1 MÉTODO DE DISEÑO MARSHALL 1.1 Metodología El concepto del método Marsall para d!se"o de me#clas de pa$!mentac!%n pa$!mentac! %n &'e &orm'lado por (r'ce (r' ce Marsall) Mars all) !ngen!ero de as&altos as& altos del Departamento Departament o de A'top!stas del estado de M!ss!ss!pp!. El c'erpo de !ngen!eros de Estados *n!dos) a tra$és de 'na e+tens!$a !n$est!gac!%n , est'd!os de correlac!%n) me-or% ,ad!c!on% c!ertos aspectos al proced!m!ento de pr'ea Marsall , desarrollo 'n cr!ter!o de d!se"o de me#clas. El método or!g!nal de Marsall) s%lo es apl!cale a me#clas as&/lt!cas en cal!ente para pa$!mentac!%n 0'e contengan agregados con 'n tama"o m/+!mo de 2 mm 3145 o menor. El método mod!6cado se desarroll% para tama"os m/+!mo arr!a de 78 mm 31.245. Est/ pensado para d!se"o en laorator!o , control de campo deme#clas as&/lt!cas en cal!ente cal!ente con grad'ac!%n densa. De!do a 0'e la pr'ea de esta!l!dad es de nat'rale#a empír!ca) la !mportanc!a de los res'ltados en térm!nos de est!mar el comportam!ento comportam!ent o en campo se p!erde c'ando se real!#anmod!6cac!ones a los proced!m!entos est/ndar. El método Marsall 't!l!#a especímenes de pr'ea est/ndar de 'na alt'ra de 9: mm 3 ;45 , 1< 1 < mm 3:45 de d!/metro. Se S e preparan med!ante 'n proced!m!ento especí6co para p ara calentar) calenta r) me#clar , compactar me#clas me #clas de as&alto=agregado.3ASTM as&alto=a gregado.3ASTM D122>5. Los dos aspectos pr!nc!pales pr!n c!pales del método de d!se"o son) ladens!dad=an/l!s!s ladens!dad=an/ l!s!s de $acíos , la pr'ea de esta!l!dad , ?'-o de los espec!menes compactados. La esta!l!dad del espéc!men de pr'ea es la m/+!ma res!stenc!a en @ 3l5 0'e 'n espéc!men est/ndar desarrollar/ a 9< B c'ando es ensa,ado. El $alor de ?'-o es el mo$!m!ento total o de&ormac!%n) de&ormac!%n) en 'n!dades de <.2 mm 31C1<<45 0'e oc'rre en el espéc!men entre estar s!n carga , el p'nto m/+!mo de carga d'rante la pr'ea de esta!l!dad. esta!l!dad. 1.2 Granulometría
La metodología Marsall 't!l!#a 'na gr/6ca sem!logarítm!ca para de6n!r lagran'lometría perm!t!da) en la c'al en la ordenada se enc'entran el porcenta-e porcenta-e de mater!al 0'e pasa c!erta malla) malla) , en la ac!sa las aert'ras aert'ras de las mallas en mm) gra6cadas en &orma logarítm!ca. La selecc!%n de 'na c'r$a gran'lométr!ca para el d!se"o de 'na me#cla as&/lt!ca cerrada o densa) est/ en &'nc!%n de dos par/metros el tama"o m/+!mo nom!nal del agregado , el de las líneas de control 3s'per!or e !n&er!or5) Las líneas de control son p'ntos de paso ol!gado para la c'r$a gran'lométr!ca. La Tala .1 presenta los tama"os m/+!mos nom!nales m/s 't!l!#ados) así como s's líneas de control de ac'erdo con la ASTM D7212. Método de diseño Marshall
