12.00 diseÑo de mezclas asfalticas - marshall

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10/12/2010 1 MARSHALL PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Método Marshall El concepto del método Marshall en el diseño de mezclas para pavimentación fue formulado por Bruce Marshall, ingeniero de asfaltos del Departamento de Autopistas del estado de Mississippi. Determinar el contenido óptimo de asfalto para una mezcla específica de agregados; así como también proporcionar información sobre las características físicas y mecánicas de mezcla asfáltica en caliente, de tal manera que sea posible establecer si cumple en lo referente al establecimiento de densidades y contenidos óptimos de vacío durante la construcción de la capa del pavimento. Objetivo del Método Marshall El método consiste en ensayar una serie de probetas, cada una preparada con la misma granulometria y con diferentes contenidos de asfalto. El tamaño de las probetas es de 2.5 pulgadas de espesor y 4 pulgadas de diámetro. Dichas probetas se preparan siguiendo un procedimiento específico para calentar el asfalto y los agregados, mezclar y compactar. Método Marshall Las probetas preparadas con el método se rompen en la prensa Marshall, determinado su estabilidad (resistencia) y deformación. Si se desean conocer los porcentajes de vacíos de las mezclas así fabricadas, se determinarán previamente los pesos específicos de los materiales empleados y de las probetas compactadas, antes del ensayo de rotura. Método Marshall En el método Marshall se elaboran tres tipos de pruebas para conocer tanto sus características volumétricas como mecánicas. A. Determinación de la gravedad específica. B. Prueba de estabilidad y flujo. C. Análisis de densidad y vacíos. Método Marshall

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Page 1: 12.00 DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS - MARSHALL

10/12/2010

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MARSHALL

PARA EL DISEÑO DE

MEZCLAS ASFÁLTICAS

Método Marshall

El concepto del método

Marshall en el diseño de

mezclas para pavimentación

fue formulado por Bruce

Marshall, ingeniero de asfaltos

del Departamento de

Autopistas del estado de

Mississippi.

Determinar el contenido óptimo de asfalto para una mezcla específica de

agregados; así como también proporcionar información sobre las

características físicas y mecánicas de mezcla asfáltica en caliente, de tal

manera que sea posible establecer si cumple en lo referente al

establecimiento de densidades y contenidos óptimos de vacío durante la

construcción de la capa del pavimento.

Objetivo del Método Marshall

� El método consiste en ensayaruna serie de probetas, cadauna preparada con la mismagranulometria y con diferentescontenidos de asfalto.

� El tamaño de las probetas esde 2.5 pulgadas de espesor y4 pulgadas de diámetro. Dichasprobetas se preparansiguiendo un procedimientoespecífico para calentar elasfalto y los agregados,mezclar y compactar.

Método Marshall

� Las probetas preparadas con

el método se rompen en la

prensa Marshall, determinado

su estabilidad (resistencia) y

deformación.

� Si se desean conocer los

porcentajes de vacíos de las

mezclas así fabricadas, se

determinarán previamente

los pesos específicos de los

materiales empleados y de

las probetas compactadas,

antes del ensayo de rotura.

Método Marshall

En el método Marshall se elaboran tres tipos de

pruebas para conocer tanto sus características

volumétricas como mecánicas.

A. Determinación de la gravedad específica.

B. Prueba de estabilidad y flujo.

C. Análisis de densidad y vacíos.

Método Marshall

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A. Determinación de la gravedad específica.

Esta prueba se hace de acuerdo con la Norma ASTM D1188,

gravedad específica de mezclas asfálticas compactadas

utilizando parafina; o la ASTM D2726, gravedad específica de

mezclas asfálticas compactadas mediante superficies saturadas

de especímenes secos.

Para determinar cuál norma se debe utilizar, se realizan pruebas

de absorción a la mezcla asfáltica compactada; si la absorción

es mayor al 2%, se recurre a la norma ASTM D1188; en caso

contrario, se emplea la norma ASTM D2726.

Calcúlese el peso específico aparente del espécimen en la

siguiente forma:

A =Peso del espécimen en el aire, g.

D =Peso del espécimen seco más su recubrimiento 1.1.1.

E =Peso del espécimen seco más su recubrimiento de parafina en agua, g.

F = Peso específico de la parafina a 25 ºC (77 ºF)

Calcúlese el peso unitario del espécimen multiplicando el peso

específico aparente por 997.0, siendo 997.0 el peso unitario del

agua a 25 ºC, en kg/m3.

