MEL GUD, MARSHALL PARA DISENO cu MEZCLAS DE, AG REGADOS CON CEMENTO ASFALTIC O ,. GENERALIDADES El método Marshall se emplea para dosificar mezclas en caliente de agregadospétreos y cemento asfltico con o sin la adición de llenante mineral. El método puedeutilizarse tanto para disefios en labo- tatorio como para controles de campo. El objetivo el diseho de una mezcla asfàltica es determinar la ,roporción adecuada de cemento asfàltico en la ezcla, que asegure que està presente: a) Suficiente estabilidad como para satisfacer las exigencias del servicio sin desplazamientos o 'storsiones. n de b) Suficiente asfalto para asegurar la obtenció riun pavimento durable que resulte del recub gado pémiento completo de las particulas de agre as entreo, impermeabilizando y ligando las mism "resi, bajo una compactación adecuada. permitir una efi-). Suficiente trabajabilidad para con que se paviciente colocación de la mezcla segregación. mentarà, sin que se produzca n la mezcla com) Suficientes vacios con aire € espacio r una re:serva de pactada, para provee las especificado para calentar, mezclar y compactar mezclas de agregados y cemento asfàltico. Las dos características principales del ensayo una son un anàlisis de DENSIDAD—VACIOS y prueba de ESTABILIDAD - FLUJO. La estabilidad es la màximaresistencia a la carse ga que la muestra normal soporta a 602 cuando que ensaya como se indica ms adelante, mientras el flujo es la deformación total que se produce en la muestra, desde la carga cero hasta la carga màxi- ma. 3. EQUIPO PARA EL ENSAYO Juego de elementos para ensayo Marshall, que incluye molde de compactación especial de 4 pulgadas de diàmetro y 3 de altura con su collar de exa tensión, martillo de compactación con una zapat libras circular de 3 y 7/8" de diàmetro, peso de 10 comy altura de caida de 18 pulgadas, pedestal de a de pactación firmemente anclado al piso, prens ensayo y mordazas para ensayo con sus guías. terOtros elementos tales como calentadores, bafio María, mómetros, estufa, bandejas metàlicas, arones, tamices, balanzas, espàtulas, guantes, cuch extractores de muestras, etc. estabilidad as de que impida exudaciones Y pérdid ión adicional producirse una pequefia compac tac SAYO 4. PROCEDIMIENTO DE EN di los posibles aualtas temperaturas. tientos de volumen del asfalto a bajo las cargas del trànsito, Como Número de muestras muestras para cad beràn prepararse tres 4.1. De cement dos y contenido de combinación de agrega asfa los agregados como el o nt Ta a. gid ele ico asfàlt e las especifici 4. BOSQUEJO DEL METODO es para en. El método emplea muest ras normAalde diàmetro, Ros de 2 /, pulgadas de altura por 85 cuales se preparan siguiendo un PFO dualment to deberàn cumplir indivi os. s a ell ciones correspondiente cedimiento 81 Scanned vvith CamScanner tricos exigidos, deberà hacerse una combinación de los disponibles. Generalmente se emplean para el diserio 5 porcentajes diferentes de cemento asfàltico, por lo que se deduce que es necesario elaborar, cuando menos, Generalmente, en la planta asfàltica se dispone 15 muestras para ensayo. tamiz de un material del tipo grava (retenido en el y retjene No. 4) de una arena gruesa (pasa No. 4 No. 106 (pasa No. 10 6 No. 40), de una arena fina al No. 40 y retiene No. 200) y un llenante miner rla (pasa No. 200), con los cuales se trata de obtene adee parec que lo por , granulometria especificada fracialen mater Cuado separar en el laboratorio el en ciones similares, determinando la proporción Se acostumbra comenzar desde 4.5 ó 59h de cemento asfàltico con respecto al peso de la mezcla total, elaboràndose los juegos de probetas con incrementos en dicho porcentaje de 0.594. Los agregados muy porosos requieren elevados contenidos de cemento asfàltico, por lo que al en- er que debe intervenir cada una de ellas, para obten la gradación requerida. sayarlos es conveniente comenzar con porcentajes màsallos. 