1.7 Espec!6cac!ones de la metodología La selecc!%n del conten!do %pt!mo de as&alto depende de m'cos cr!ter!os 0'e se d!sc't!r/n en este capít'lo. *n p'nto !n!c!al para el d!se"o es escoger el porcenta-e de as&alto para el promed!o de los lím!tes de $acíos de a!re) el c'al es :. Todas las prop!edades med!das , calc'ladas a-o este conten!do de as&alto deer/n ser e$al'adas compar/ndolas con los cr!ter!os para el d!se"o de me#clas 3Tala 1.5. S! todos los cr!ter!os se c'mplen) entonces se tendr/ el d!se"o prel!m!nar de la me#cla as&/lt!ca) en caso de 0'e 'n cr!ter!o no se c'mpla) se neces!tar/ acer a-'stes) o red!se"ar la me#cla. Tala 1.7 1.4 Evaluación y ajustes de una mezcla de diseño
B'ando se desarrolla 'na me#cla de d!se"o) es &rec'entemente necesar!o acer $ar!as me#clas de pr'ea para encontrar 'na 0'e c'mpla con todos los cr!ter!os de d!se"o. Bada 'na de las me#clas de pr'ea s!r$e como 'na g'ía para e$al'ar , a-'star las pr'eas s!g'!entes. Fara d!se"o de me#clas prel!m!nares oe+plorator!as) es aconse-ale comen#ar con 'na grad'ac!%n de agregado 0'e se acer0'e a la med!a de los lím!tes estalec!dos. Las me#clas de pr'ea !n!c!ales s!r$en para estalecer la &%rm'la de traa-o , $er!6car 0'e la grad'ac!%n de agregado dentro de los lím!tes espec!6cados p'ede ser reprod'c!da en 'na planta me#cladora. B'ando las me#clas de pr'eas !n!c!ales &allan con los cr!ter!os de d!se"o en c'al0'!er conten!do de as&alto selecc!onado) ser/ necesar!o mod!6car o) enalg'nos casos) red!se"ar la me#cla. Fara correg!r 'na de6c!enc!a) la manera m/s &/c!l de red!se"ar 'na me#cla es cam!ar la grad'ac!%n del los agregadosa-'stando los porcenta-es 't!l!#ados. Grec'entemente este a-'ste es s'6c!ente para c'mpl!r con las espec!6cac!ones. S! el a-'ste de los porcenta-es no ess'6c!ente) se deer/n real!#ar ser!as cons!derac!ones. E+!sten l!neam!entos generales para a-'star las me#clas de pr'ea) a'n0'e estas s'gerenc!as no &'nc!onan en todos los casos 1.:.1 acíos a-os , esta!l!dad a-a Los $acíos p'eden !ncrementarse en d!&erentes &ormas. Bomo 'n acercam!ento general para lograr $acíos altos en el agregado m!neral 3en consec'enc!a pro$eer de s'6c!entes espac!os) para 'na adec'ada cant!dad de as&alto , $acíos de a!re5) la grad'ac!%n del agregado dee a-'starse med!ante la ad!c!%n de m/s agregado gr'eso o 6no. S! el conten!do de as&alto es m/s alto de lo normal , el e+ceso no es necesar!o para rempla#ar el asor!do por el agregado) entonces el conten!do de as&alto deer/ red'c!rse a 6n de !ncrementar el porcenta-e de $acíos)