A. Determinación de la gravedad específica.

B. Prueba de estabilidad y flujo.

Después de que la gravedad específica se ha determinado, se

procede a la prueba de estabilidad y flujo, que consiste en

sumergir el espécimen en un baño María a 60 ºC ± 1 ºC (140

ºF ± 1.8 ºF) de 30 a 40 minutos antes de la prueba.

B. Prueba de estabilidad y flujo.

Con el equipo de prueba listo se

remueve el espécimen colocado

en baño María y

cuidadosamente se seca la

superficie.

Ubicando y centrando el

espécimen en la mordaza

inferior, se coloca la mordaza

superior y se centra

completamente en el aparato

de carga.

B. Prueba de estabilidad y flujo.

Posteriormente, se aplica la

carga de prueba al espécimen

a una deformación constante de

51 mm (5”) por minuto, hasta

la falla.

El punto de falla se define por

la lectura de carga máxima

obtenida.

El número total de Newtons (lb)

requeridos para que se

produzca la falla del espécimen

deberá registrarse como el

valor de estabilidad Marshall.

B. Prueba de estabilidad y flujo.

Mientras la prueba de estabilidad está

en proceso, si no se utiliza un equipo de

registro automático, se deberá mantener

el medidor de flujo sobre la barra guía

y cuando la carga empiece a disminuir

se deberá tomar la lectura , y

registrarla como el valor de flujo final.

La diferencia entre el valor de flujo final

e inicial, expresado en unidades de

0.25 mm (1/100”), será el valor del

flujo Marshall.

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C. Análisis de densidad y vacíos

Utilizando:la gravedad específica.

la gravedad específica efectiva del total del agregado.

El promedio de las gravedades específicas de las mezclas compactadas.

la gravedad específica del asfalto.

la gravedad específica teórica máxima de la mezcla asfáltica.

Se calcula:

El porcentaje de asfalto absorbido en peso del agregado seco.

Porcentaje de vacíos (Va),

Porcentaje de vacíos llenados con asfalto (VFA).

El porcentaje de vacíos en el agregado mineral (VMA).

� En una mezcla asfáltica de pavimentación, el asfalto y el

agregado son combinados en proporciones exactas.

� Existen dos métodos de diseño comúnmente utilizados para

determinar las proporciones apropiadas de asfalto y

agregado en una mezcla, ellos son el Método Marshall y

SUPERPAVE.

DISEÑO DE MEZCLAS

CARACTERISTICAS Y COMPORTAMIENTO DELA MEZCLA.

�Peso especifico�Vacíos de aire �Vacíos en el agregado mineral�Contenido de asfalto �Estabilidad�Fluencia

� El análisis de la mezcla está enfocado en cuatro

características:

DENSIDAD DE LA MEZCLA COMPACTADA

�La densidad obtenida en el laboratorio se convierte en la

densidad patrón, y es usada como referencia para determinar sí

la densidad del pavimento terminado es, o no, adecuada.

�Las especificaciones usualmente requiere que la densidad del

pavimento sea un porcentaje de la densidad del laboratorio. Esto

se debe a que muy rara vez la compactación In situ logra las

densidades que se obtiene usando los métodos normalizados de

compactación del laboratorio.

¨REPRESENTACION DE LOS VOLUMENES EN UNA

BRIQUETA COMPACTADA DE MEZCLA ASFALTICA

� Un contenido demasiado altode vacíos proporcionapasajes , a través de lamezcla, por los cualespuede entrar el agua y elaire, y causar deterioro.

� Por otro lado, un contenidodemasiado bajo de vacíospuede producir exudaciónde asfalto; una condición endonde el exceso de asfalto esexprimido fuera de la mezclahacía la superficie.

VACIOS DEL AIRE (simplemente vacíos)

Efecto de la Exudación de asfalto

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� La densidad y el contenidode vacíos están directamenterelacionados, entre mas altala densidad, menor es elporcentaje de vacíos en lamezcla y viceversa.

� Las especificaciones de laobra requieren , usualmenteuna densidad que permitaacomodar el menor númeroposible (en la realidad) devacíos, preferiblementemenos del 8 por ciento.

