ESTABILIDAD Y FLUENCIA MARSHALL 1.- NORMAS O REFERENCIAS:
AASHTO D – 1559 2.- OBJETIVO:
Este ensayo consiste en mezclar asfalto con áridos y preparar una serie de briuetas con diferentes contenidos de asfalto ue mediante el procedimiento del ensayo se obtiene una serie de cur!a ue representa los resultados del ensayo y muestra el contenido "ptimo de asfalto# para encontrar la combinaci"n econ"mica de a$re$ado asfaltico ue le d% a la mezcla las si$uientes propiedades& estabilidad 'resistencia ue opone las mezcla a la acci"n de car$a de transito(# impermeabilidad# traba)abilidad 'facilidad con ue la mezcla asfáltica puede colocarse y compactarse# está en funci"n de $ranulometr*a# te+tura superficial y forma de las part*culas# relaci"n tama,o má+imo espesor compactado de la mezcla# penetraci"n y - de asfalto( y fluencia 'deformaciones ba)o la acci"n de las car$as dentro de ran$os aceptables(. 3.- FUNDAMENTO TEÓRICO:
El !alor de estabilidad /ars0all es una medida de la car$a ba)o la cual una probeta cede o alla totalmente. Durante un ensayo# cuando la car$a es aplicada lentamente# los cabezales Superior e inferior del aparato se acercan# y la car$a sobre la briueta aumenta al i$ual ue 2a lectura en el indicador del cuadrante. 2ue$o se suspende la car$a una !ez se obtiene la 3ar$a má+ima. 2a car$a má+ima indicada por el medidor es el !alor de Estabilidad /ars0all. Debido a ue la estabilidad /ars0all indica la resistencia de una mezcla a la deformaci"n e+iste una tendencia a pensar ue si un !alor de estabilidad es bueno# entonces un !alor más alto será muc0o me)or. 4ara muc0os materiales de in$enier*a# la resistencia del material es# frecuentemente# una medida de su calidad sin embar$o# este no es necesariamente el caso de las mezclas asfálticas en caliente. 2as estabilidades e+tremadamente altas se obtienen a costa de durabilidad. 2as mezclas ue tienen !alores ba)os de fluencia y !alores muy altos de estabilidad /ars0all son consideradas demasiado frá$iles y r *$idas para un pa!imento en ser!icio. Auellas ue tienen !alores altos de fluencia son son consideradas demasiado plásticas y tiene tendencia a deformarse ba)o las car$as del tránsito. 2a estabilidad de un asfalto es su capacidad de resistir desplazamientos y deformaci"n ba)o las car$as del tránsito. 6n pa!imento estable es capaz de mantener su forma y lisura ba)o car$as repetidas# un pa!imento inestable desarrolla a0uellamientos 'canales(# ondulaciones 'corru$aci"n( y otras se,as ue indican cambios en la mezcla. 2os reuisitos de estabilidad solo pueden establecerse despu%s de un análisis completo del tránsito# debido a ue las especificaciones de estabilidad para un pa!imento dependen del tránsito esperado. 2as especificaciones de estabilidad deben ser lo suficiente altas para acomodar adecuadamente el tránsito esperado# pero no mas altas de lo ue e+i)an
las condiciones de tránsito. 7alores muy altos de estabilidad producen un pa!imento demasiado r*$ido y# por lo tanto# menos durable ue lo deseado. 2a estabilidad de una mezcla depende de la fricci"n y la co0esi"n interna. 2a fricci"n interna en las part*culas de a$re$ado 'fricci"n entre part*culas( esta relacionada con caracter*sticas del a$re$ado tales como forma y te+tura superficial. la co0esi"n resulta de la capacidad li$ante del asfalto. 6n $rado propio de fricci"n y co0esi"n interna# en la mezcla# pre!iene ue las part*culas de a$re$ado se desplacen unas respecto a otras debido a las fuerzas e)ercidas por el tráfico. En t%rminos $enerales# entre más an$ular sea la forma de las part*culas de a$re$ado y más áspera sea su te+tura superficial# más alta será la estabilidad de la mezcla. 3uando no 0ay a$re$ados disponibles con caracter*sticas de alta fricci"n interna# se pueden usar mezclar mas econ"micas# en lu$ares donde se espere tráfico li!iano# utilizando a$re$ados con !alores menores de fricci"n interna. 