pro$e,endo 'n adec'ado MA. Se deer/ recordar 0'e d!sm!n'!r el porcenta-e de as&alto podr/ tender a a-ar la d'ra!l!dad del pa$!mento. Demas!ada red'cc!%n en el conten!do de as&alto p'ede ocas!onar &ract'rac!%n) o+!dac!%n acelerada e !ncremento de la permea!l!dad. S! los a-'stes anter!ores no prod'cen 'na me#cla estale) el agregado tendr/ 0'e cam!arse. Es tam!én pos!le me-orar la esta!l!dad e !ncrementar el conten!do de $acíos en el agregado de la me#cla) med!ante el !ncremento del agregado gr'eso red'cc!%n de la cant!dad de mater!al 0'e pasa la malla @o. <<. Bon la !ncorporac!%n de arena procesada) el conten!do de $acíos p'ede me-orarse s!n sacr!6car la esta!l!dad de la me#cla.1 Método de d!se"o Marsall 1.4.2 Vacíos ajos y estailidad satis!actoria
(a-os conten!dos de $acíos p'eden e$ent'almente res'ltar en !nesta!l!dad de!do a ?'-o pl/st!co o desp'és de 0'e el pa$!mento a s!do e+p'esto al tr/ns!to por 'n per!odo de t!empo ante la reor!entac!%n de las partíc'las , compactac!%n ad!c!onal. For s' parte) !ns'6c!entes $acíos p'eden ser prod'cto de la cant!dad re0'er!da de as&alto para otener 'na d'ra!l!dad alta en me#clas 6nas s!n emargo) la esta!l!dad es !n!c!almente sat!s&actor!a por el tr/ns!to especí6co. *na degradac!%n de agregado pore d'rante la prod'cc!%n de la me#cla ,Co a-o la acc!%n de tr/ns!to p'ede ocas!onar s'sec'entemente !nesta!l!dad , ?'-o s! el conten!do de $acíos de la me#cla no es s'6c!ente. For estas ra#ones) me#clas con $acíos a-os tendr/n 0'e a-'starse por 'no de los métodos dados) en el !nc!so anter!or s!n !mportar 0'e la esta!l!dad !n!c!al sea sat!s&actor!a. 1.:.7 acíos sat!s&actor!os , esta!l!dad a-a La a-a esta!l!dad c'ando los $acíos , la grad'ac!%n del agregado son sat!s&actor!os) p'ede !nd!car alg'nas de6c!enc!as en el agregado. Se deer/n tomar cons!derac!ones para me-orar la &orma de la partíc'la de los agregados 't!l!#ando mater!al prod'cto de tr!t'rac!%n o !ncrementando el porcenta-e de agregado gr'eso en la me#cla o pos!lemente a'mentando el tama"o m/+!mo del agregado. Fartíc'las de agregado con te+t'ra r'gosa , s'per6c!es menos redondeadas) presentan m/s esta!l!dad c'ando se mant!ene o !ncrementa el $ol'men de $acíos. 1.:.: acíos altos , esta!l!dad sat!s&actor!a Altos conten!dos de $acíos se asoc!an &rec'entemente con me#clas con alta permea!l!dad al perm!t!r la c!rc'lac!%n de a!re , ag'a a tra$és del pa$!mento p'eden ocas!onar end'rec!m!ento premat'ro del as&alto) desprend!m!ento del agregado) o pos!le desprend!m!ento del as&alto en el agregado. A'n c'ando la esta!l!dad es sat!s&actor!a) se deer/n real!#ar a-'stes para red'c!r los $acíos.