VACIOS DEL AIRE (simplemente vacíos)

VMAVACIOS EN EL

AGREGADO

MINERAL

AGREGADO

BRIQUETA COMPACTADA DE MEZCLA ASFALTICA

VACIOS DE AIRE

ASFALTO

AGREGADO

¨REPRESENTACION DE LOS VOLUMENES EN UNABRIQUETA COMPACTADA DE MEZCLA ASFALTICA

VACIOS DE AIRE

ASFALTO

AGREGADOAGREGADO

� Los vacios en el agregado

mineral, están definidos por

el espacio intergranular de

vacios que se encuentran

entre las partículas de

agregado de la mezcla de

pavimentación compactada,

incluyendo los vacios de

aire y el contenido efectivo

de asfalto y se expresan

como un porcentaje del

volumen de la mezcla.

VACIOS EN EL AGREGADO MINERAL (VMA)

VACIOS DE AIRE

ASFALTO

AGREGADO

� El VMA es calculado en base al peso especifico total del

agregado y se expresa como un porcentaje del volumen

total de la mezcla compactada.

� El VMA puede ser calculado al restar el volumen de

agregado (determinado mediante el peso especifico total del

agregado) del volumen total de la mezcla compactada.

VACIOS EN EL AGREGADO MINERAL (VMA)

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5

VACIOS EN AGREGADO MINERAL (VMA)

TAMAÑO MÁXIMO En mm.

Porcentaje

VMA MINIMO, POR CIENTO Vacíos de Diseño, por ciento 3

mm In. 3.0 4.0 5.0 1.18 N° 16 21.5 22.5 23.5

2.36 N° 8 19.0 20.0 21.0

4.75 N° 4 16.0 17.0 18.0

9.50 3/8 14.0 15.0 16.0

12.50 1/2 13.0 14.0 15.0

19.00 3/4 12.0 13.0 14.0

25.00 1.0 11.0 12.0 13.0

37.50 1.5 10.0 11.0 12.0

50 2.0 9.5 10.5 11.5

63 2.5 9.0 10.0 11.0

1 Especificación Normal para Tamaños de Tamices usados en Pruebas, ASTM E 11 (AASTO M 92)

2 El tamaño máximo nominal de partícula es un tamaño más grande que el primer tamiz que retiene . mas de

10 % de material.

3 Interpole el VMA mínimo para los valores de vacios de diseño que se encuentren entre los que . estan

citados.

VACIOS LLENOS DE ASFALTO (VFA)

� El VFA (vacios llenos de asfalto) son el

porcentaje de vacíos intergranulares

entre las partículas de agregado (VMA)

que se encuentran llenos de asfalto.

� El VMA abarca asfalto y aire, por lo

tanto, el VFA se calcula al restar los

vacíos de aire del VMA, luego dividiendo

por el VMA y expresando el valor final

como un porcentaje.

� El contenido óptimo de asfalto de una mezcla depende en gran parte,de las características del agregado, tales como la granulometría y lacapacidad de absorción .

� La granulometría del agregado está directamente relacionada con elcontenido óptimo de asfalto. Entre más finos contenga lagraduación de la mezcla, mayor será la cantidad de asfaltorequerida para cubrir, uniformemente , todas las partículas. Por otrolado, las mezclas más gruesas (agregados mas grandes) exigenmenos asfalto debido a que poseen menos área superficial total.

CONTENIDO DE ASFALTO

Si una mezcla contiene poco o demasiado relleno mineral , cualquier ajustearbitrario, se debe efectuar un muestreo mas pruebas apropiadas paradeterminar las causas de las variaciones y si es necesario, establecer otrodiseño de mezcla.

Los pequeños incrementos en la cantidad de rellenomineral pueden absorber, literalmente, gran parte delcontenido de asfalto resultando en una mezcla inestable yseca

Las pequeñas disminuciones tienen el efecto contrario:poco relleno mineral resulta en una mezcla muy rica(humedad).

CONTENIDO DE ASFALTO

� La capacidad de absorción (habilidad para absorber asfalto) deagregado usado en la mezcla es Importante para determinar elcontenido óptimo de asfalto.

� Esto se debe a que se tiene que agregar suficiente asfalto a la mezclapara permitir absorción , y para que además se puedan cubrir laspartículas con una película adecuada de asfalto. Lo técnicos hablan dedos tipos de asfalto cuando se refieren al asfalto absorbido y al noabsorbido: contenido total del asfalto y contenido efectivo deasfalto.