4.2. A manera de ejemplo, supóngase que se desea obtener un material que cumpla la gradación IV de la Norma C352 del MOPT y que paraello se dispone de los materiales cuyas gradaciones se presentan Preparación de los agregados En primer término, se secan a 1107C hasta peso constante. Como casi nunca es posible obtener un agregado que cumpla con los requisitos granulomé- en la Tabla 5.1. TABLA S.I MATERIALES DISPONIBLES PARA LA ELABORACION DE LA MEZCLA Tamiz Grava EF ao 100.0 90.4 o a" SN 35 4 as Arena gruesa Porcentaje que pasa Arena fina Llenante Gradación IV Gradación deseada 100 OS 75 100 100 00 4. — 97.5 82.5 100.0 10 45 00 61.5 52,5 35 47 410 J0 37.6 3 33 23.0 6 42 90 40 so 00 0 100.0 49.7 10 10.2 100 MM 29.0 se aplica un porcentaje a cada una de ellas de acuer- Debe determinarse, por lo tanto, la proporción do a la gradación descada, la cual como se ve en Ja Tabla 5.1 no es otra que aquella queva por el centro de la norma. en que deben mezclarse los cuatro materiales dispo- nibles con el fin de obtener uno que satisfaga la gradación IV. Como los materiales se van a agru par bàsica- ara ello puede emplearse un cuadro como el de la parte izquierda del Formato 5.1, en cuya par- mente por medio de los tamices 4, 40 y 200, los materiales disponibles, mientras que en la inferior se determinan así: porcentajes usados que aparec en en el formato 5.1 te superior se indican las gradaciones de los cuatro 82 Scanned vvith CamScanner 96 grava 100 — Ob pasa tamiz No. 4 en la gra- dación deseada — 100 — 52.5 — 47.50 Ob arena gruesa — Ob pasa tamiz No. 4 -—- Ob pasa tamiz No. 40, en la gradación deseada. s el prolas especificaciones. En caso de no serasí, lugar, haya yectista deberà hacer los ajustes a que hasta debiéndose buscar, inclusive, otros materiales que la mezcla satisfaga la especificación. 4.3 52.5— 280 — 24.506 P arena fina — Ob pasa tamiz No. 40 — Ob pasa tamiz No. 200, en la gradación deseada s 280-—9.0 — 19.006 Ob llenante — Ob pasa tamiz No. 200 en la grada- ción deseada — 9.006 Aplicando estos porcentajes a las gradaciones de los materiales disponibles, se obtienen los valo- res que se indican en el cuadro de la parte inferior izquierda del Formato 5.1, los cuales se suman nor(MEZCLA), comparàndose dicha suma con la verima de disefio (gradación IV en este Caso) para con e ficar si la mezcla en tales proporciones cumpl Aro pora sujeior el molde duronte la compactación raturas de Determinación de las tempe mezela y compactación calentarse el ceLa temperatura a la cual debe tproducir viscosidades Saybol mento asfàltico para 15 segundos, debe estaFurol de 85 £ 10 y 140 2 con los agregados y blecerse como la de mezcla . Para ello es nececompactación respectivamente calibración para el ceSario elaborar una curva de a- apreciarsela vari mento asfàltico en la que puede a con la temperatura (Figur ción de su viscosidad 5.3). (ver fig. nàr. apte.) o excesivo del ceDebeevitarse un calentamient como consecuencia su mento asfàltico, el cual trae endurecimiento. Martillo. de, compactación Extensión "Molde T- ———— Ll delas FIG. 5.2 - Pedestal para la compactación probetas Marshall. ee sayo Marshall. elementos para el en FIG. 5.1 - Algunos mezelas 44 Preparación de las las mostrado que las mezc La experiencia ha de 1200 gramos deberà supede los agregados La temperatura rante la nto asfàltico du me ce l de la a al asfalto rar en 202C puede perjudicar r, yo ma es Si . baja, mezcla as que si es muy tr en mi , do la zc y la exdurante el me nto asfàltico de de agregados Y ceme tadas de tener muestras compac de peso permiten ob nto para de altura. Por lo ta as ad lg pu 01 0. £ 2.5 las cantidades eta se mezclaràn elaborar cada prob asfalto s agregados por el la envoltura de lo dificiles. la seràn tensión de la mezc 83 Scanned vvith CamScanner TE 100 85 15 A, Ob arena gruesa con 0: MPERATURA, PC 120 1 L 2000 Laoo '999)4 390 - : Ob . 1000 700 SB 5 8 500 fi ar Lina con arena respecto a la mezcla tetal 3 19.0 x 0.95 — 18.0 Op llenante con respecto a la mezcla 9.0x095- total — 8.6 OB cemento asfàltico con respecto a la mezcla total — VISCOSIDAO VISCOSICAC. SAYSOLT-FUROL, SE S UNCOS 800) 700 245x095 — 23. ls tota 3000 1 . respecto a la mezcla 180 60 140 CINEMATICA, CENTISTORES ' El só Total. 100.0 75 gramos la Como la c ochada ha de pesar 1200 cad: a uno de los macantidad por incluir en ella, de licando los anteales disponibles se determina ap teri RI 25 150 NOTA- LA 175 riores porcentajesasí: i 200 225 250 275 TEMPERATURA,OF CORRELACION ENTRE SEGUNDOS 300 Y 50 325 350 CENTISTOMES fàltico con la temperatura (caso tipico). — 1.200 x 0.233 -— 279.6 gr. Cemento asfàltico — 1.200 x 0.050 Total. necesarias de cada fracción de agregados y cemento asfàltico para alcanzar dicho peso. — 1.200 x 0.180 — 216.0gr. — 1.200 x 0.086 — 103.2 gr. — — 60.0 gr. 1.200.0 gr. Por lo tanto, en la bandeja de mezcla deberà colocarse la cantidad indicada de cada fracción de agregado a la temperatura especificada (Figuras 5.4 y 5.5), mezclàndose éstas ràpidamente y abriéndo- En el caso que ilustra el Formato 5.1, se han seleccionado porcentajes de cemento asfàltico de 