Fe0'e"as red'cc!ones se lograr/n med!ante la ad!c!%n de pol$o m!neral a la me#cla. Fodría ser necesar!o selecc!onar o com!nar agregados para lograr 'na grad'ac!%n) la c'al deer/ estar cerca de la c'r$a de m/+!ma dens!dad. 1.:.2 acíos altos , esta!l!dad a-a Se deer/n tomar en c'enta dos pasos para este t!po de cond!c!ones el pr!mero es a-'star el $ol'men de $acíos med!ante los métodos d!sc't!dos en los p'ntos anter!ores , en el seg'ndo) s! los a-'stes no me-oran la esta!l!dad) deer/ acer 'na cons!derac!%n de la cal!dad de los mater!ales) con&orme en 1.:.1 , 1.:..Aspectos del d!se"o $ol'métr!co de me#clas as&/lt!cas 1.2 Fr'eas a las me#clas as&/lt!cas compactadas En el método Marsall se lle$an a cao tres t!pos de pr'eas para conocer tanto s's característ!cas $ol'métr!cas como mec/n!cas. 1.2.1Determ!nac!%n de la gra$edad especí6ca La pr'ea de gra$edad especí6ca p'ede desarrollarse tan pronto como el espéc!men se a,a en&r!ado en 'n c'arto de temperat'ra. Esta pr'ea se desarrolla de ac'erdo con la @orma ASTM D1188) gra$edad especí6ca de me#clas as&/lt!cas compactadas empleando para6na o ASTM DJ9) gra$edad especí6ca de me#clas as&/lt!cas compactadas 't!l!#ando s'per6c!es sat'radas de especímenes secos. Fara determ!nar c'/l norma se dee 't!l!#ar) se real!#ar/n pr'eas de asorc!%n a la me#cla as&/lt!ca compactada s! la asorc!%n es ma,or al ) se 't!l!#a la @orma ASTM D1188) en caso contrar!o) se rec'rre a la @orma ASTM DJ9. 1.2. Fr'ea de esta!l!dad , ?'-o Desp'és de 0'e la gra$edad especí6ca se a determ!nado) se desarrolla la pr'ea de esta!l!dad , ?'-o) 0'e cons!ste en s'merg!r el espéc!men en 'n a"o María a 9< BK1 B 31:< G K 1.8 G5 de 7< a :< m!n'tos antes de la pr'ea.
Bon el e0'!po de pr'ea l!sto) se remo$er/ el espéc!men de pr'ea del a"o María , c'!dadosamente se secar/ la s'per6c!e. Boloc/ndolo , centr/ndolo en la morda#a !n&er!or) se proceder/ a colocar/ la morda#a s'per!or , se centrar/ completamente en el aparato de carga. Foster!ormente se apl!ca la carga de pr'ea al espéc!men a 'na de&ormac!%n constante de 21mm 3245 por m!n'to) asta 0'e oc'rra la &alla. El p'nto de &alla est/ de6n!do por la lect'ra de carga m/+!ma oten!da. El nmero total de @etons 3l5 re0'er!dos para 0'e se prod'#ca la &alla del espéc!men deer/ reg!strarse como el $alor de esta!l!dad Marsall. M!entras 0'e la pr'ea de esta!l!dad est/ en proceso) s! no se 't!l!#a 'n e0'!po de reg!stro a'tom/t!co se deer/ mantener el med!dor de ?'-o sore la arra g'ía , c'ando la carga emp!ece a d!sm!n'!r ar/ 0'e tomar la lect'ra , reg!strarla como el $alor de ?'-o 6nal. La d!&erenc!a entre el $alor de ?'-o 6nal e !n!c!al e+presado en 'n!dades de <.2 mm 31C1<< N5 ser/ el $alor del ?'-o Marsall. 1.2.7 An/l!s!s de dens!dad , $acíos Desp'és de completar las pr'eas de esta!l!dad , ?'-o) se real!#a el an/l!s!s de dens!dad , $acíos para cada ser!e de especímenes de pr'ea.1 Método de d!se"o Marsall Res'lta con$en!ente determ!nar la gra$edad especí6ca te%r!ca m/+!ma 3ASTM D<:15 para al menos dos conten!dos de as&alto) pre&erentemente a0'ellos 0'e estén cerca del conten!do %pt!mo de as&alto. *n $alor promed!o de la gra$edad especí6ca e&ect!$a del total del agregado se calc'lar/ de estos $alores. *t!l!#ando la gra$edad especí6ca , la gra$edad especí6ca e&ect!$a del total del agregado el promed!o de las gra$edades especí6cas de las me#clas compactadas la gra$edad especí6ca del as&alto , la gra$edad especí6ca te%r!ca m/+!ma de la me#cla as&/lt!ca) se calc'la el porcenta-e de as&alto asor!do en peso del agregado seco) porcenta-e de $acíos 3a5 porcenta-e de $acíos llenados con as&alto 3GA5 , el porcenta-e de $acíos en el agregado m!neral 3MA5. ttpCC.mopc.go$.p,C'ser6lesC6lesCas&alto.pd&