CONTENIDO DE ASFALTO

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AFINIDAD DEL AGREGADO CON EL ASFALTO

� Es la tendencia del agregado a aceptar y retener una capa de asfalto.

� Los agregados silíceos como la cuarcita y algunos granitos son ejemplos deagregados susceptibles al desprendimiento y deben ser usados conprecaución.

hidrofóbicasporque repelen el

agua.

Las calizas, las dolomitas tienen alta afinidad con el asfalto y poca

afinidad con el agua

hidrofílicos ,que atraen el agua,

tienen poca afinidad con el asfalto, porque tienden a separarse de las

películas de asfalto cuando son

expuestos al agua

DISEÑO DE MEZCLAS

- Densidad de la mezcla: Característica muy importante ,debido

a que es esencial tener una alta densidad en el pavimento

terminado para obtener un rendimiento duradero.

- Vacíos de aire o simplemente vacíos: Son espacios pequeños de

aire presentes entre los agregados revestidos en la mezcla final

compactada. El porcentaje permitido de vacíos está entre 3 y

5%.

- Vacíos en el agregado mineral: El VMA son los espacios de aire

que existen entre las partículas de agregado en una mezcla

compactada, incluyendo los espacios que están llenos de asfalto.

- Contenido de asfalto: La proporción de asfalto en la mezcla es

importante y debe ser determinada exactamente en el

laboratorio y luego controlada con precisión en la obra.

PROPIEDADES CONSIDERADAS EN EL DISEÑODE MEZCLAS

� ESTABILIDAD: Es la capacidad para resistir desplazamiento ydeformación bajo las cargas del tránsito. Depende de la fricción y dela cohesión interna.

PROPIEDADES CONSIDERADAS EN EL DISEÑODE MEZCLAS

� DURABILIDAD: La durabilidadde un pavimento asfáltico es suhabilidad para resistir factorestales como la desintegracióndel agregado, cambios en laspropiedades del asfalto yseparación de las películas deasfalto.

PROPIEDADES CONSIDERADAS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS

� IMPERMEABILIDAD: Es la resistencia al paso de aire y aguahacia su interior ,o a través de el.

� TRABAJABILIDAD: Es la facilidad con que una mezcla puedeser colocada y compactada. Las mezclas gruesas tienentendencia a segregarse durante su manejo, y también pueden serdifíciles de compactar.

� FLEXIBILIDAD: Es la capacidad de un pavimento asfáltico paraacomodarse, sin que se agriete, a movimientos y asentamientosgraduales de la subrasante.

PROPIEDADES CONSIDERADAS ENEL DISEÑO DE MEZCLAS

� RESISTENCIA A LA FATIGA: Es la resistencia a la flexión

repetida bajo las cargas de tránsito. Los vacíos relacionados con elcontenido de asfalto y la viscosidad del asfalto tienen un efectoconsiderable sobre la resistencia a la fatiga.

� RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO: Es la habilidad de una

superficie de pavimento de minimizar el deslizamiento o

resbalamiento de las ruedas de los vehículos, particularmentecuando la superficie está mojada.

Page 7: 12.00 DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS - MARSHALL

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CARACTERISTICAS QUE DEBEMOS

OBTENER EN LA MEZCLA

Suficiente asfalto para garantizar un pavimento

durable

Adecuada estabilidadpara que satisfaga las demandas de tránsito

sin producir deformación o desplazamiento.

Un contenido de vacíoslo suficientemente altopara permitir una ligeracantidad decompactación adicionalbajo las cargas deltránsito sin que seproduzca exudación operdida de estabilidad.

Suficiente trabajabilidadpara permitir unacolocación eficiente sinsegregación.

METODO MARSHALL DE DISEÑO DE MEZCLAS

OBJETIVO: Determinar el contenido óptimo de asfalto

para una combinación específica de agregados.

� El método también provee información sobre

propiedades de la mezcla asfáltica en caliente, y

establece densidades y contenidos óptimos de vacío

que deben ser cumplidos durante la construcción del

pavimento.

METODO MARSHALL DE DISEÑO DE MEZCLAS

PREPARACION PARA EFECTUAR LOS

PROCEDIMIENTOS MARSHALL:

-Selección de las muestras de material: Consiste en reunir muestrasdel asfalto y del agregado que van a ser usados en la mezcla depavimentación.