5, se un cràter dentro del cual se afiade la cantidad calculada de cementoasfàltico, también a la tempe- 54, 6,6Y, y 7 con respecto al peso de la mezcla total. ratura especificada (Figura 5.6). Para la mezcla No. 1, por ejemplo, que corres- Se hace la mezcla entre agregadosy asfalto con ponde a un 596 de cemento asfàltico, las cantida- des se calculan así: un palustre o un mezclador mecànico (Figura 5.7), tan ràpido como sea posible, con el fin de evitar disminucionesperjudiciales de temperatura. Como en los 1200 gramos habrà un 596 de ce- mentoasfàltico, es obvio que el 9590 restantetendràn que componerlo los agregados minerales y por lo tanto, de cada fracción de ellos se emplearà un Este procedimiento se repite para las otras dos muestras que se van a preparar con el mismo porcentaje de cementoasfàltico. 9596. a la mezcla total — Arena gruesa Arena fina Llenante ES. SOLOMAPADQUMADA: FIG. 5.3 - Variacióndela viscosidad de un cementoas- Op grava con respecto — 1.200 x 0.451 — 541.2 gr. Grava Para los otros porcentajes elegidos, se procede de manera similar, calculando las cantidades de ca- da fracción de agregadosy el asfalto que correspon: 47.5x0.95 — 45.1 84 Scanned vvith CamScanner dad FIG. 5.5 - Se coloca en el recipiente de mezcla la canti calculada de cadafracción de agregado. FIG. 5.4 - El agregado se calienta en el horno hasta la temperatura especificada. to asfàlFIG. 5.6 - Se ahade la cantidad requerida de cemen tico. el Formato den a cada caso, tal como se indica en ento asfàltico, 5.1 para 5/4, 6, 6, y 700 de cem la. con respecto al peso total de la mezc 4.5 s Compactación de las mezela FIG.5.7 - Se mezclan agregadosy asfalto. go de manera ràpida dentro de él, la cochada de 1200 gramos, la cual debe emparejarse con una es pàtula o palustre caliente, aplicando 15 golpes alre dedordel perímetro y 10 en suinterior y niveland: finalmente la superficie del material (Figura 5.8). tro del molde, a) Antes de colocar la cochada den La temperatura en este instante debe enco: trarse dentro de los límites mencionadosen el n meral 4.3 o de lo contrario la mezcla debe descz tarse, pues no se permite su recalentamiento. tación detanto éste como el pisón de compac ne y colocarse ben limpiarse con gasolina o terose 30 minutos. a estufa entre 100 y 1507C por unos e, se le b) Al retirarlo de la estufa, se arma el mold c) se introcoloca su base y collar de extensión y o lueduce un papel de filtro en el fondo, colocand 2 A continuación, se sujeta el molde con el se coloca de ajuste que tiene para tal efecto, 85 Scanned vvith CamScanner el pedestal de compactación, se apoy a sobre la mezcla la zapata del pisón y se apli can 35, 50 ó 75 golpessegún se especifique, a caida libre y cuidan- do queel vàstago del pisón se mantenga siempre vertical (Figura 5.9). d) Terminada la aplicación del núm ero de golpes i requerido, se retira el molde del dispositivo de ajuste, se le quita la placa de base y elcollar de extensión, se invierte el molde y se vuelve a montar el dispositivo, aplicando el mismo número de golpes a la que ahoraesla cara superior de la muestra. Se retira el molde del pedestal, se le quita el collar y la base y se deja enfriar a la temperatura ambiente. e) Se le coloca al molde el collar de extensión y con el extractor se saca de él la probeta compactada, la cual debe identificarse marcàndola en f) Cada cara con una crayola. g) Se pesa la probeta y se mide su espesor: si su al- tura està fuera de lo especificado, puede ajustarse la cantidad de agregado a utiliza: para elaborar las siguientes probetas, aplicando la expresión: RS FIG. 5.8 - Se empareja la mezcla con la espàtula caliente F 3 IG. 5.9 . Compactación de la mezcla asfàltica FIG. 5.10 - Determinación del peso en el aqua de una probeta Marshall. 86 Scanned vvith CamScanner reso ajustado del agregado - peso enel aire de la probeta parafinada VVivp — peso en el agua de la probeta parafinada Gp - peso específico de la parafina 2.5 x peso del agregado usado ni Vap altura medida de la muestra (P9) 4.6.2 4) Finalmente, se coloca la probeta sobre una suche. El procedimiento que se describe a continuación, es aplicable a todas las probetas compactadas. perficie lisa y bien ventilada durante todala no- Este procedimiento de compactación se realiza sobre todas las muestras que se elaboren con los diversos porcentajes de cemento asfàltico. 