INTRODUCCION Las mezclas asfálticas son diseñadas para soportar las cargas de tráco pesado en condi condicio ciones nes climá climátic ticas as advers adversas as y tami! tami!n n c"mpl c"mplir ir con caract caracter# er#sti sticas cas estr"c estr"ct"r t"ral ales es y de pavim paviment ento o de s"per s"percie cie$$ %l o&eti o&etivo vo del diseño diseño de "na "na mezcla asfáltica es determinar "na mezcla econ'mica ("e c"mpla con las caracter#sticas caracter#sticas deseadas a trav!s de varias mezclas de pr"ea$ La mezcla res"ltante dee c"mplir con las sig"ientes condiciones) *+ DUR,-ILID,D) DUR,-ILID,D) La d"railidad d"railidad de "n pavimento asfáltico es s" .ailidad para resistir factores tales como la desintegraci'n del agregado/ camios en las propiedades del asfalto y separaci'n de las pel#c"las de asfalto$ 0+ %1T,-ILID,D) %1T,-ILID,D) %s la capacidad para resistir desplazamiento y deformaci'n deformaci'n a&o las cargas del tránsito$ Depende de la fricci'n y de la co.esi'n interna$ 2+ 3L%4I-ILID,D) %s la capacidad de "n pavimento asfáltico para acomodarse sin ("e se agriete a movimientos y asentamientos asentamientos grad"ales de la s"rasante 5+ I67%R6%,-ILID,D) %s la resistencia al paso de aire y ag"a .acia s" interior o a trav!s de !l$ 8+ TR,-,9,-ILID,D) %s la facilidad con ("e "na mezcla p"ede ser colocada y compactada$ Las mezclas gr"esas tienen tendencia a segregarse d"rante s" mane&o y tami!n p"eden ser dif#ciles de compactar$
3ig$ *:7anamericana s"r+ %;isten diversos m!todos para el diseño de mezclas asfálticas/ los c"ales son) 6ars.all/ "encia/ densidad y vac#os
3ig$ 0:7roetas en el aparato 6ars.all+
%l prop'sito del 6!todo 6ars.all es determinar el contenido 'ptimo de asfalto para "na cominaci'n espec#ca de agregados$ %l m!todo tami!n provee informaci'n sore propiedades de la mezcla asfáltica en caliente/ y estalece densidades y contenidos 'ptimos de vaci' ("e deen ser c"mplidos d"rante la elaoraci'n de la mezcla$ %l m!todo original de 6ars.all/ s'lo es aplicale a mezclas asfálticas en caliente ("e contengan agregados con "n tamaño má;imo de 08 mm :* p"lg+ o menor$ %l m!todo p"ede ser "sado para el diseño en laoratorio/ como para el control de campo de mezclas asfálticas en caliente$
3ig$ 2:Composici'n t#pica de "na mezcla asfáltica+ Una de las virt"des del 6etodo 6ars.all es la importancia ("e se asigna a las propiedades de densidad?vac#os del material asfaltico$ %ste análisis garantiza ("e las importantes proporciones vol"m!tricas de los componentes de la mezcla est!n dentro de los rangos adec"ados para aseg"rar "na mezcla d"rale$ Desafort"nadamente "na de las grandes desventa&as de este m!todo es ("e la compactaci'n de laoratorio por impacto no sim"la la densicaci'n de la mezcla ("e oc"rre a&o tránsito en "n pavimento real$
%n n"estro pa#s este m!todo de diseño es el más "sado deido a ("e el e("ipo "sado en el ensayo es más econ'mico ("e el empleado en los otros m!todos :
3ig$ 5:Reometro dinamico de corte?empleado en el diseño 1"perpave+
3ig$ 8 :-rig"etas "sadas en el diseño 6ars.all+
6ateriales y 6!todos %l m!todo 6ars.all "sa m"estras de ensayo :proetas+ de @5 mm :0$8 p"lg+ de espesor por *A0 mm :5 p"lg+ de diámetro$ Una serie de m"estras de ensayo/ cada "na con la misma cominaci'n de agregados pero con diferentes contenidos de asfalto/ es preparada "sando "n procedimiento espec#co para calentar/ mezclar y compactar la mezcla asfáltica$ Los dos aspectos principales del m!todo de diseño son) análisis de densidad? vac#os y el ensayo de estailidad y >"&o de los espec#menes compactados$ La selecci'n de "na c"rva gran"lom!trica para el diseño de "na mezcla asfáltica cerrada o densa/ está en f"nci'n de dos parámetros) el tamaño má;imo nominal del agregado y el de las l#neas de control :s"perior e inferior+/ Las l#neas de control son p"ntos de paso oligado para la c"rva gran"lom!trica$
Preparación Marshall.
