (15 rea de la base del molde 83 cm2)562.906562.906562.906536.097539.915538.006541.160531.034536.097535.682528.295531.989

24Volumen adaptado (22+23) ccmm3549.727550.677550.202532.716532.816532.766530.904521.485526.194525.197521.671523.434

25Peso unitario de la briqueta (16/24) gr/cm22.2292.2252.2272.3002.2892.2952.2892.3302.3092.2942.3102.302

26Mxima densidad terica de la mezcla ASTM (1+2+3+4+5+6)/(1/8++2/9+3/10+4/11+5/12+6/13)2.4532.4532.4532.4342.4342.4342.3392.3392.3392.3982.3982.398

27Asfalto absorvido (100(1/7+8/14-100*8/7*26)------------------------------------

28Estabilidad sin corregir (Lbs)1309.601152.801231.202682.882043.602363.242515.202305.602410.401917.841624.401771.12

29Factor de estabilidad a 2 1/20.890.890.890.960.930.950.960.960.960.961.000.98

30Estabilidad corregida(28 +29)1310.4901153.6901232.0902683.8402044.5302364.1852516.1602306.5602411.3601918.8001625.4001772.100

31Flujo 1/1008.0012.0010.0010.0011.0010.5012.0012.0012.0013.0012.0012.50

APeso agregado total de la nuestra (7^25) gr211.783211.417211.600217.395216.267216.831151.044153.773152.396214.524215.974215.247

BPeso total de Asfalto en la muestra (1^25) gr11.14611.12711.13712.65312.58812.62013.73113.97913.85414.91315.01414.964

CAsfalto absorvido (27^A/100)

DContenido efectivo del asfalto (B-C) gr11.14611.12711.13712.65312.58812.62013.73113.97913.85414.91315.01414.964

EVolumen del agregado total (A/14) cm379.74479.60679.67581.85781.43281.64556.72957.75457.23780.77681.32281.048

Fvolumen efectivo del asfalto (D/8) cm311.14611.12711.13712.65312.58812.62013.73113.97913.85414.91315.01414.964

GVolumen del agregado + asfalto (E+F) cm390.89090.73390.81294.51094.02094.26570.46171.73371.09195.69096.33696.012

HContenido de asfalto (D^100/25)cm3= % asfalto500.000500.000500.000550.000550.000550.000600.000600.000600.000650.000650.000650.000

IV.M.A (100-E) en %20.25620.39420.32518.14318.56818.35543.27142.24642.76319.22418.67818.952

J% Vacios de aire (100 - G)9.1109.2679.1885.4905.9805.73529.53928.26728.9094.3103.6643.988

K% Vacios rellenos en asfalto (I - J)11.14611.12711.13712.65312.58812.62013.73113.97913.85414.91315.01414.964

Efectuar el ensayo Marshall de conformidad a los datos que aparcen en el formato adjunto. De los resultados obtenidos elabore los graficos correspondientes a % de asfalto Vs E, F, Pe, Vv, VMA, para determinar el optimo contenido de mismo y compararlo graficamente con las especificaciones tecnicas.