4.6 a) 5.11). Se limpia cuidadosamente la superficie interior de la mordaza de prueba y se lubrican las barras guías con unadelgada película de aceite, de manera que el segmento superiordelanillo deslice libremente. Si se usa un anillo para medir la carga aplicada, debe controlarse que su dialesté bien fijo y en cero cuando no haya carga. orden indicado: c) Determinación del peso específico "bull '" b) Ensayo de estabilidad y flujo c) Anàlisis de la densidad y vacios 4.6.1. Si la probeta ha sido parafinada, deberà rasparse la parafina para dejarla lista para este ensayo. b) Se lleva la probeta a un baio de agua a 60 t 1" C durante un lapso de 30 a 40 minutos (Figura Ensayo de probetas compactadas En el método de ensayo Marshall, cada muestra compactadase somete a lossiguientes ensayosen el a) Ensayo de estabilidad y flujo Determinación del peso específico "bull" de las probetas compactadas d) Estandolisto el aparato de carga Marshall para el ensayo, se saca la probeta del agua y se seca ràpida y cuidadosamentesu superficie. El peso específico "bull" de una probeta compactada es la relación entre su peso en elaire y su volumen incluyendo los vacios permeables. e) Se coloca la probeta en la mordaza inferior de Si la probetatiene una textura superficial densa prueba y se centra. Luego se ajusta elanillo superior en posición y se centra el conjunto en el mecanismo de carga. e impermeable, su peso específico "bull." se determina sencillàmente medjante la expresión: Gi —.Na ss Í) VV Siendo A continuación se coloca el medidor de flujo sobre la barra-guia marcada y se lleva su aguja a cero. Va - peso de la probeta seca en el aire g) Se aplica carga a la probeta a una velocidad de 2 pulgadas/minuto hasta que ocurrala falla (Figura 5.12). El punto de falla se define mediante la màxima lectura obtenida en el dial de carga. VVyv:- peso de la probeta en el agua V/ss— peso en el aire de la probeta saturada y su- perficialmente seca. Si la textura superficial de la probeta es abierta y permeable, su volumense determina porla dife- El número de libras correspondiente a esta lectura se anota como ESTABILIDAD MARSHALL. rencia entre su peso en el aire y su peso en el agua estando parafinada y el peso específico ''bulle"' se h) Mientras se està aplicando carga, se mantiene el medidor de flujo firmemente en posición sobre la barra-guia y se retira cuando ocutra la carga mà- hallarà con la fórmula: xima. La lectura en eldial en este instante se denoV/a mina FLUJO y se acostumbra expresar en centésimas de pulgada. —— peso en el aire de la probeta sin parafinar 87 Scanned vvith CamScanner ag e ) J FE 3 i -Diol Anillo de i Cearga 3 Madidor de flujo Mordazas Probeto para ) compactada ensayo FIG.S.11. Sellevan las probetas al baio Maria a 600C, 4P FIG. 5.12. Ejecucióndel ensayo de estabilidad y flujo. y i) El procedimiento completo, desde que se saca la probeta del baio de agua hasta que falla en la màquina, no debe tardar més de 30 segundos. 4.6.3. Anàlisis de densidad y vacíos 5.2). Este valor promedio, multip licado por 62.4, permite obtener la densidad en sistema inglés (co lumna p del Formato 5.2). Para los datos del Format O y considerando la mezcla No. 1 (596 de cs mento asfàltico), dichos valores Al terminar los ensayos de estabilidad y flujo, debe realizarse un anàlisis de la densidad y vacio s para cadaserie de muestras en la formasiguiente: seràn: a) Se promedian los pesos específicos "bull" de todas las probetas elaboradas con el mismo por:entaje de asfalto, descartando las que se alejen de- Gb — 224612.235 3 12241. 2.241 é Gb- nasiado del promedio (columna g. del formato 2.241x624 S 139.8 Ib/pie" 88 Scanned vvith CamScanner b) Se calcula el peso específico promedio del agre- gado total, mediante la expresión: Gagr — 100 P, Pa, Es Gi Donde G, nÇLe G, Valor que se coloca en la columna h del Formato 5.2 d) Se calcula el porcentaje de absorción de asfalto por peso del agregado seco, para Cada porcentaa forje de cemento asfàltico utilizado, mediantel mula: 5 As EE P,,P,,P, ....- Porcentajes en peso de cada una . I de las fracciones de material Pesos específicos de los materia- les a los que corresponden las h fracciones anteriormente mencionadas. Deberà emplearse el aparente para el llenante mineral y 5 'bull'" para las fracciones de agregado grueso y ino. Para el ejemplo que ilustran los Formatos 5.1 y 5.2, el peso específico promedio del agregado es: 100 Gagr — 47.5 ,245 ,190, 90. 