para
efectuar
los
procedimientos
del
ensayo
%s ded"cile saer ("e diferentes agregados y asfaltos presentan diferentes caracter#sticas$ %stas caracter#sticas tienen "n impacto directo sore la nat"raleza misma del pavimento ("e se diseña con estos elementos$ %l primer paso en el m!todo de diseño será/ entonces/ determinar las c"alidades ("e dee tener la mezcla de asfalto ("e se ("iere diseñar :estailidad/ d"railidad/ traa&ailidad/ resistencia al deslizamiento/ etc$+ y seleccionar "n tipo de agregado y "n tipo de asfalto ("e sean compatiles para ("e al cominarse p"edan prod"cir "n pavimento con esas c"alidades$ Una vez efect"ado lo anterior/ se procede a la preparaci'n de los ensayos$
3ig$ @:Compactaci'n del ,sfalto+
Selección de las muestras del material
La primera preparaci'n para los ensayos consta de re"nir m"estras del asfalto y del agregado ("e van a ser "sado en la mezcla de pavimentaci'n$ %s importante ("e las m"estras de asfalto tengan caracter#sticas id!nticas a las del asfalto ("e va ser "sado en la mezcla nal$ Lo mismo dee oc"rrir con las m"estras del agregado$ La raz'n es simple) los datos e;tra#dos de los procedimientos de diseño de mezclas determinan la f'rm"la para la mezcla de pavimentaci'n$ La receta será e;acta solamente si los ingredientes ensayados en el laoratorio tienen caracter#sticas id!nticas a los ingredientes "sados en el prod"cto nal$ %;isten "na gran variedad de prolemas .ist'ricos en la constr"cci'n de pavimentos / ("e van desde "na mala traa&ailidad de la mezcla .asta "na falla premat"ra del pavimento/ ("e son el res"ltado de variaciones oc"rridas entre los materiales ensayados en el laoratorio y los materiales "sados en la realidad$
3ig$ @:6aterial empleado en la mezcla asfáltica+
Preparación del agregado
Comprende los procedimientos preliminares al ensayo/ ("e se enfocan en identicar e;actamente las caracter#sticas del agregado$ %stos procedimientos incl"yen secar el agregado/ determinar s" peso espec#co/ efect"ar el análisis gran"lom!trico por lavado$ ?Secado del agregado %l m!todo 6ars.all re("iere ("e los agregados est!n lires de ."medad/ tan práctico como como sea posile$ %sto evita ("e la ."medad afecte los res"ltados de los ensayos$ Una m"estra de cada agregado a ser ensayado se coloca en "na ande&a/ por separado/ y se calienta en "n .orno a "na temperat"ra de **ABC :02A B3+$ Desp"!s de cierto tiempo/ la m"estra caliente se pesa y se registra s" valor$ La m"estra se v"elve a calentar y se v"elve a pesar este procedimiento se repite .asta ("e el peso de la m"estra permanezca constante desp"!s de dos calentamientos consec"tivos lo c"al indica ("e la mayor cantidad posile de ."medad se .a evaporado de la m"estra$
3ig$ @:
-Análisis Granulométrico por vía húmeda
%l análisis gran"lom!trico por v#a .meda es "n procedimiento "sado para identicar las proporciones de part#c"las de tamaño diferente en las m"estras del agregado$ %sta informaci'n es importante por("e las especicaciones de la mezcla deen estip"lar las proporciones necesarias de part#c"las de agregado de tamaño diferente/ para prod"cir "na mezcla nal con las caracter#sticas deseadas$ %ste ensayo tiene los sig"ientes pasos) *+ Cada m"estra de agregado es secada y pesada$ 0+ L"ego cada m"estra es lavada a trav!s de "n tamiz de A$AE8mm:NB 0AA+/ para remover c"al("ier polvo mineral ("e este c"riendo el agregado 2+ Las m"estras lavadas son secadas sig"iendo el procedimiento de calentado y pesado descrito anteriormente$ 5+ %l peso seco de cada m"estra es registrado$ La cantidad de polvo mineral p"ede ser determinado si se comparan los pesos registrados de las m"estras antes y desp"!s del lavado$
3ig$ E:Lavado de agregados de agregados+ Peso Específco
%l peso espec#co de "na s"stancia es la proporci'n peso?vol"men de "na "nidad de esta s"stancia comparada con la proporci'n peso? vol"men de "na "nidad de esta s"stancia comparada con la proporci'n peso?vol"men de "na "nidad ig"al de ag"a$ %l cálc"lo del peso espec#co de la m"estra seca de agregado estalece "n p"nto de referencia para medir los pesos espec#cos necesarios en la determinaci'n de las proporciones de agregados/ asfalto y vac#os ("e van a "sarse en los m!todos de diseño$
