OPTATIVA IV 1

OPTATIVA IVTRABAJO DE INVESTIGACION

23/01/2012

METODO MARSHALL PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS

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Método Marshall para el diseño de pavimentos

ContenidoMétodo de diseño Marshall-------------------------------5Antecedentes Históricos-----------------------------------5METODOLOGIA----------------------------------------------5DEFINICIONES-----------------------------------------------6• Gravedad especifica neta del agregado----------------6• Gravedad especifica efectiva del agregado-----------7,8• Contenido de asfalto efectivo----------------------------9• Porcentaje de vacíos en el agregado mineral---------10• Porcentaje de vacíos de aire-----------------------------11• Porcentaje de vacíos llenos de asfalto-----------------12EL EQUIPO NECESARIO------------------------------------13• Imagen de equipo----------------------------------------14PROCEDIMIENTO-------------------------------------------15• Selección de agregado mineral-------------------------15• Dosificación de la mezcla de agregados--------------15• Porcentaje de asfalto y niveles de compactación---15• Elaboración de mezclas asfáltica-----------------------16• Compactación----------------------------------------------17• Determinación de la gravedad especifica-------------17• Prueba de estabilidad y flujo----------------------------18• Análisis de densidad y vacíos---------------------------19CALCULOS----------------------------------------------------20-27GRAFICAS OBTENIDAD------------------------------------28-32 

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Gráfica 1: GRANULOMETRIA UTILIZADA PARA EL ENSAYO Gráfica 2: GRANULOMETRIA FINAL PARA EL DISEÑO DEL PAVIMENTO ASFALTICO Gráfica 3 PESO UNITARIO VS CONTENIDO DE ASFALTO Gráfica 4 ESTABILIDAD VS CONTENIDO DE ASFALTO Gráfica 5 FLUENCIA VS CONTENIDO DE ASFALTO Gráfica 6 PORCENTAJE DE HUECOS DE LA MEZCLA VS CONTENIDO DE ASFALTO Gráfica 7 VMA VS CONTENIDO DE ASFALTO

GRAFICAS

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Tabla 1: NORMATIVA UTILIZADA PARA DETERMINAR LA GRANULOMETRIA Tabla 2: GRANULOMETRIA A USAR PARA EL ENSAYO Tabla 3 CANTIDAD DE MATERIAL A USAR PARA 5% DE ASFALTO Tabla 4 CANTIDAD DE MATERIAL A USAR PARA 5,5% DE ASFALTO Tabla 5 CANTIDAD DE MATERIAL A USAR PARA UN 6% DE ASFALTO Tabla 6 CANTIDAD DE MATERIAL A USAR PARA UN 6,5% DE ASFALTO Tabla 7 CANTIDAD DE MATERIAL A USAR PARA UN 7% DE ASFALTO Tabla 8 RESULTADOS ENSAYO MARSHALL

TABLAS

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Antecedentes históricosEl concepto del método Marshall para diseño de mezclas de pavimentación fue formulado por Bruce Marshall, ingeniero de asfaltos del Departamento de Autopistas del estado de Mississippi. El cuerpo de ingenieros de Estados Unidos, a través de una extensiva investigación y estudios de correlación, mejoró y adicionó ciertos aspectos al procedimiento de prueba Marshall y desarrollo un criterio de diseño de mezclas.

Método de diseño Marshall

METODOLOGÍA El método original de Marshall, sólo es aplicable a mezclas asfálticas en calientepara pavimentación que contengan agregados con un tamaño máximo de 25 mm (1”) o menor. El método modificado se desarrolló para tamaños máximo arriba de 38 mm (1.5”). Está pensado para diseño en laboratorio y control de campo de mezclas asfálticas en caliente con graduación densa. Debido a que la prueba de estabilidad es de naturaleza empírica, la importancia de los resultados en términos de estimar el comportamiento en campo se pierde cuando se realizan modificaciones a los procedimientos estándar.El método Marshall utiliza especímenes de prueba estándar de una altura de 64 mm (2 ½”) y 102 mm (4”) de diámetro. Se preparan mediante un procedimiento específico para calentar, mezclar y compactar mezclas de asfalto-agregado.(ASTM D1559). Los dos aspectos principales del método de diseño son, la densidad-análisis de vacíos y la prueba de estabilidad y flujo de los especímenes compactados.La estabilidad del espécimen de prueba es la máxima resistencia en N (lb) que un espécimen estándar desarrollará a 60 23/01/2012