2.61 264 265 s 2631 Donde Gmm — Peso específico apéndice) Gmt er 8i fuera posible comprimir la muestra hasta obten te de vacios una masa de asfalto y agregados caren X 10000 medido (ver (aparte -— Peso específico màximo teòrico 46.30) ción al peso de la mezela total. ltico y de Para el caso de 506 de cemento asfà lema que prob el acuerdo a los datos obtenidos en se desarrolla se tiene: 2.441 - 2.431 Re sera I - 10000 - 0.1896 aValor que se coloca en la columna j del Form to 5.2. que e) Se determina el porcentaje en volumen men toocupa el agregado con respecto al volu tal de la probeta (columna RX del Formato 5.2) con aire: Ob agregados x Gb Vaques as Gagr Este valor se calcula así: 100 cama, peatge Çy: Para el 506 de cemento asfàltico en el ejemplo cn asfàltica Op agregados y Ob cemento Gasí del Formato 5.2, se tiene - Gagr 95 x 2.241 Vag ee ia 80.906 que se adelanta en los Para el caso del ejemplo e: y para el caso de un 500 de ceFormatos 5.1 y 5.2 o especí fico, màximo teóric mento asfàltico, el peso 2.631 f) Se calcula el porcentaje de vacios con aire con mrespecto al volumen total de la probeta (colu serà: Gmt s. màximo 2.441 x 2.431 x 95 obtendria cual corresponde al que teóricamente se han El agregados con relaOp agregados — Porcentajes de 268 c) Se calcula el peso especifico màximo teórico de la muestra para cada porcentaje de asfalto, el Gmt Gi Gmm Gmt 90 agregados ss intervienen en el total del agregado (numeral Gi, G2, Ga ... — - — 5 2631 100 sabtei na 1). s 2431 Gb Vys (Le —)x 100 q —o 0.996 Gm 89 Scanned vvith CamScanner 2.5 pulgaan exactamentela altura de de la factores los licando a , deben corregirse, aP das Que parael 506 de cementoasfàltico (I - Vv g) 2.241 — 10 0 2401 ue no teng: 'Tabla 5.2. . 20) 8.206 s se anotan en la escala Los valores ya corregido r del mismo formato. Se calcula el volúmen de asfalto efectivo como porcentaje del volumen total de la probeta (co- TABLA 5.2 lumna m). Vae — 100 ECCION PARA FACTORES DE CORR LL FABILIDAD MARSHA (Vagr 1 Vv) Espesot de la probeta compactada (pg) Para el ejemplo que se adelanta y considerando un 596 de cemento asfàltico. Vae h) 100 ST I Dha (80.9 1 8.2) — 10.996 MA Se determina el porcentaje de vacíos en los DAs agregados minerales en la mezcla compactada Dh (columna n). ha 4, Vam — 100 — Vagr EV Va l'ha El cual, para el caso del ejemplo que se desarrolla, suponiendo un 596 de cementoasfàltico, serà Vam — 100 ha 80.9 — 19.196 Se determina el contenido de asfalto efectivo i) con respecto al peso de la mezcla (columna o del Formato 5.2). Ne Ob cem. asfàlt. anadido Ra x Ob agregados 100 1.04 1.00 096 093 0.89 0.80 0.83 Los valores de estabilidad corregida para cada grupo de muestras elaboradas con el mismo conte nido de asfalto, se promedian, tomàndose dicho promedio como valorde estabilidad para ese conte- aquel valor que difiera notablemente del promedio, si lo hay. Preparaciónde los datos c) Se dibujan gràficos que establezcan las siguientes relaciones, tal como seilustra en el Formato Los valores obtenidos en los càlculos se preparan así: a) 1.09 b) Los valores de flujo obtenidos para todas las muestras elaboradas con determinado contenido de cemento asfàltico, se promedian (columna s del Formato 5.2). Deberà también descartarse 010293 m4 8304 INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS 5.1 119 4 Debe excluirse del promedio aquel valor que se encuentre notoriamente alejado de los demàs afiadido resulta ser 5. L32 25 nido de asfalto. Valor que para un 59/o de cemento asfàlticò Re— 5 PA Factor de corrección Si. G Las estabilidades medidas (aparte 4.6.2 f) se anotanen la columna q del Formato 5.2. Densidad vs Estabilidad vs Ob de cemento asfàltico Op de cemento asfàltico Los valores obtenidos para aquellas muestras Flujo vs Op de cementoasfàltico 90 Scanned vrith CamScanner 9b de vacíos con aire en la mezclatotal vs 90 de vacios en a) b) Para màxima estabilidad 90 de cemento asfàltico c) los agregados minerales vs. 5.2 96 de cemento asfàltico Pautas de comportamiento Contenido promedio de cemento La densidad aumenta con el contenido de as- La curva de estabilidad es similar a la de la den- normalmente (no siempre) a un contenido deasfalto ligeramente inferior al de màxima densidad. a) Los valores de flujo aumentan con los incrementosen el contenido deasfalto. d) El porcentaje de vacíos con aire en la mezcla total disminuye al incrementarse el contenido de asfalto, tendiendo hacia un minimo. El porcentaje de vacíos en los agregados minerales disminuye al incrementarse el contenido de asfalto, hasta alcanzar un mínimo a partir del cual comienza a aumentar. en la mezcla guientesvalores: b) El que correspondaa la estabilidad màxima c) El que corresponda al valor medio del