2a fuerza li$ante de la co0esi"n aumenta con aumentos en la frecuencia de car$a 'tráfico(. 2a co0esi"n tambi%n aumenta a medida ue la !iscosidad del asfalto aumenta# o a medida ue la temperatura del pa!imento disminuye. Adicionalmente# y 0asta cierto ni!el# la co0esi"n aumenta con aumentos en el contenido de asfalto. 3uando se sobrepasa este ni!el# los aumentos en el contenido de asfalto producen una pel*cula demasiado $ruesa 88sobre las part*culas de a$re$ado# lo cual resulta en p%rdida de fricci"n entre part*culas E+isten muc0as causas y efectos asociados con una estabilidad insuficiente en el pa!imento. 4.- MATERIAL Y EQUIPO:
: lts de 3emento Asfáltico ;< =$. De a$re$ado $rueso o piedra. ;< =$. De a$re$ado fino o arena. 9 =$. iller mineral 'cuando sea necesario(. 3on)unto de euipo estándar /ars0all incluyendo lo si$uiente. 1 prensa de compresi"n. 1 anillo de car$a y medidor 'estabilidad(. 1 medidor de deformaci"n 'flu)o(. 1 mordaza para briuetas. < moldes de compactaci"n# placa base y collares de e+tensi"n. 1 martillo de compactaci"n '1>? de ca*da libre y peso de 1@ lb.(. 1 pedestal de compactaci"n. 4lato caliente el%ctrico# 8@ + <@ cm m*nimo# con control de temperatura constante de 8@ 3. Balanza# capacidad ; =$. /*nimo# con sensibilidad de @.1 $r. Balanza# capacidad 5 =$. /*nimo# con sensibilidad de @.5 $r. y apto para suspender muestras para obtener sus pesos sumer$idos en a$ua. Term"metro# tipo Dial# con sensibilidad de ; 3. 3ron"metro. 7ernier o calibrador. 4robeta !olum%trica $raduada de 1@@@ ml# de capacidad. 3ilindro patr"n C de :? e+terior# briuetas de concreto metálico o un anillo metálico.
ue$o completo de tamices se$n especificaciones. Bande)a 8@ + 8@ + 5 cm. En!ase metálico de ;@ lts. 3uc0ara de alba,il. Espátula $rande. Toalla para secar las briuetas. /arcador# cray"n o tiza. Follo de papel parafina# para cortar circulo de C de :?. 4ar de $uantes# asbestos.
5.- PROCEDIMIENTO: • • •
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4reparaci"n de las briuetas Se preparan un m*nimo de tres briuetas para cada - de asfalto. 4reparaci"n de los a$re$ados secados de 1@5 a 11@ 3 y clasificarlos se$n especificaciones de la $ranulometr*a reuerida. 4esar se$n - de dise,o cada fracci"n 0asta completar la $ranulometr*a deseada. 3alentar el a$re$ado en 0orno 0asta ue aduiera una temperatura de 18@ 3. 3alentar el cemento asfáltico a 15@ 3. 4reparar el si$uiente euipo calentado a temperatura entre 95 y 15@ 3. los moldes de compactaci"n# pis"n de compactaci"n# cuc0ara '$rande para mezclar( y espátula $rande. 4esar el a$re$ado total '1;@@ $rs.( en un recipiente a 18@ 3. 7erte el cemento asfáltico a 15@ 3 'en la cantidad calculada eui!alente al :- en peso con respecto al a$re$ado total de una briueta de 1;@@ $r.(# sobre el a$re$ado. /ezclar !i$orosamente por ; minutos '0asta ue este uniforme(. 3ontrolar la temperatura de la mezcla ue no sea inferior a 1<@ 3. 3ontrolar ue los moldes y martillos est%n limpios y a temperatura de 15@ 3. 3olocar papel comn de : pul$adas en el fondo del molde# acomodar el collar de e+tensi"n del molde. Transferir la mezcla al primer molde# acomodar la mezcla con una espátula caliente 15 $olpes alrededor del per*metro y 1@ en el centro. 3olocar el pis"n sobre la superficie de la muestra y realizar la compactaci"n. De)ar enfriar a temperatura ambiente 15 a ;@ minutos. Desmoldar las briuetas con un e+tractor de briuetas e identificarla con nmeros. 4reparar la ;da muestra en el ;do molde en la misma forma 0asta completar < briuetas ue lue$o serán numeradas consecuti!amente destacando el porcenta)e '-( de asfalto. Fepetir este proceso 0asta completar las muestra con un G- de contenido de cemento asfáltico# obteni%ndose un total de ;1 briuetas. Densidad de la briueta despu%s de ;: 0oras. $ualar con una espátula los bordes. /edir el espesor con un !ernier o calibrador : !eces. 4esar las briuetas sin parafina 'balanza de @.1 $rs.(.