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DEFINICIONES

Gravedad específica neta del agregadoCuando el agregado total consiste en fracciones separadas de agregado grueso; agregado fino ; y filler, todos tienen diferentes gravedades específicas; la gravedad específica neta para el agregado total se calcula usando:Donde:

G sb = gravedad específica neta para el agregado totalP1, P2, Pn = porcentajes individuales por masa de agregadoG1, G2, Gn = gravedad específica neta individual del agregado

La gravedad específica neta del filler es difícil de determinar correctamente. De cualquier modo, si la gravedad específica aparente del filler es estimada, el error es usualmente insignificante. 

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Gravedad específica efectiva del agregadoCuando se basa en la gravedad específica máxima de una mezcla de pavimento, Gmm, la gravedad específica efectiva del agregado, Gse, incluye todos los espacios de vacíos en las partículas del agregado, excepto aquellos que absorben el asfalto ; Gse se determina usando:

Donde:G se = gravedad específica efectiva del agregadoG mm = gravedad específica teórica máxima (ASTM D 2041/AASHTO T

209) de mezcla de pavimento (sin vacíos de aire)P mm = porcentaje de masa del total de la mezcla suelta = 100P b = contenido de asfalto con el cual ASTM D 2041/AASHTO T 209

desarrolló el ensayo; el porcentaje por el total de la masa de la mezcla

G b = gravedad específica del asfalto El volumen de asfalto absorbido por los agregados es casi invariablemente menor al volumen de agua absorbida. Por tanto, el valor para la gravedad específica efectiva de un agregado debe estar entre su gravedad específica neta y su gravedad específica aparente. Cuando la gravedad específica efectiva sale de estos límites, su valor se debe asumir como incorrecto. El cálculo de la gravedad específica máxima de la mezcla mediante la ASTM D 2041/ASSHTO T 209; la composición de la mezcla en términos del contenido de agregado; y el total de asfalto se deben entonces, volver a inspeccionar para encontrar la causa del error.

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Gravedad específica máxima de la mezcla asfáltica

En el diseño de una mezcla asfáltica para un agregado dado, se necesitará la gravedad específica máxima, Gmm, para cada contenido de asfalto con el fin de calcular el porcentaje de vacíos de aire para cada contenido de asfalto. Mientras que la gravedad específica máxima puede determinarse para cada contenido de asfalto mediante ASTM D 2041/ASSHTO T 209; la precisión del ensayo es mejor cuando la mezcla está cerca del contenido de asfalto de diseño. Además, es preferible medir la gravedad específica máxima por duplicado o triplicado. Después de calcular la gravedad específica efectiva del agregado para cada gravedad específica máxima medida; y promediando los resultados del Gse, la gravedad específica máxima para cualquier otro contenido de asfalto puede obtenerse con la siguiente ecuación, la cual supone que la gravedad específica efectiva del agregado es constante, y ésta es válida puesto que la absorción del asfalto no varía apreciablemente con los cambios en el contenido de asfalto.Donde:

Gmm = gravedad específica teórica máxima de la mezcla del pavimento (sin vacíos de aire)

Pmm = porcentaje de la masa del total de la mezcla suelta = 100P s = contenido de agregado, porcentaje del total de la masa de la mezclaP b = contenido de asfalto, porcentaje del total de la masa de la mezclaG se = gravedad específica efectiva del agregadoG b = gravedad específica del asfalto

Donde:P ba = asfalto absorbido, porcentaje de la masa del agregadoG se = gravedad específica efectiva del agregadoG sb = gravedad específica neta del agregadoG b = gravedad específica del asfalto