-Preparación del agregado: Secar el agregado, determinar su pesoespecífico, y efectuar un análisis granulométrico por lavado.

-Preparación de las muestras o probetas de ensayo: Haciendo quecada una contenga una ligera cantidad diferente de asfalto.

PREPARACION DE LAS MUESTRAS

� El asfalto y el agregado se calientan y mezclan completamentehasta que todas las partículas de agregado estén revestidas, estosimula los procesos de calentamiento y mezclado que ocurren enla planta.

� Las mezclas asfálticas calientes se colocan en los moldesprecalentados Marshall como preparación para la compactación,en donde se usa el martillo Marshall.

� Las briquetas son compactadas mediante golpes del martilloMarshall. El número de golpes del martillo(35,50 ó 75) dependede la cantidad de tránsito para la cual la mezcla está siendodiseñada. Ambas caras de cada briqueta reciben el mismo númerode golpes. Después de completar la compactación las probetasson enfriadas y extraídas de los moldes.

Martillo Marshall de Caída

Compactando una probeta.

Pedestal de compactación

Preparando Probetas de

Ensayo en Moldes Marshall

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Aparato Marshall

Mordaza para rotura de

especímenes Marshall

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO MARSHALL

�DETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO TOTAL.

�MEDICION DE LA ESTABILIDAD Y FLUENCIA

MARSHALL.

�ANALISIS DE LA DENSIDAD Y EL CONTENIDO DE

VACIOS DE LA PROBETA.

VALOR DE ESTABILIDAD Y VALOR DE FLUENCIA MARSHALL

� El valor de estabilidad Marshall es una medida de la

carga bajo la cual una probeta cede o falla

totalmente.

� La fluencia Marshall, medida en centésimas de

pulgada, representa la deformación de la briqueta,

aquellas que tienen valores altos de fluencia son

consideradas demasiado plásticas, y tienen tendencia

a deformarse fácilmente bajo las cargas de tránsito.

Consiste en combinar enproporciones exactas susmateriales componentesconformados por cementoasfáltico , agregado y filler.

Todos los materiales se mezclana altas temperaturas a unpromedio de 150 gradoscentígrados.

DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE

CRITERIOS DEL INSTITUTO DEL ASFALTO (U.S.A.) PARA EL DISEÑO MARSHALL

NOTAS

1 Todos los criterios y no solo estabilidad, deben ser considerados al diseñar una mezcla asfáltica de pavimentación. Las mezclasasfálticas en caliente de base que no cumplan esos criterios, cuando se ensayen a 60°C, se consideraran satisfactorias si cumplen loscriterios cuando se ensayan a 38°C, y si se colocan a 100mm o mas por debajo de la superficie. Estas recomendaciones se aplicansolamente a las regiones de EEUU. En las regiones que tengan condiciones climáticas mas extremas puede ser necesario usartemperaturas más bajas de ensayo.

2 Clasificación del Transito.Liviano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño < 104Mediano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño entre 104 y 106Pesado Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño > 106

3 Los esfuerzos de compactación en el laboratorio deberán aproximarse a la densidad máxima obtenida en el pavimento bajo el transito.

4 Los valores de fluencia se refieren al punto en donde la carga comienza a disminuir

5 Cuando se este calculando el porcentaje de vacios, deberá permitirse cierta tolerancia en la porción de cemento asfaltico perdida por absorción en las partículas del agregado.

6 El porcentaje de vacios en el agregado mineral debe ser calculado con base en el peso específico total ASTM del agregado.

Criterios para mezcla del método Marshall

Transito LivianoCarpeta y Base Transito Mediano Transito Pesado

Min. Max. Min. Max. Min. Max.

Compactación, número de golpes en cada cara de la probeta 35 50 75

Estabilidad N en (lb) 3336 5338 8006

Flujo, 0.25 mm (0.01 pulgadas) 8 18 8 16 8 14

Porcentaje de vacios 3 5 3 5 3 5

Porcentaje de vacios en el agregado mineral (VMA) (ver figura)

Porcentaje de vacios llenos de asfalto (VFA) 70 80 65 78 65 75

ANALISIS DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO MARSHALL

� Graficando los resultados: Se trazan los resultados en

gráficas para entender las características particulares de

cada probeta usada en la serie.

� Mediante el estudio de las gráficas se puede determinar cuál

probeta de la serie cumple mejor los criterios establecidos

para el pavimento terminado.

