CIV – 3325 - A UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA INGENIERÍA CIVIL ÍNDICE 1. OBJETIVO DEL ENSAYO.2. FUNDAMENTO TEÓRICO.3. MATERIALES Y EQUIPOS.4. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO.5. MONTAJE DEL ENSAYO.6. OBTENCIÓN DE DATOS Y CALCULO.7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.8. BIBLIOGRAFÍA.9. ANEXOS.- Univ.: AMILKAR DEL VILLAR LEYVA LAB. ASFALTOS CIV – 3325 - A UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA INGENIERÍA CIVIL LAB. ASFALTOS ENSAYO DE ESTABILIDAD Y FLUENCIA POR EL MÉTODO MARSHALL 1. OBJETIVO DEL ENSAYO.- El objetivo principal de este laboratorio es el de conocer la estabilidad y la fluencia o deformación de probetas las cuales sacamos del pavimento ya colocado como para esto utilizamos el aparato marshall. 2. FUNDAMENTO TEÓRICO.La mezcla asfáltica la constituye el material pétreo convenientemente recubierto con una película de asfalto y luego sometida a un proceso de compactación, que hace que esta mezcla tenga propiedades resistentes al desgaste producido por los vehículos y a su vez pueda traspasar la solicitación del peso de ellos hacia las capas inferiores. Criterios a considerar para el diseño de mezclas. - El espesor de la película de asfalto alrededor del árido , tiene una influencia determinante en la estabilidad y durabilidad. - Mientras mas delgada es dicha película, menor será la estabilidad. A medida que esta película se engruesa el asfalto tiende a cohesionar el árido, pasando por un optimo y luego hace un efecto lubricador. - La cohesión entre pétreos, varía con el tiempo al perder el asfalto su poder ligante y flexibilidad al oxidarse. - El aporte del material pétreo a la estabilidad, lo efectúa a través de su fricción interna y esta a su vez, es función del tamaño del árido y de la rugosidad de sus caras. - La falta de estabilidad proporcionada por los áridos, puede ser suplida en parte, usando un asfalto de menor penetración. - En el diseño además debe considerarse las características de impermeabilidad y Trabajabilidad. El diseño debe encontrar el mejor balance entre estabilidad y durabilidad. El objetivo de este balance es obtener la mezcla más económica. Diseño de mezclas por el método Marshall. El método Marshall es aplicable solo a mezclas en caliente con cementos asfálticos que contengan agregados con tamaño máximo igual o inferior a 25 mm. El método puede usarse tanto para el diseño en laboratorio como en el control de terreno. Previo a la ejecución del método se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: - Los materiales a usar deben cumplir con las especificaciones del proyecto - La mezcla de agregados debe cumplir con las especificaciones granulométricas del proyecto - Se deben determinar las densidades reales secas de todos los agregados y las del asfalto para ser usados en el análisis de huecos de la mezcla. El método utiliza probetas normalizadas de 2½" de altura por 4" de diámetro. Estas se preparan de acuerdo a un procedimiento especifico de calentamiento, mezclado y compactación. Las dos características principales del método de diseño son el análisis densidad-huecos y el ensayo de fluencia y estabilidad de las probetas. Univ.: AMILKAR DEL VILLAR LEYVA UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA INGENIERÍA CIVIL CIV – 3325 - A LAB. ASFALTOS La estabilidad de la probeta de ensaye es la carga máxima en Newton que esta alcanza a 60°C y la fluencia será la deformación, en décimas de milímetros, que ocurre desde el instante que se aplica la carga hasta lograr la carga máxima. CRITERIOS DE DISEÑO MARSHALL ( Transito pesado) Compactación, N° de golpes por cara 75 Estabilidad (N): - Carpeta de rodado - Capa intermedia - Capa base Min 9.000 - Max 14.000 Min 8.000 - Max 12.000 Min 6.000 - Max 9.000 Huecos en la mezcla (%): - Carpeta de rodado - Capa intermedia 3-5 3-8 3-8 - Capa base Fluencia ( 0,25 mm ) - Todas las capas 8 - 16 Vacíos en el agregado mineral ( % ): Tamaño máximo nominal (mm) 1,25 2,5 5 10 12,5 20 %VAM min. 23,5 21 18 16 15 25 Laboratorio de Estructuras y Ensayos de Materiales. El Laboratorio de ensayos de materiales de construcción (LEMC) fue puesto en funcionamiento el 11 de noviembre de 1983, gracias al convenio Piura I con el Gobierno Canadiense. Este laboratorio universitario fue creado para la enseñanza e investigación científica, pero dada la gran necesidad social de servicios de calidad se puso en marcha la prestación de servicios para empresas. Así a lo largo de estos 23 años, se han realizado múltiples estudios, varios de gran envergadura en la región de los cuales se han realizado investigaciones y publicaciones. Univ.: AMILKAR DEL VILLAR LEYVA UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA INGENIERÍA CIVIL CIV – 3325 - A LAB. ASFALTOS Su objetivo es la investigación de los diferentes suelos y el planteamiento de óptimas soluciones a los problemas que puedan presentarse en las diferentes obras de construcción en las áreas de geotecnia, geología, pavimentos, concretos y materiales de construcción en general. Servicios ofrecidos: 1.Ensayos de Laboratorio: a. Suelos Cantidad de material en el suelo mas fino que el tamiz # 200 ASTM D1140-92 Características de compactación de suelos en laboratorio ASTM D1557-91 usando esfuerzo modificado Características de compactación de suelos en laboratorio