Preparacion de las muestras para el ensayo
Las proetas de ensayo de las posiles mezclas de pavimentaci'n son preparadas .aciendo ("e cada "na contenga "na ligera cantidad diferente de asfalto$ %l margen de contenido de asfalto "sado en las ri("etas de ensayo está determinado en ase a la e;periencia previa con los agregados de la mezcla$ %ste margen le da al laoratorio "n p"nto de partida para determinar el contenido e;acto de asfalto en la mezcla nal$ La proporci'n de agregado en las mezclas está form"lada por los res"ltados del análisis gran"lom!trico$
3ig$ F:-rig("etas para el ensayo+
Las mezclas se preparan de la sig"iente manera) *+ %l asfalto y el agregado se calientan y mezclan completamente .asta ("e todas las part#c"las de agregado est!n revestidas$ %sto sim"la los procesos de calentamiento y mezclado ("e oc"rren en planta$ 0+ Las mezclas asfálticas calientes se colocan en moldes pre?calentados 6ars.all de compactaci'n/ el c"al tami!n es calentado para ("e no enfr#e la s"percie de mezcla al golpearla$ 2+ Las rig"etas son compactadas mediante golpes del martillo 6ars.all de compactaci'n$ %l nmero de golpes del martillo :28/8A o E8+ depende de la cantidad de tránsito para la c"al la mezcla está siendo diseñada$ ,mas caras de cada rig"eta recien el mismo nmero de golpes$ ,s#/ "na proeta 6ars.all de 28 golpes recie/ "n total de EA golpes$ Una proeta de 8A golpes recie *AA impactos$ Desp"!s de completar la compactaci'n las proetas son enfriadas y e;tra#das de los moldes$
3ig$ F:6artillo 6ars.all+
Procedimiento del ensayo
%;isten tres procedimientos en el m!todo del ensayo 6ars.all$ %stos son) ?Determinaci'n del peso espec#co Total ?%nsayos de %stailidad y >"encia 6ars.all ?Densidad?vac#os Determinación del peso específco otal
%l peso espec#co total se determina de cada proeta se determina tan pronto como las proetas reci!n compactadas se .ayan enfriado a la temperat"ra amiente$ %sta medici'n de peso espec#co es esencial para "n análisis preciso de densidad?vac#os$ Ensa!os de Esta"ilidad ! #luencia
%l ensayo de estailidad está dirigido a medir la resistencia a la deformaci'n de la mezcla$ La >"encia mide la deformaci'n/ a&o carga/ ("e oc"rre en la mezcla$ %l procedimiento de los ensayos es el sig"iente) *+ Las proetas son calentadas en "n año de ag"a a @ABC :*5AB3+$%sta temperat"ra representa/ normalmente/ la temperat"ra más caliente ("e "n pavimento en servicio va a e;perimentar$ 0+ La proeta es removida del año/ secada y colocada rápidamente en el aparato 6ars.all$ %l aparato consiste en "n dispositivo ("e aplica "na carga sore la proeta/ y de "nos medidores de carga y deformaci'n :>"encia+$ 2+ La carga del ensayo es aplicada a la proeta a "na velocidad constante de 8*mm por min"to .asta ("e la m"estra falle$ La falla está denida como la carga má;ima ("e la rig"eta p"ede resistir$ 5+ La carga con la c"al falla la rig"eta se registra como el la valor de estailidad de 6ars.all y la lect"ra de la deformaci'n se registra como la >"encia de 6ars.all$
3ig$ = :%("ipo para el ensayo 6ars.all+
R%1ULT,DO1 GR,3ICO1 D% LO1 R%1ULT,DO1 6,R1<,LL 1e trazan los res"ltados en grácas para entender las caracter#sticas partic"lares de cada proeta "sada en la serie$ 6ediante el est"dio de las grácas se p"ede determinar c"ál proeta de la serie c"mple me&or los criterios estalecidos para el pavimento terminado$ Las proporciones de asfalto y agregado se convierten en las proporciones "sadas en la mezcla nal$
3ig$ *A :7eso espec#co vs cemento asfaltico+
3ig$ ** :%stailidad vs cemento asfaltico+
3ig$ *0 :Hac#os vs cemento asfaltico+
3ig$ *2 :3l"&o vs cemento asfaltico+
3ig$ *5 :Hac#os en el agregado mineral vs cemento asfaltico+
3ig$ *8 :Hac#os llenos vs cemento asfaltico+
,nálisis y m!todos Análisis de densidad ! vacíos
Una vez ("e se completan los ensayos de estailidad y >"encia/ se procede a efect"ar "n análisis de densidad y vac#os para cada serie de proetas de pr"ea$ %l prop'sito del análisis es el de determinar el porcenta&e de vac#os en la mezcla compactada$ Los vac#os son pe("eñas olsas de aire ("e se enc"entran entre las part#c"las de los agregados revestidas de asfalto$ %l porcenta&e de vac#os se calc"la a partir del peso espec#co total de cada proeta compactada y del peso espec#co te'rico de la mezcla de pavimentaci'n :sin vac#os+$%ste ltimo p"ede ser calc"lado a partir de los pesos espec#cos del asfalto y el agregado de la mezcla/ con "n margen apropiado para tener en c"enta la cantidad de asfalto asorido por el agregado o directamente mediante "n ensayo normalizado :,,1