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Contenido de asfalto efectivoEl contenido de asfalto efectivo, Pbe, de una mezcla de pavimento es el volumen total de asfalto, menos la cantidad de asfalto perdido por absorción dentro de las partículas del agregado. Es la porción del contenido total de asfalto que se queda como una capa en el exterior de la partícula del agregado y es el contenido de asfalto que gobierna el desempeño de una mezcla asfáltica. La fórmula es:Donde:

P be = contenido de asfalto efectivo, porcentaje de la masa total de la mezclaP b = contenido de asfalto, porcentaje de la masa total de la mezclaP ba = asfalto absorbido, porcentaje de la masa del agregadoP s = contendido de agregado, porcentaje total de la masa de la mezcla

 

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Porcentaje de vacíos en el agregado mineral Los vacíos en el agregado mineral, VAM, se definen como el vacío intergranular entre las partículas del agregado en una mezcla asfáltica compactada, que incluye los vacíos de aire y el contenido de asfalto efectivo, expresado como un porcentaje del volumen total. El VAM puede calcularse sobre la base de la gravedad específica neta del agregado, y expresarse como un porcentaje del volumen mezcla asfáltica compactada. Por tanto, el VAM puede estimarse restando el volumen del agregado determinado por su gravedad específica neta, del volumen neto de la mezcla asfáltica compactada. Si la composición de la mezcla se determina como el porcentaje del total de la masa de la mezcla asfáltica:Donde:

VAM = vacíos en el agregado mineral (porcentaje del volumen neto)G sb = gravedad específica neta del total de agregadoG mb = gravedad específica neta de la mezcla asfáltica compactada

(ASTM D 1188 O D 2726/AASHTO T 166)P s = contenido de agregado, porcentaje del total de la masa de la mezcla

asfáltica , si la composición de la mezcla es determinada como el porcentaje de la masa del agregado:Donde:

P b = contenido de asfalto, porcentaje de la masa del agregado 

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Porcentaje de vacíos de aire Los vacíos de aire, Va, en la mezcla asfáltica compactada consiste en los pequeños espacios de aire entre las partículas de agregado. El porcentaje del volumen de vacíos de aire en una mezcla compactada, puede determinarse usando:Donde:

V a = vacíos de aire en la mezcla compactada, porcentaje del volumen totalG mm = gravedad específica máxima de la mezcla asfálticaG mb =gravedad específica neta de la mezcla asfáltica compactada

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Porcentaje de vacíos llenos de asfaltoEl porcentaje de los vacíos en el agregado mineral que son llenados por el asfalto, VFA, no incluyendo el asfalto absorbido, se determina usando:Donde:

VFA = vacíos llenados con asfalto, porcentaje de VAMVAM = vacíos en el agregado mineral, porcentaje del volumen totalV a = vacíos de aire en mezclas compactadas, porcentaje del volumen total

 

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Una máquina para la aplicación de la carga vertical, diseñada especialmente para esta prueba.

Moldes para la preparación de muestras de 10 cm. ( 4”) de diámetro interior. Cada molde tiene una base metálica y se halla dividida en dos secciones; la sección inferior tiene 7,5 centímetros (3”) de altura, y la superior 6,35 cm. (2 ½”).

Un sujetador de molde para facilitar la compactación de la mezcla. Un martillo o pisón de base circular con 9,8 cm. (3 7/8”) de diámetro, 4,5 Kg. (10 Lb.) de

peso y 46 cm. (18”) de caída libre. Un dispositivo para las pruebas de estabilidad, especialmente diseñado, y formado por

dos segmentos semicirculares cuyo diámetro interior mide 5 cm. (2”).