ASTM D698-91 usando esfuerzo estándar Determinación en laboratorio del contenido de humedad de ASTM D2216-92 suelos Límite líquido, límite plástico, e índice de plasticidad de ASTM D4318-93 suelos Análisis de tamaño de partículas de suelos ASTM D422-63 Factor de contracción de suelos ASTM D427-93 Gravedad específica de suelos ASTM D854-92 Corte directo bajo condiciones consolidadas drenadas en ASTM D3080-90 suelos granulares con partículas T.M. = 2 mm Colapso potencial de suelos ASTM D5333-92 Consolidación unidimensional de suelos bajo carga constante ASTM D2435-90 Consolidación unidimensional de suelos usando carga ASTM D4186-89 deformación controlada Expansión o asentamiento potencial unidimensional de ASTM D4546 suelos cohesivos Resistencia a compresión no confinada de suelos cohesivos ( ASTM D2166-91 2 especimenes) Densidad y peso unitario de suelos in-situ por el Método del ASTM D1556-90 cono de Arena Densidad de suelos in-situ por el método del cilindro ASTM D2937-83 Univ.: AMILKAR DEL VILLAR LEYVA CIV – 3325 - A UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA INGENIERÍA CIVIL LAB. ASFALTOS empujado Determinación en campo del contenido de humedad del ASTM D4944-89 suelo usando Speedy Permeabilidad de suelos granulares ( Carga constante), a la ASTM D2434-68 densidad indicada Razón soporte de California de suelos compactados en ASTM D1883-92 laboratorio Materiales de pavimentación y de carreteras Extracción cuantitativa pavimentación asfáltica de asfalto de mezclas de ASTM D2172-81 (incluye análisis granulométrico de la mezcla de agregados) Porcentaje de vacíos llenos de aire en mezclas asfálticas ASTM D3203-83 compactadas Resistencia al flujo plástico de mezclas asfálticas usando ASTM D1559-82 aparato Marshall Diseño de mezcla asfáltica en caliente (Método Marshall) Asphalt InstituteMS-2 Diseño de mezcla asfáltica en frío (Método Marshall) Asphalt MS-14 Terrones de arcilla y partículas friables en agregados ASTM C142-78 Análisis por tamizado de agregado fino y grueso ASTM C136-83 Institute Material mas fino que el tamiz #200 en el agregado mineral, ASTM C117-80 por lavado Resistencia a degradación del agregado grueso > 3/4", por ASTM C535-81 abrasión en la máquina de los Ángeles. Resistencia a degradación del agregado grueso tamaño ASTM C131 pequeño, por abrasión en la máquina de los Ángeles Equivalente de arena de suelos y agregado fino Univ.: AMILKAR DEL VILLAR LEYVA ASTM D2419-79 CIV – 3325 - A UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA INGENIERÍA CIVIL LAB. ASFALTOS Desgaste de agregados por uso de sulfato de sodio o sulfato de ASTM C88-76 magnesio Gravedad específica y absorción del agregado grueso ASTM C127-81 Gravedad específica y absorción del agregado fino ASTM C128-79 Recubrimiento y desprendimiento de asfalto agregado ASTM D1664-80 mezclados Determinación de partículas chatas y alargadas en el ASTM D4791-89 agregado grueso 3. MATERIALES Y EQUIPOS.Aparato “Marshall” Probetas cilíndricas de pavimento flexible Balanza de precisión. Baño Maria Moldes de compactación Pison de compactación Cribas y tamices. Pedestal de compactación. Bandejas. Recipientes. Extractor de probetas Estufas. Mordazas. Dial. Prensa de ensayo. Termómetros. Elementos varios (espátulas metálicas, cuchara de albañil, guates, pinzas, tiza gruesa para marcar probetas ) Accesorios otros. 4. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO.Cuartar los chips y arena natural de la muestra en análisis. Realizar el tamizado determinado las proporciones calculadas. El peso total de los áridos será 20 [Krg.] para las 18 probetas. Calentar el asfalto a 165ºC. Pesar los agregados y la arena para cada probeta y calentar en el horno a 160 ºC. Pesar la dosificación de cada probeta y enuméralos. Posteriormente proceder a mezclar la dosificación para cada probeta, hasta que este quede homogéneo. Luego vaciar en las probetas y compactar con 75 golpes. Cada probeta se debe enfriar durante 2 hrs. Aproximadamente para luego extraer la probeta del cilindro. Dejar durante 48 hrs. Para romper en la prensa de Marshall a una temperatura de 60ºC en el baño Maria. Univ.: AMILKAR DEL VILLAR LEYVA CIV – 3325 - A UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA INGENIERÍA CIVIL 5. MONTAJE DEL ENSAYO.- APARATO DE MARSHALL EQUIPO COMPLETO DE MASHALL CON EL DIAL PISON DE COMPACTACIÓN ROTURA DE LAS PROBETAS 6. OBTENCIÓN DE DATOS Y CALCULO.- Univ.: AMILKAR DEL VILLAR LEYVA LAB. ASFALTOS UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA CARRERA INGENIERÍA CIVIL CIV – 3325 - A LAB. ASFALTOS 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.- Con los resultados podemos saber cuanto es la fluencia y cuanto es la resistencia de las capas asfálticas ya colocadas en obra esto se logra gracias a las probetas extraídas en campo y gracias al aparato Marshall podemos ver si los resultados están dentro de lo admisible para aprobar o rechazar la capa asfáltica Con estos resultados tenemos las cantidades de asfalto y de agregados para las capas, estos datos nos servirán en el momento que vaciaremos los elementos para el pavimento flexible antes de que pase la compactadota. 8. BIBLIOGRAFÍA.- Apuntes de docencia de laboratorio. Manual de asfaltos Instituto del asfalto 9. ANEXOS.a. NOTA: El “anexo” se encuentra el la siguiente página…. Univ.: AMILKAR DEL VILLAR LEYVA