porcen- Estabilidad (libras) s 2925 b) Flujo (1/100 pulgadas) s 145 c) 96 vacíos con aire s 49 d) 90 vacíos en los agregados minerales — 19.0 es el tamafio màximo nominal parala gradación IV quees la que se empleó en el ejemplo de disenio). Con base en las curvas dibujadas, el contenido óptimo de asfalto se calcula promediando lossiEl que corresponda a la densidad màxima 3 6.496 superior al 1496 que se requiere como minimosegún la Tabla 5.4 (este valor corresponde a 3/4" que Selección del contenido óptimo de asfalto a) s 7.206 Si, por ejemplo, la via para la cual se està diseMando la mezcla se espera que tenga un trànsito medio, puede apreciarse en la Tabla 5.3 que la estabilidad es mayor a 500 libras, el flujo se encuentra entre 8 y 18, los vacios con aire entre 3 y 5900 y el porcentaje de vacios en los agregados minerales es e) 5.3 s 5.806 Para el 6.406 de cemento asfàltico, las propiedades de la mezcla son las siguientes: sidad, salvo que la màxima estabilidad ocurre c) s 6.396 Conelporcentaje promedioasí obtenido, se verifica si los valores de flujo, estabilidad y vacíos se encuentran dentro de los límites especificados y ademàs si el porcentaje de vacios en los agregados minerales es superior al mínimo admisible. falto hasta un màximo después del cual comienza a decrecer. b) Para 490 de vacios con aire (valor medio entre 3 y 5 indicado en la Tabla 5.3 para capas de rodadura en concretoasfàltico) asfàltico h El comportamiento normal de una mezcla asfàltica es el siguiente: a) Para màxima densidad Deesto se deduce queel 6.406 puede aceptarse como porcentaje òptimo de diseiio. Por lo general, la mezcla de diseno a elegir debe ser la més económica que cumpla con los criterios establecidos. Siempre que las condiciones económiCas fuesen iguales, se elegirà la mezcla de mayor estabilidad, aunque debe tenerse presente que las mezclas con estabilidad muy alta y Nlujo muy bajo no son deseables, porque los pavimentos hechos con tales mezclas tienden a ser muy rigidosy fràgiles y pueden agrietarse bajo trànsito. Esto es parti- taje de vacios con aire permitido porlas especificaciones. Para los resultados indicados en las curvas del Formato 5,1, el contenido óptimo de cemento asfàltico serà: 91 Scanned vvith CamScanner ABLA S.3 CRITERIO DE DEL ASFALTO STMULO ) POR EL IN ENO SUGERIDC ALL SU AR . YC IM ENSSA UL EN PARA EL ——— Trúnsito Pesado DI NS Med 100 DIN 10a 100 Liviano DINlo No. de solpes por ea Estabilidad minima (libras) Elisja (1/100 pe) XY de vacios con aire: Concreta ast Conc Are ico para rodadura o para base (1) ma rodadura Arena asfalta pera base (13 (2) No vacíos en agr gados minerales elros por debajo de la superficie final y (1) Las bases asfàlticas mezeladas en caliente que se coloquen 10 o m ús contímel i los cumplen al ensayarse a 380 Ç. ompleal C mia 60" Pe j i emy C pueden de la Tabla cuandose ensayan que no cumplanel criterio compactarí se compaet cali i para bases de arena asfallo mezcladas en caliente, (2) Los materiales deber: 1 aire con vacíos de requisita del dientementedel tipo de trú sito y ademés con 50 golpes por cara indepen- presentar una estabilidad mayor a 4 i ici a vacíos vs agregados minerales, 200 liluras v un fnio meaora 20. Ademós, no tienenrequisito en cuanto a vacíos cn los apref mosféricos, lo que se traduce en la desintegración TABLA 5.4 del pavimento. MINIMO PORCENTAJE ADMISIBLE DE VACIOS EN LOS AGREGADOS MINERALES Tamano míximo Op mínimo de vacíos del agregada minerales No. I6 235 nominal delas partículas No. No. 8 4 enlos agregados i. is rn (3 a mo los indicados en la Tabla 5.5. Sin embargo, si ni siquiera de ese modo se pueden satisfacerlos criterios de diseno, pueden permitirse una tolerancia de 196 en los vacjos con aire, pero por ningún motivo se podrà aceptar que el valor del flujo sea mayor al permitido, ni la estabilidad inferiorde la exigida. (Ver tabi: 5, póg. sete) IR 16 IV 5.3 y 5.4, deberàn hacerse algunosajustes, tales co- 21 xò 3aò Cuando con el porcentajs de asfalto calculado no sea posible cumplir los requis:tos de las Tablas 14 12 6. APLICACION DE LOS RESULTADOS OBTFNIDOS IL.S cularmente cierto cuando las características de la base y la subrasante son tales que permiten deflexionesrelativamentealtas en el pavimento. El valor óptimo obtenido en el diseio esel porcentaje de cemento asfàltico que debeintervenit en la manufactura de la mezcla en la Obra, empleando 0 mismo tipo de agregados y asfalto utilizados ei: Es asimismo deseable que el porcentaje de vacíos con aire permanezca dentrode los límitesfija- el disefio de laboratorio. dos por las especificaciones, ya que si es muy bajo habrà tendencia hacia la exudación del asfalto de la Sin embargo, como duranteel pro ceso de cons- trucción es posible que se presenten modificaciones en la gradación de los agregados, el Ingeniero de mezcla, mientras que si es muy alto puede produ- cirse un envejecimiento prematuro del asfalto por Control deberà estar atento para ordenartodos los cuanto la capa queda màs expuesta a los agentes at- ajustes que considere necesarios. 