� Las proporciones de asfalto y agregado se convierten en las

proporciones usadas en la mezcla final.

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GRAFICOS DE LOS RESULTADOS MARSHALL

� PORCENTAJE DE VACIOS

� PORCENTAJE DE VACIOS EN EL AGREGADO

MINERAL

� PORCENTAJE DE VACIOS LLENOS DE ASFALTO

� PESOS UNITARIOS

� VALORES DE ESTABILIDAD MARSHALL

� VALORES DE FLUENCIA MARSHALL

EJEMPLO DE GRAFICAS PARA LOS RESULTADOS DE UNA SERIE DE CINCO PROBETAS MARSHALL

GRAFICO N° 4

2370.00

2390.00

2410.00

2430.00

2450.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfal to por ciento

Pes

o U

nita

rio, k

g/m

3

GRAFICO N° 6

6.007.008.009.00

10.0011.0012.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfalto por ciento

Flu

enci

a, 0

.25

mm

GRAFICO N° 5

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfalto por ciento

Est

abi

lida

d, k

N

GRAFICO N° 1

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfalto por ciento

Va

cio

s, p

or c

ient

o

GRAFICO N° 3

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfalto por ciento

VF

A, p

or

cien

to

GRAFICO N° 2

12.00

13.00

14.00

15.00

16.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfalto por ciento

VM

A,,

por

cie

nto

DETERMINACIÓN DEL OPTIMO CONTENIDO DE ASFALTO

� El contenido de diseño de asfalto se determina a partir

de los resultados(gráficas).

� Primero se determina el contenido de asfalto para el

cual el contenido de vacíos es de 4%.

� Luego se evalúan todas las propiedades calculadas y

medidas para este contenido de asfalto y se comparan

con los criterios de diseño; si se cumplen todos los

criterios de diseño, este es el contenido de diseño de

asfalto, sino será necesario hacer algunos ajustes o

volver a diseñar la mezcla.

GRAFICO N° 1

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfalto por ciento

Vac

ios,

por

cie

nto

Usando los datos de la figura 3.18, podemos observar que

el contenido de asfalto (gráf. 1), para un contenido de

vacios de 4 por ciento, es de 4.7 por ciento

Contenido de asfalto de 4.7 por ciento representa

los siguientes valores de las otras propiedades:

Porcentaje de VMA (Gráfico 2) = 13.75

GRAFICO N° 2

12.00

13.00

14.00

15.00

16.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfal to por ciento

VM

A,,

po

r ci

ento

Contenido de asfalto de 4.7 por ciento representa

los siguientes valores de las otras propiedades:

Porcentaje de VFA (Gráfico 3) = 70

GRAFICO N° 3

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfalto por ciento

VF

A, p

or

cien

to

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10

Contenido de asfalto de 4.7 por ciento representa

los siguientes valores de las otras propiedades:

PESO UNITARIO = 2,415 kg/m3

GRAFICO N° 4

2370.00

2390.00

2410.00

2430.00

2450.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfalto por ciento

Pes

o U

nita

rio, k

g/m

3

Contenido de asfalto de 4.7 por ciento representa

los siguientes valores de las otras propiedades:

Estabilidad (Gráfico 5) = 10,200 N (2,300

lbf)

GRAFICO N° 5

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfalto por ciento

Est

abi

lida

d, k

N

Contenido de asfalto de 4.7 por ciento representa

los siguientes valores de las otras propiedades:

Fluencia (Gráfico 6) = 9

GRAFICO N° 6

6.007.008.009.00

10.0011.0012.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Contenido de Asfal to por ciento

Flu

enci

a,

0.2

5 m

m

Usando los datos de la figura 3.18, podemos observar que elcontenido de asfalto (gráf. 1), para un contenido de vacios de 4 porciento, es de 4.7 por ciento. Los valores de las otras propiedades de lamezcla son luego revisados para garantizar que cumplen con loscriterios de diseño Marshall. Refiriéndonos de nuevo a las gráficas dela Figura 3.18, encontramos que un contenido de asfalto de 4.7 porciento representa los siguientes valores de las otras propiedades:

Estabilidad (Gráfico 5) = 10,200 N (2,300 lbf)

Fluencia (Gráfico 6) = 9

Porcentaje de VFA (Gráfico 3) = 70

Porcentaje de VMA (Gráfico 2) = 13.75

Podemos ahora comparar estos valores con los valores recomendadospor el Instituto del asfalto (U.S.A.) en los Criterios de Diseño Marsall(Figura 3.19), para una mezcla superficial con tránsito pesado.