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4arafina la briueta y pesar. 4esar la briueta parafinada sumer$ida en a$ua 'balanzas de @.1 $rs.(. Determinar la densidad real de la briueta. Fotura de las briuetas Sumer$ir las briuetas en ba,o mar*a de 8@ 3. Ia numeradas e identificadas a$rupándolas desde el !alor más ba)o en porcenta)e de cemento asfáltico# de)ar las briuetas en ba,o mar*a por un tiempo de <@ a :@ minutos. 4reparar el euipo de prensa y los medidores de estabilidad y flu)o del euipo /ars0all# !erificando y probando ue& Jue la mordaza superior se deslice fácilmente sin pe$arse 7erificar ue el anillo de car$a est% en cero. 2impiar la superficie interior de la mordaza para cada ensayo. Acomodar la mordaza manteniendo su e)e lo más !ertical posible# centrando el pist"n superior de la prensa sobre la mordaza. 7erificar ue el $ato de la prensa suba la plataforma a una !elocidad constante de ; pul$adas por minuto# esto se lo$ra manualmente 0aciendo ; re!oluciones completas de la manilla por se$undo. Sacar una briueta del ba,o a 8@ 3 y :- de contenido de asfalto# secar con un trapo o toalla superficialmente. 3olocar la briueta en la mordaza para la compresi"n mecánica en sentido diametral# centrar# colocar el medidor de flu)o. E)ecutar el ensayo de compresi"n en menos de <@ se$undos. Fe$istrar el !alor de la estabilidad ue representa la má+ima car$a obtenida# as* como el !alor de flu)o correspondiente a ese instante en ue se produce la rotura de la muestra. El !alor del flu)o representa la deformaci"n de la briueta en el momento de la má+ima car$a. 3ontrolar ue la operaci"n tarde menos de <@ se$undos y repetir para las otras briuetas. Determinar la estabilidad corre$ida# EstabilidadK 21 + L1 + L; 21 K 2ectura obtenida de ensayo L1 K actor de eui!alencia en =$. Del aro L; K actor de correcci"n de la altura medida Haciendo uso de la tabla de correcci"n en funci"n de la altura medida mediante el !ernier con la mayor precisi"n posible# se deberá obtener los factores de correcci"n correspondiente.
El !alor de la estabilidad representa la má+ima car$a obtenida y leer a la !ez el medidor de flu)o. 3on estos datos se trazan las cur!as del ensayo& Densidad - de !ac*os en la mezcla. Estabilidad /ars0all - de !ac*os llenos de asfalto flu)o# as* para obtener el optimo de asfalto.
.- DATOS Y C!LCULOS:
Este m%todo fue formulado por Bruse /ars0all con el departamento de carreteras del estado de /issisipi. El cuerpo de in$enieros de 6SA. n!esti$aron# me)oraron y a$re$aron ciertas caracter*sticas para desarrollar el criterio de dise,o de mezclas. El m%todo /ars0all es aplicable s"lo a mezclas asfálticas en caliente ue conten$an a$re$ados con tama,o má+imo M ;5 mm. El m%todo puede usarse tanto para el dise,o en laboratorio como en el control en obra. . Esuema de m%todo. Antes de la preparaci"n de las muestras de ensayo se reuiere& 1. Jue los materiales cumplan con las especificaciones del proyecto. A$re$ado $rueso& Des$aste en la máuina de los Nn$eles :@- 'el más importante(# caras fracturadas al >@- 'tamiz PQ >(# la minoridad ;5-# peso unitario R a 1<8@ L$m< 't19(. El tama,o má+imo a la mitad del espesor de la capa a compactar. A$re$ado fino& Eui!alente de arena R a :5- 'el más importante(# contenido de arcilla a 5-# libre de material or$ánico# *ndice de plasticidad a :- 't9@(# l*mite l*uido R al ;@ - ' t>9(. ranulometr*a& Se traba)ará con fa)as $ranulom%tricas de AA& C má+.K1?. TA/3ES 1U <:U 1;U <>U : 1@ :@ >@ ;@@