92 Scanned vvith CamScanner TABLA 5.5 GUIA C NERAL PARA AJUSTES DE MEZCLAS ASFALTICAS Estabilidad baja Estabilidadsatisfactoria Vacíos con aire bajos Aumentar el llenante mineral, disminuir el contenido de asfalto o ambas cosas simultàneamente. Reducir el contenido de astalto o el de llenante mineral, o ambos Modificar la gradación y/ola combinación de los agregados para obtener mús vacíos en Aumentar la cantidad y/o la angulosidad del agregado grueso. el agregado fos conaire Disminuir el contenido de asfalto, aumentar el llenante mineral o ambiis Noserequiere ajuste alguno torios Vacíos con aire Altos cosas al mismo tiempo. Aumentar la cantidad y/o angutosidad del agregado grueso Aumentarel contenido de asfaltoy/o el de llenante mineral. Modificar la gradación y/o la combinación de los agregados para obtener menos vacíos enlos agregados. Durante la producción de mezclas en planta, ademàs del control del porcentaje de cemento asfàltico afadido, deberà llevarse una cuidadosa investigación de la estabilidad, flujo y densidad de las mezclas. La tendencia en el flujo es en este caso inver- sa a la de la estabilidad. 7. ALGUNAS OBSERVACIONES ADICIONALES SOBRE EL EFECTO DE LAS CARACTE-. RISTICAS DE LOS MATERIALES EN LOS RESULTADOS DEL ENSAYO MARSHALL Al igual que en otros ensayos mecànicos, los resultados del ensayo Marshall son afectados por las propiedades de los agregados y las del asfalto que resuinterviene en la mezcla, como de manera muy mida se indica a continuación. 7.1. con la proporción de gruesos hasta valores del ora den del 5090, por encima de los cuales la mezcl pierde estabilidad. Efecto de los agregados ce) mentar su cantidad se reduce el contenido ne- cesario de asfalto (para conservar el porcentaje de vacíos con aire) y se obtienen aumentos importantes de estabilidad, mientras las variaciones en el flujo no son de consideración. 1.2. Efecto de cemento asfàltico El grado de asfalto en el ensayo Marshall tiene gran efecto en la estabilidad, pero muy poco en el valor de flujo. Entre més viscososea el asfalto, ma- yor serà la estabilidad obtenida para un porcentaje dado de éste. màximo de los a) Al incrementarse el tamafo ad agregados aumenta la estabilid 1.3. agregado, se puede preb) Con relación al tipo de partículas sin tritudecir que un agregado con Efecto de la compactación El nivel de compactación de las probetas dependedel número de golpes por cara que se aplique durante el ensayo. Entre mayor sea, màsaltas seràn ducirà menor estabiliración, lisas y redondas, pro a superfi- n partículas cuy dad que uno triturado co os. Esto es vàlidoÉ cie sea úspera con sus bor des dur i- las densidades obtenidas y menores los contenidos òptimos de asfalto requericos. mo para losf tanto para los agregados gruesos CO nos. uesos de textura ésSi se mezclan agregados gr a, la estabilidad crece pera con finos de superficie lis: En lo que se refiere al llenante mineral, al au- Ademàs, el compactar a altas temperaturas pre duce aumentos en la densidad y la estabilidad : menores contenidos óptimosde asfalto. 93 Scanned vvith CamScanner 8.. a) CAUSAS DE ERROR EN EL ENSAYO Errores en la dosificación de los materiales para la mezcla. b) Temperaturas de mezcla y compactación inadecuadas. c) Baja temperatura de las probetasen elinstante en que se cargan y/o lecturas incorrectas en los diales de estabilidad y flujo. piente de No — Balanza, tapones para el reci stre, bano de palu , tula espà manguera de caucho, . agua, màquina para hacer vacio, etc Calibración del frasco determinar exacEl frasco debe calibrarse para pueda met tamente el peso del agua a 25"C que a esta temperatu lo. El peso del frasco més el agua ra se llamarà D. Muestra para el ensayo d) Errores en las pesadas para la determinación de as n de El Simultàneamente con la preparació 4.4 de mezelas para el ensayo Marshall (numeral los pesos específicos. Se ha encontrado que si los pesos no se determinan con aproximación al décimo de gramo, el error que