VERIFICANDO LOS CRITERIOS DE DISEÑO

CRITERIOS DEL INSTITUTO DEL ASFALTO (U.S.A.) PARA EL DISEÑO MARSHALL

NOTAS

1 Todos los criterios y no solo estabilidad, deben ser considerados al diseñar una mezcla asfáltica de pavimentación. Las mezclasasfálticas en caliente de base que no cumplan esos criterios, cuando se ensayen a 60°C, se consideraran satisfactorias si cumplen loscriterios cuando se ensayan a 38°C, y si se colocan a 100mm o mas por debajo de la superficie. Estas recomendaciones se aplicansolamente a las regiones de EEUU. En las regiones que tengan condiciones climáticas mas extremas puede ser necesario usartemperaturas más bajas de ensayo.

2 Clasificación del Transito.Liviano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño < 104Mediano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño entre 104 y 106Pesado Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño > 106

3 Los esfuerzos de compactación en el laboratorio deberán aproximarse a la densidad máxima obtenida en el pavimento bajo el transito.

4 Los valores de fluencia se refieren al punto en donde la carga comienza a disminuir

5 Cuando se este calculando el porcentaje de vacios, deberá permitirse cierta tolerancia en la porción de cemento asfaltico perdida por absorción en las partículas del agregado.

6 El porcentaje de vacios en el agregado mineral debe ser calculado con base en el peso específico total ASTM del agregado.

Criterios para mezcla del método Marshall

Transito LivianoCarpeta y Base Transito Mediano Transito Pesado

Min. Max. Min. Max. Min. Max.

Compactación, número de golpes en cada cara de la probeta 35 50 75

Estabilidad N en (lb) 3336 5338 8006

Flujo, 0.25 mm (0.01 pulgadas) 8 18 8 16 8 14

Porcentaje de vacios 3 5 3 5 3 5

Porcentaje de vacios en el agregado mineral (VMA) (ver figura)

Porcentaje de vacios llenos de asfalto (VFA) 70 80 65 78 65 75

� El valor de estabilidad de 10,200 N (2,300 lbf) excede el criteriomínimo de 8,006 N (1,800 lbf).

� El valor de flujo (de 9) cae dentro del margen establecido por loscriterios, el cual es de 8 a 14.

� El porcentaje de vacios llenos de asfalto (VFA) cae dentro delmargen establecido por los criterios, el cual es de 65 a 75.

� El porcentaje mínimo de vacios en el agregado mineral tambiénpuede ser revisado usando el grafico de Porcentaje mínimo deVMA, donde debe ser comparado con el VMA de la graduación delagregado en cuestión. Asuma que los datos de los graficos paralos Resultados de una Serie de 5 Probetas Marshall, son para unagraduación con un tamaño máximo nominal de agregado de 19mm (3/4 pulgada). Podemos observar, entonces, que el valor deVMA de 14 sobrepasa el mínimo requerido de 13 para una mezclade 19 mm que tiene un contenido de vacios de 4 por ciento.

VERIFICANDO LOS CRITERIOS DE DISEÑO

Page 11: 12.00 DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS - MARSHALL

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PORCENTAJE MINIMO DE VMA

1 Especificación Normal para Tamaños de Tamices usados en Pruebas, ASTM E 11 (AASTO M 92)

2 El tamaño máximo nominal de partícula es un tamaño más grande que el primer tamiz que retiene

mas de 10 % de material.

3 Interpole el VMA mínimo para los valores de vacios de diseño que se encuentren entre los que están

citados.

TAMAÑO MÁXIMO En mm.

Porcentaje

VMA MINIMO, POR CIENTO Vacíos de Diseño, por ciento 3

mm In. 3.0 4.0 5.0 1.18 N° 16 21.5 22.5 23.5

2.36 N° 8 19.0 20.0 21.0

4.75 N° 4 16.0 17.0 18.0

9.50 3/8 14.0 15.0 16.0

12.50 1/2 13.0 14.0 15.0

19.00 3/4 12.0 13.0 14.0

25.00 1.0 11.0 12.0 13.0

37.50 1.5 10.0 11.0 12.0

50 2.0 9.5 10.5 11.5

63 2.5 9.0 10.0 11.0