EL EQUIPO NECESARIO

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Imagen de equipo

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PROCEDIMIENTOSelección del Agregado mineralEl material pétreo que se utilizó para la elaboración de la mezcla asfáltica proviene del banco de materiales “Mina Castro”, ubicado en la ciudad de Cuenca, y consta básicamente de roca semi-triturado; las pruebas al agregado se realizaron de acuerdo con los requerimientos establecidos por la metodología especificada  

Dosificación de la mezcla de agregadosSe utilizó una mezcla de cuatro agregados, y se definió la estructura del agregado de diseño calculando la granulometría de la mezcla por medio de combinaciones matemáticas de las granulometrías individuales de los materiales para llegar a la granulometría deseada.

Porcentajes de asfalto y niveles de compactación Con datos de la mezcla de agregados de diseño, asi como con la gravedad específica neta (Gsb); y la gravedad específica aparente (Gsa); y el tamaño máximo nominal del agregado (Sn), se puede determinar un porcentaje de asfalto (Pbi) que fueron de 4% al 7% con incrementos de 0,5% Los contenidos de asfalto para el ensayo se seleccionaron con objeto de obtener curvas de los parámetros mejor definidas que se analizan en el diseño volumétrico.

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Elaboración de la mezcla asfáltica Una vez que los materiales se acondicionan cercanos a la temperatura de mezclado, se dosifica el asfalto en peso con respecto a la mezcla total Posteriormente se procede al cubrimiento del agregado pétreo, manteniendo la temperatura de mezclado dentro del rango especificado hasta que las partículas más gruesas se hayan cubierto totalmente.Cuando la mezcla haya alcanzado la temperatura de compactación, se coloca dentro de los moldes donde va ser compactada. Los moldes deberán estar calientes, así como los demás accesorios que se utilicen en el vaciado y acomodo de la mezcla, con el fin de evitar una reducción de temperatura de la mezcla asfáltica, previa a su compactación. Para la fabricación de las probetas Marshall (100 mm de diámetro) se utilizaron aproximadamente 1200 g de material; la altura de estas probetas también resulta adecuada para el ensayo de deformación permanente. 

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Compactación En la compactación de la mezcla asfáltica caliente se utilizó el martillo de impacto para las probetas. y se procedió a dar 75 golpes por lado

Determinación de la gravedad específica La prueba de gravedad específica puede desarrollarse tan pronto como el espécimen se haya enfriado en un cuarto de temperatura. 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. 

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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. 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. 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 requeridos para que se produzca la falla del espécimen deberá registrarse como el valor de estabilidad Marshall. 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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Análisis de densidad y vacíos Después de completar las pruebas de estabilidad y flujo, se lleva a cabo el análisis de densidad y vacíos para cada serie de especímenes de prueba. Se debe determinar la gravedad específica teórica máxima (ASTM D2041) para al menos dos contenidos de asfalto, preferentemente los que estén cerca del contenido óptimo de asfalto. Un valor promedio de la gravedad específica efectiva del total del agregado, se calcula de estos valores.Utilizando la gravedad específica y la gravedad específica efectiva del total del agregado, así como el promedio de las gravedades específicas de las mezclas compactadas, la gravedad específica del asfalto y 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), y el porcentaje de vacíos en el agregado mineral (VMA). 

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CALCULOSMetodo Marshal para el diseño de pavimentos

TABLA MOP-001-F 404-5.1.

TAMIZ ABERTURA (mm) C (% que pasa) % pasa (Utilizado) %retenido

2'' 50.8 - - - -

1 1/2'' 38.1 - - - -

1'' 25.4 - - - -

3/4'' 19 90 100 100 0

3/8'' 9.5 56 80 68 32

N 4 4.75 35 65 50 18

N 8 2.36 23 49 36 14

N 50 0.3 5 19 12 24

N 200 0.075 2 8 5 7

Fondo         5

Tabla 1: NORMATIVA UTILIZADA PARA DETERMINAR LA GRANULOMETRIA

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En la figura se observan los valores de granulometría que indican las normativas de MOP-001-F en colores azul y rojo, la granulometría utilizada para el ajuste de la que se utilizaría en el ensayo es la de color verde como puede observarse en la figura:

0.010.101.0010.00100.00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CURVA GRANULOMETRICA

Diámetro de las partículas (mm)

Acu

mu

lad

o q

ue

pa

sa (

%)