puede cometerse en la tra es presente capitulo), se elabora otra mues ntc astàl: ta prueba y para cada contenido de ceme determinación del volumen de vacios con aire pue- tico empleado. de llegar hasta 1.606 suponiendo que el resto del ensayose realice en forma correcta. El tamafio de la muestra para la determinación del peso específico depende del tamafio màximo de las partículas del agregado que va a emplearse. Si se recuerda que el porcentaje de vacíos con aire aceptados para un concretoasfàltico puede variar en un 29/o (entre 3 y 59/o), se concluye que en un caso extremo podría llegarse a cometer un error TABLA 5.6 del 809/0. TAMANO DE LA MUESTRA PARA LA DETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO Si bien en casos normalesel error es mucho menor, esto no exime el énfasis de esta recomendación. 3 j Tamaiio múximo del Tamafio mínimode la agregado(pg) muestra de ensayo (gr) 1 2.500 2 1.500 APENDICE 3/4 DETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO MAXIMO DE UNA MEZCLA ASFALTICA 38 A Objetodel ensayo 1000 1.000 S00 En caso de que la muestra sea mayor a la capa- El peso especifico màximo de una mezcla asfàl- cidad del frasco, deberà ensayarse por partes. tica sin vacíos con aire (no compactada), se deter- mina por medio del método desarrollado por James Procedimiento de ensayo Rice y su valor es necesario para conocertel porcen- a) La muestra debe desmenuzarse sin part ir las taje de asfalto absorbido porlos agregadosy el vo- particulas, de manera que la porción de agregado fino no tenga tamanios mayores a 1/4" . Si esto no puede hacerse, se deberà calentar al horno en una bandeja plana, pero solamente el tiempo necesario para poder desmenuzarla. lumen real de los vacios con aire que tendrà cuan- do se encuentre compactada. El procedimiento de ensayo es en términosgenerales similar al empleado para la determinación de los pesos especificos de los agregadosfinos. b) Se permite que la mezcla de ens ayo alcance la Equipopara el ensayo temperatura ambiente, se coloca dentro del — Recipiente de vidrio de capacidad minima de 1000 cm", suficientemente fuerte para resistir va- frasco y se pesa. La diferencia entre este peso y el del frasco vacio, serà el peso de la muestra en el cio parcial. aire (A). 94 Scanned vvith CamScanner Tona P i USoSO Tamatcl 100 Tamoto i. Je 1 Tom i 03000 190 - Ensoyó Peso espocífico.— Proyecto 1gm0/0) vavA2V9MO2 VIOZaM OVUINA OS AM PORMATO- Sl Y de GRADACION DE —BITUMINOSA Arocedencia de los agregodos MEZCLA 100 i Gar asi 100 49 Tl102 i r00 1 90 T 100. 9, ASFALTO 321 280.1 190. ESTIC IO ETUMINQSA (AGREGADOS l —MATERIALES DE EMT p PASA EloiT rei rol4 80 T 200s1 —d eis srel o i Calculo" de ASFLLTO EL METODO acom Í TAMANO cur Í TAMANO SITUMINOSA JE MEZCLA TESCRIPCION DE LA MEZCLA Revisó Fecna MARSHALL 6. específica del osfalto (Gast 0.38 BALSA Peso LA POR SREPARACION Dora diseRo (Gogr) P COMBINADA RADACION les agragodos CA ANA BLAN P EORA U AB ANTA O.R ETA 'MAR P DISENO PREPARACION (B6001/1) Orn Na Sanvuanim. so0vo349V Sor H3 SODVA 30"e av101 viozam vi Na auiy NO) SODVA 30 "be tan ovarnavis2 95 Scanned vvith CamScanner 5.3.80 96 Scanned vvith CamScanner SANTA . MARTA . , 69 asfalto 255 256 2.61 281 253 249 2.55 281 283 DE 6880. usa 7a 8604 u751 u872 ua3 9 t82 6 1198 6 8622 6564 8465 esre na 11522 11398. M701 es78 6593 u792 tres es61 8629 6566 Ga3T "850.5 6382. FORMATO 3.2 Ensoyó i i j Ll i has 27 O 2271 2273 2265 2273 2274 Eers 2274 2273 2274 2274 2271 2255 I j i are efectiva m 82 j 85 i Grado dal cemento 9òy—MARSHALL túltics 60 . 70 190 882 5.83 ta16 ta18 180.7 2760 3024 2891 2892 2760 3150 2950 2890 2800 2800. 2986 3000) 3087 30u 3254 2396 2roT 3090 3900 3130 2820 4840 3400 Peso específico del asfalto 7 Gasfz 0 936 ESTABILIDAO - 10. Peso So de asfalto unitarió Medida Corregida Fiujo Do" tb/pie" mineral: afectiva n o 4 2 09 62 49 100-R 8 1000100 suo 2820 aror suro 2953 2831 METODO (48)100 100-4-I.— LOO-DI9 Gagr x ss j j 9.18 ais (in) 101 TR UCO:DJ 25370 i 2805 2425 244 ' 2380 Í 2395 2413 2451 Calculo" 2253 2255 2256 2 246 2 235 2 24 224 " Asfalto ab$orbido o,0 1 8BALSA EL VOLUMEN - 96 TOTAL TVacios con" Asfalto LA POR Agregodod BITUMINOSA Procedenció d8 los agregcdos MEZCLA para diseho Gagr :2 63I PESO EN GRAMOS PESO ESPECIFICO Seca en i SS.Ss 1 En aque Moximo Màuimo "Bull megido en aire aire teènco nego 111495 4 u3rO Probeta ' Lo eog- DISENO ORABLANCA ca VS iI ii Promedio Íi a l i les i i l PromedioÍ Promedio 3 Promedio NS Mezcia 2o de i Espesor l Peso específica de ogregados Proyecto