Análisis de Peso $nitario
%l peso Unitario promedio para cada m"estra se determina m"ltiplicando el peso espec#co total de la mezcla por *AAgJm2 :@0$5 lJft2+$
Análisis de %&A
L os vac#os en el agregado mineral :H6,+/ están denidos por el espacio intergran"lar de vac#os ("e se enc"entran entre las part#c"las de agregado de la mezcla de pavimentaci'n compactada/ incl"yendo los vac#os de aire y el contenido efectivo de asfalto/ y se e;presan como "n porcenta&e del vol"men total de la mezcla compactada$ 7or lo tanto/ el H6, p"ede ser calc"lado al restar el vol"men de agregado :determinado mediante el peso espec#co total del agregado+ del vol"men total de la mezcla compactada$
Análisis de %#A
Los vac#os llenos de asfalto :H3,+/ son el porcenta&e de vac#os intergran"lares entre las part#c"las de agregado :H6,+ ("e se enc"entran llenos de asfalto$ %l H6, aarca asfalto y aire/ y por lo tanto/ el H3, se calc"la al restar los vac#os del aire del H6, y l"ego por el H6,/ e;presarlo el valor nal como "n porcenta&e
C"ando los res"ltados de los ensayos se trazan en grácas/ "s"almente revelan ciertas tendencias en las relaciones entre el contenido de asfalto y las propiedades de la mezcla$ , contin"aci'n se en"ncian ciertas tendencias ("e p"eden oservarse al est"diar las grácas$
1) El porcentaje de vacíos disminuye a medida que aumenta el contenido de asfalto 2) El porcentaje de vacíos en el agregado mineral (VMA) generalmente disminuye hasta un valor mínimo y luego aumenta con aumentos en el contenido de asfalto! ") El porcentaje de vacíos llenos de asfalto (V#A) aumenta con aumentos en el contenido de asfalto! $) %a curva para el peso unitario de la me&cla es similar a la curva de esta'ilidad ecepto que el peso unitario mimo se presenta a un contenido de asfalto ligeramente mayor que el que determina la mima esta'ilidad! *) +asta cierto punto los valores de esta'ilidad aumenta a medida que el contenido de asfalto aumenta! Ms all de este punto la esta'ilidad disminuye con cualquier aumento en el contenido de asfalto! ,) %os valores de fluencia aumentan con aumentos en el contenido de asfalto!
Determinación del contenido de asfalto
%l contenido de asfalto en el diseño del pavimento se determina a partir de los res"ltados descritos anteriormente$ 7rimero/ determine el contenido de asfalto para el c"al el contenido de vac#os es de 5K$L"ego/ eval"! todas las propiedades calc"ladas " medidas para este contenido de asfalto/ y compárelas con los criterios de diseño$ 1i se c"mplen todos los criterios/ es el contenido de diseño de asfalto$ 1i no se c"mplen todos los criterios/ es el contenido de diseño de asfalto$ 1i no se c"mplen todos los criterios será necesario .acer alg"nos a&"stes o volver a diseñar la mezcla$
Concl"siones ?%l m!todo 6ars.all/ es "n m!todo m"y simple para el diseño de pavimentos/ y es por ello ("e es el más "sado en los proyectos de oras Hiales en n"estro pa#s$ ?7ara el "so del m!todo 6ars.all en oras Hiales/ es de vital importancia conocer las cargas ("e deerá soportar/ as# tami!n las caracter#sticas de los agregados y el asfalto con el ("e se va realizar el diseño$ ?%l m!todo 6ars.all tiene la desventa&a de ("e la compactaci'n del laoratorio por impacto no re>e&a la densicaci'n real de la mezcla ("e oc"rrir#a a&o cargas de tránsito$ ?%l diseño ("e se empleara será a("el ("e c"mpla con todos los re("erimientos del proyecto/ de manera más econ'mica$
?%s m"y importante ("e los agregados con los ("e se ensaye sean los mismos con los ("e se realizara la mezcla nal/ deido a ("e c"al("ier camio en las caracter#sticas de estos afectara directamente el diseño del pavimento$ ?%l m!todo 6ars.all p"ede ser "sado para el diseño en laoratorio como tami!n para el control de campo de las mezclas asfálticas :en caliente+ de pavimentaci'n$
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