Nº 2003/4"3" Nº 40Nº 10Nº 4

FinosLimo y Arcilla

Arena

FinaMediaGruesa

Grava

FinaGruesa 

Gráfica 1: GRANULOMETRIA UTILIZADA PARA EL ENSAYO

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Una vez obtenida la curva de ajuste (curva verde) procedemos a tamizar y pesar el material, obteniéndose una granulometría aproximada a la de ajuste que se encuentra dentro de los parámetros especificados por el MOP. La granulometría utilizada se representa con el color purpura:

0.010.101.0010.00100.00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CURVA GRANULOMETRICA

GRANULOMETRIA MOP 1

GRANULOMETRIA MOP 2

GRANULOMETRIA DE AJUSTE

GRANULOMETRIA UTILIZADA

Diámetro de las partículas (mm)

Acu

mu

lad

o q

ue

pa

sa (

%)

Nº 2003/4"3" Nº 40Nº 10Nº 4

FinosLimo y Arcilla

Arena

FinaMediaGruesa

Grava

FinaGruesa 

Gráfica 2: GRANULOMETRIA FINAL PARA EL DISEÑO DEL PAVIMENTO ASFALTICO

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A continuación se presenta la tabla con los datos finales de la granulometría:

TAMIZ ABERTURA (mm)% PASA

(Utilizado)% PASA

INTERPOLADO%RETENIDO

3¨ 76.2 100 100.00 0.00

2¨ 50.8 100 100.00 0.00

1,5¨ 38.1 100 100.00 0.00

1¨ 25.4 100 100.00 0.00

3/4¨ 19.1 100 100.00 0.00

1/2¨ 12.7   78.62 21.38

3/8¨ 9.52 68 68.00 10.62

# 4 4.76 50 50.00 18.00

#8 2.36 36 36.00 14.00

#16 1.18   25.00 11.00

#30 0.59   18.00 7.00

#50 0.3 12 12.00 6.00

#100 0.15   7.43 4.57

#200 0.07 5 5.00 2.43

fondo       5.00

Tabla 2: GRANULOMETRIA A USAR PARA EL ENSAYO

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En las tablas a continuación se muestran los pesos necesarios para cada muestra variando los porcentajes de asfalto en las mismas, para formar briquetas de 1200 gr aproximadamente.

CANTIDAD DE MATERIALES UTILIZADOSPESO

BRIQUETA :1200 GR

ASFALTO(%):

5

TAMIZ

ABERTURA

(mm)

% PASA (Utilizado)

%RETENIDO

% A USAR

PESO MATERI

AL RETENI

DO

3¨ 76.2100.0

0 0.00 0.00 0.00

2¨ 50.8100.0

0 0.00 0.00 0.00

1,5¨ 38.1100.0

0 0.00 0.00 0.00

1¨ 25.4100.0

0 0.00 0.00 0.00

3/4¨ 19.1100.0

0 0.00 0.00 0.00

1/2¨ 12.7 78.62 21.38 20.31 243.71

3/8¨ 9.52 68.00 10.62 10.09 121.09

# 4 4.76 50.00 18.00 17.10 205.20

#8 2.36 36.00 14.00 13.30 159.60

#16 1.18 25.00 11.00 10.45 125.40

#30 0.59 18.00 7.00 6.65 79.80

#50 0.3 12.00 6.00 5.70 68.40#10

0 0.15 7.43 4.57 4.34 52.04#20

0 0.07 5.00 2.43 2.31 27.76fond

o   0.00 5.00 4.75 57.00ASFALTO

(%): 5.00 60.00

SUMA: 100.001200.0

0

Tabla 3 CANTIDAD DE MATERIAL A USAR PARA 5% DE ASFALTO

CANTIDAD DE MATERIALES UTILIZADOSPESO

BRIQUETA :1200 GR

ASFALTO(%):

5.5

TAMIZABERTURA

(mm)

% PASA

(Utilizado)

%RETENIDO

% A USAR

PESO MATER

IAL RETENI

DO

3¨ 76.2 100.00 0.00 0.00 0.00

2¨ 50.8 100.00 0.00 0.00 0.00

1,5¨ 38.1 100.00 0.00 0.00 0.00

1¨ 25.4 100.00 0.00 0.00 0.00

3/4¨ 19.1 100.00 0.00 0.00 0.00

1/2¨ 12.7 78.62 21.38 20.20 242.43

3/8¨ 9.52 68.00 10.62 10.04 120.45

# 4 4.76 50.00 18.00 17.01 204.12

#8 2.36 36.00 14.00 13.23 158.76

#16 1.18 25.00 11.00 10.40 124.74

#30 0.59 18.00 7.00 6.62 79.38

#50 0.3 12.00 6.00 5.67 68.04

#100 0.15 7.43 4.57 4.31 51.77

#200 0.07 5.00 2.43 2.30 27.61

fondo 0 0.00 5.00 4.73 56.70ASFALTO(%): 5.50 66

SUMA: 100.001200.0

0

Tabla 4 CANTIDAD DE MATERIAL A USAR PARA 5,5% DE ASFALTO23/01/2012

OPTATIVA IV 25

CANTIDAD DE MATERIALES UTILIZADOS

PESO BRIQUETA :

1200 GR ASFALTO(%):

6

TAMIZABERTURA (mm)

% PASA (Utilizad

o)

%RETENIDO

% A USAR

PESO MATERIA

L RETENID

O

3¨ 76.2 100.00 0.00 0.00 0.00

2¨ 50.8 100.00 0.00 0.00 0.00

1,5¨ 38.1 100.00 0.00 0.00 0.00

1¨ 25.4 100.00 0.00 0.00 0.00

3/4¨ 19.1 100.00 0.00 0.00 0.00

1/2¨ 12.7 78.62 21.38 20.10 241.14

3/8¨ 9.52 68.00 10.62 9.98 119.82

# 4 4.76 50.00 18.00 16.92 203.04

#8 2.36 36.00 14.00 13.16 157.92

#16 1.18 25.00 11.00 10.34 124.08

#30 0.59 18.00 7.00 6.58 78.96

#50 0.3 12.00 6.00 5.64 67.68

#100 0.15 7.43 4.57 4.29 51.50

#200 0.07 5.00 2.43 2.29 27.46

fondo 0 0.00 5.00 4.70 56.40

ASFALTO(%): 6.00 72

SUMA: 100.00 1200.00

           Tabla 5 CANTIDAD DE MATERIAL A USAR PARA

UN 6% DE ASFALTO

CANTIDAD DE MATERIALES UTILIZADOSPESO

BRIQUETA :1200 GR

ASFALTO(%):

6.5

TAMIZABERTURA

(mm)

% PASA

(Utilizado)

%RETENIDO

% A USAR

PESO MATERI

AL RETENI

DO

3¨ 76.2 100.00 0.00 0.00 0.00

2¨ 50.8 100.00 0.00 0.00 0.00

1,5¨ 38.1 100.00 0.00 0.00 0.00

1¨ 25.4 100.00 0.00 0.00 0.00

3/4¨ 19.1 100.00 0.00 0.00 0.00

1/2¨ 12.7 78.62 21.38 19.99 239.86

3/8¨ 9.52 68.00 10.62 9.93 119.18

# 4 4.76 50.00 18.00 16.83 201.96

#8 2.36 36.00 14.00 13.09 157.08

#16 1.18 25.00 11.00 10.29 123.42

#30 0.59 18.00 7.00 6.55 78.54

#50 0.3 12.00 6.00 5.61 67.32

#100 0.15 7.43 4.57 4.27 51.22

#200 0.07 5.00 2.43 2.28 27.32

fondo 0 0.00 5.00 4.68 56.10ASFALTO(%): 6.50 78

SUMA: 100.001200.0

0

Tabla 6 CANTIDAD DE MATERIAL A USAR PARA UN 6,5% DE ASFALTO

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OPTATIVA IV 26

CANTIDAD DE MATERIALES UTILIZADOS

PESO BRIQUETA : 1200 GR ASFALTO(%): 7

TAMIZ ABERTURA (mm)% PASA

(Utilizado)%RETENIDO % A USAR

PESO MATERIAL RETENIDO

3¨ 76.2 100.00 0.00 0.00 0.00

2¨ 50.8 100.00 0.00 0.00 0.00

1,5¨ 38.1 100.00 0.00 0.00 0.00

1¨ 25.4 100.00 0.00 0.00 0.00

3/4¨ 19.1 100.00 0.00 0.00 0.00

1/2¨ 12.7 78.62 21.38 19.88 238.58

3/8¨ 9.52 68.00 10.62 9.88 118.54

# 4 4.76 50.00 18.00 16.74 200.88

#8 2.36 36.00 14.00 13.02 156.24

#16 1.18 25.00 11.00 10.23 122.76

#30 0.59 18.00 7.00 6.51 78.12

#50 0.3 12.00 6.00 5.58 66.96

#100 0.15 7.43 4.57 4.25 50.95

#200 0.07 5.00 2.43 2.26 27.17

fondo 0 0.00 5.00 4.65 55.80

ASFALTO(%): 7.00 84

SUMA: 100.00 1200.00

 Tabla 7 CANTIDAD DE MATERIAL A USAR PARA UN 7% DE ASFALTO

 

23/01/2012

OPTATIVA IV 27

Probeta 1A 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B 5A 5B% de asfalto en peso de la mezcla 5 5 5.5 5.5 6 6 6.5 6.5 7 7

Peso de la probeta en el aire (gr) Wd1160.

001258.

501192.

001199.

301177.

501205.

501166.

201182.

801205.

501168.

50Peso de la probeta en el aire (gr)condición saturada superficialmente seca Wssd

1161.19

1259.90

1193.94

1200.43

1179.10

1207.15

1166.80

1183.60

1207.23

1169.00

Peso de la probeta en el agua (gr) condición saturada superficialente seca Wsud

646.35

698.99

666.72

672.79

664.99

678.77

655.73

670.04

676.54

659.99

Volumen de la probeta (gr)514.8

4560.9

2527.2

3527.6

4514.1

1528.3

8511.0

7513.5

7530.6

8509.0

1Peso específico bulk de la probeta (gr/cm3) Gmb

2.25 2.24 2.26 2.27 2.29 2.28 2.28 2.30 2.27 2.30

Peso específico teórico máximo 2.40 2.40 2.39 2.39 2.38 2.38 2.36 2.36 2.35 2.35% vacíos totales en la mezcla (VTM) 6.28 6.68 5.39 4.88 3.58 3.95 3.36 2.46 3.22 2.19% vacíos en agregado mineral (VMA) 16.39 16.74 16.54 16.10 15.90 16.23 16.66 15.88 17.48 16.60% asfalto absorbido por el agregado total (VFA)

61.65 60.10 67.42 69.65 77.51 75.66 79.86 84.54 81.60 86.80

Estabilidad corregida1067.

071016.

261290.

651473.

581727.

641575.

201930.

891829.

272032.

521575.

20Estabilidad corregida promedio 1041.67 1382.11 1651.42 1880.08 1803.86Peso unitario (gr/cm3) 2.25 2.27 2.29 2.29 2.28

Flujo sin corregir85.00

123.00

130.00

126.00

130.00

136.00

155.00

134.00

145.00

169.00

Flujo (0,001pulg.) 8.50 12.30 13.00 12.60 13.00 13.60 15.50 13.40 14.50 16.90Flujo (0,001pulg.) promedio 10.40 12.80 13.30 14.45 15.70% vacíos totales de la mezcla (VTM) 6.48 5.14 3.76 2.91 2.70% vacíos en agregado mineral (VMA) 16.56 16.32 16.06 16.27 17.04% asfalto absorbido por el agregado total (VFA) promedio

60.88 68.54 76.59 82.20 84.20Tabla 8 RESULTADOS ENSAYO MARSHALL

23/01/2012

OPTATIVA IV 28

GRAFICAS OBTENIDAS

4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.52.22

2.23

2.24

2.25

2.26

2.27

2.28

2.29

2.30

f(x) = − 0.01920820833192 x² + 0.249711556549272 x + 1.47830295368409R² = 0.978969067760148

Peso Unitario VS Contenido de Asfalto

Peso Unitario VS Contenido de AsfaltoPolynomial (Peso Unitario VS Con-tenido de Asfalto)

CONTENIDO DE ASFALTO (%)

PESO

UN

ITA

RIO

(gr/

cm

3)

Gráfica 3 PESO UNITARIO VS CONTENIDO DE ASFALTO

23/01/2012

OPTATIVA IV 29

4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.50.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

1800.00

2000.00

f(x) = − 249.709639953536 x² + 3400.98722415788 x − 9739.69221835053R² = 0.985743463924124

ESTABILIDAD VS CONTENIDO DE ASFALTO

ESTABILIDAD VS CONTENIDO DE ASFALTOPolynomial (ESTABILIDAD VS CONTENIDO DE ASFALTO)

CONTENIDO DE ASFALTO (%)

ESTA

BIL

IDA

D

Gráfica 4 ESTABILIDAD VS CONTENIDO DE ASFALTO

23/01/2012

OPTATIVA IV 30

4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.50.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

f(x) = − 0.471428571428568 x² + 8.10714285714281 x − 18.1057142857141R² = 0.965860610351651

FLUENCIA VS CONTENIDO DE ASFALTO

FLUENCIA VS CONTENIDO DE ASFALTOPolynomial (FLUENCIA VS CONTENIDO DE ASFALTO)

CONTENIDO DE ASFALTO (%)

FLU

EN

CIA

Gráfica 5 FLUENCIA VS CONTENIDO DE ASFALTO

23/01/2012

OPTATIVA IV 31

4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.50.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

f(x) = 0.800319357965838 x² − 11.561223162886 x + 44.3536103634149R² = 0.995169483569579

PORCENTAJE DE HUECOS DE LA MEZCLA VS CONTENIDO DE ASFALTO

PORCENTAJE DE HUECOS DE LA MEZCLA VS CONTENIDO DE ASFALTOPolynomial (PORCENTAJE DE HUECOS DE LA MEZCLA VS CONTENIDO DE ASFALTO)

CONTENIDO DE ASFALTO (%)

PO

RC

EN

TA

JE D

E H

UEC

OS

Gráfica 6 PORCENTAJE DE HUECOS DE LA MEZCLA VS CONTENIDO DE ASFALTO

23/01/2012

OPTATIVA IV 32

4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.515.40

15.60

15.80

16.00

16.20

16.40

16.60

16.80

17.00

17.20

f(x) = 0.711740310767769 x² − 8.36013275314958 x + 40.6335149317359R² = 0.937648863555788

VMA VS CONTENIDO DE ASFALTO

VMA VS CONTENIDO DE ASFALTOPolynomial (VMA VS CONTENIDO DE ASFALTO)

CONTENIDO DE ASFALTO (%)

VM

A

Gráfica 7 VMA VS CONTENIDO DE ASFALTO

23/01/2012

OPTATIVA IV 33

CONCLUSIONES:

Contenido Optimo de asfalto: 6,5%

Los porcentajes óptimos de asfalto para las metodologías de diseño fueron sensiblemente diferentes (diferencia >0.5%); esto debido a que las densidades fueron superiores en el sistema Superpave lo que ocasiona que las probetas elaboradas con la metodología Marshall necesiten más asfalto para lograr el mismo volumen de vacíos (%Va). Altos porcentajes de asfaltos en la mezcla, producen una reducción en la fricción interna del pavimento. Mezclas cerradas con altos valores de estabilidad Marshall y baja susceptibilidad a la humedad, pueden ser indicativos de que la mezcla es susceptible al agrietamiento por fatiga. 

 

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